Глава 3.
Електронне урядування автомобільним двигуном колінчатого валу веде до підвищення вмісту у вихлопних газах NOx п'ять% і СП на 15%. Для зменшення концентрації NOx на дизелях, як і па бензинових двигунах, застосовується система рециркуляції вихлопних газів. 3.1.6. Зменшення споживання палива Економія палива на двигунах з електронним управлінням досягається з допомогою його точного дозування переважають у всіх режимах праці та відключення подачі палива, коли це припустимо, наприклад, під час гальмування двигуном. Збіднення займистою ТВ-суміші із єдиною метою економії палива призводить до необхідності збільшувати кут випередження запалювання, т. до. бідна суміш горить повільно, та заодно зростає токсичність вихлопних газів. Управління кутом випередження запалювання здійснюється електронної автоматикою шляхом компромісу між кількістю споживаного палива й змістом токсичних речовин, у вихлопних газах по складним алгоритмам. 3.1.7. Діагностика ЭБУ в фоновому режимі постійно контролює справність підключених до комп'ютера датчиків і виконавчих механізмів, і навіть справність систем, вихід із ладу яких веде до підвищення забруднення довкілля (каталітичний газонейтралізатор, система подачі палива й т. буд.) [4].
3.2. Функції електронних системам управління бензиновим двигуном
3.2.1. Визначення необхідної кількості палива
Маса подаваного в двигун палива FM пов'язані з масою повітря Am і потрібним значенням коефіцієнта надлишку повітря X співвідношенням (37):
Маса
повітря має через його обсяг Д, і щільність
А0.
Щільність повітря AD визначається з його тиску і температурі у впускному колекторі з допомогою відповідних датчиків. У найпростішому разі обсяг повітря AVRPM розраховується за числу оборотів двигуна на хвилину N:
де D — обсяг двигуна, VL — коефіцієнт використання обсягу, залежить від оборотів. Якщо двигуні застосовується рециркуляція вихлопних газів, їх обсяг Avl.TlR також враховується: Агов ~ АуЮМ - AVEGR.
3.2. Функції електронних системам управління бензиновим двигуном
Обсяг AV[:CR залежить від становища клапана системи рециркуляції вихлопних газів. У датчиках витрати повітря з вимірювальної заслінкою по відхиленню заслінки визначають безпосередньо обсяг повітря Av. Обсяг вихлопних газів AVECR, якщо вони подаються у камеру згоряння, системою рециркуляції враховувати непотрібен. Для визначення щільності повітря у впускному колекторі встановлюються датчики температури і тиску. У середовищі сучасних системах управління двигунами встановлюються, зазвичай, датчики масового витрати повітря. Визначивши необхідну масу палива FM, контролер відомою продуктивності форсунок обчислює їм базові значення часу включення. Щоб маса подаваного через форсунки палива залежала тільки від тривалості їхнього вмикання, в рампі форсунок щодо впускного колектора спеціальним регулятором підтримується постійне тиск палива. Базові значення тривалості включення форсунок контролер коригує залежно від режиму роботи двигуна. Так реалізуються компенсація змін електромеханічних характеристик форсунок при варіаціях напруги бортовий мережі, корекція за сигналом від датчика кисню, збагачення паливної суміші при прогріві двигуна тощо. буд. У двигунах з розподіленим упорскуванням залежно від труднощі й досконалості системи управління подача палива виробляється так: • все форсунки включаються одночасно одного разу за оборот колінчатого валу; • форсунки включаються групами, наприклад, парами для 4-цилиндрового двигуна, одного разу за 4 такту. Групи управляються роздільно; • форсунки управляються незалежно, т. е. подача палива на відповідному такті впуску ТВ-суміші у кожний циліндр регулюється індивідуально.
3.2.2. управління з сигналу датчика кисню Сигнал з датчика кисню вступає у ЭБУ двигуна, де порівнюється зі опорним напругою До, = 0,45 У. Ця напруга перебуває посередині між рівнем сигналів для збідненого і збагаченої ТВ-суміші для цирконієвого датчика. Коли сигнал з датчика кисню перевищує опорний рівень, програмне забезпечення ЭБУ двигуна визначає робочу ТВ-суміші як збагачену і ЭБУ починає поступово зменшувати тривалість імпульсу відмикання форсунки. Датчик реагує зміну складу топливовоздушной суміші із певною затримкою. І чим довше датчик кисню индицирует збагачений склад ТВ-суміші, тим більше коштів зменшується тривалість імпульсу відмикання форсунок і тих біднішими стає ТВ-суміші. Через війну таких дій вихідний сигнал датчика кисню перейде до рівня нижче опорного і ЭБУ зафіксує обєднанийсклад суміші. Далі розпочнеться поступове збільшення тривалості імпульса відмикання форсунок і збагачення ТВ-суміші триватиме до того часу, поки датчик кисню знову переключиться. Отже, склад ТВ-суміші постійно коливається між збідненим і збагаченим станами навіть за роботі справного датчика кисню при постійної навантаженні двигуна (рис. 3.1). У разі має місце релейна стабілізація при коливаннях по граничного циклу.
РИС. 3.1. Сигнали у системі стабілізації стехиометричного складу ТВ-суміші Частота переключень сигналів датчика (збіднений склад суміші — Збагадчений склад суміші) визначається за такою формулою:
де
tL — час, протягом якого паливо проходить
шлях від форсунки впорскування, через
впускний колектор, циліндр і випускний
колектор до датчика кисню. Більшість
двигунів під час роботи на холостому
ходу частота буде в діапазоні 0,5...2,0 гц.
У новітніх ДВС — до 10 гц. Зазначимо, що
це релейна система стабілізації підтримує
стехіометричний склад ТВ-суміші з
похибкою 1...5%. Каталітичний газонейтралізатор
має робочий обсяг для вихлопних газів,
виконує функцію ресивера, демпфирующего
коливання у складі відпрацьованих
газів. 3.3. Режими роботи системи управління
двигуном
Отже, в ресивера каталізатора продукти згоряння перемішуються і усереднений до їхнього складу стає близькими до складу продуктів згоряння стехиометрической ТВ-суміші. Це ефективнішою роботі газонейтрализатора, і кількість токсичних речовин з його виході стає мінімальним. Наголосимо також на, що через затримки спрацьовування системи управління складом ТВ-суміші за сигналом датчика кисню немає необхідного швидкодії. Наслідком інерційності то, можливо збільшення викиду токсичних речовин з вихлопними газами під час роботи двигуна на перехідних режимах. Насправді контролер керувати подачею палива використовує як сигнал з датчика кисню, а й калібровані діаграми в вісях «обертів — навантаження двигуна», які у пам'яті ЭБУ. 3.2.3. Управління кутом випередження запалювання Правильна установка поточного значення кута випередження запалювання оптимізує крутний момент па валу двигуна, мінімізує зміст токсичних речовин, у вихлопних газах, зменшує витрати, покращує їздові характеристики, виключає детонацію. Базові значення визначення кута випередження запалювання залежно від навантаження і зворотів двигуна закладено у постійної пам'яті контролера. Їх отримують під час експериментальних досліджень знову розроблюваного двигуна на стендовим динамометре. Базові значення коригуються залежно від режиму роботи двигуна: перегрів, прискорення, включення системи рециркуляції вихлопних газів тощо. буд. У деяких системах, змінюючи кут випередження запалювання, стабілізують обертів холостого ходу і регулюють обертів двигуна при переключенні швидкостей в автоматичної коробці перемикання передач. У середовищі сучасних системах запалювання первинний струм котушки запалювання регулюється часом її підключення до напрузі харчування. ЭБУ визначає тривалість тимчасового інтервалу підключення по калибровочным діаграмам, що зберігається у постійної пам'яті, і залежно від оборотів двигуна і напруження бортовий мережі виконує коригування. Робота ключа (комутатори запалювання) синхронізується те щоб необхідне значення струму первинної обмотки котушки запалювання досягалося безпосередньо перед моментом ціноутворення. Значення кута випередження запалювання, щоб забезпечити найбільш роботу двигуна, близькі до граничним, у яких виникає детонація. При виявленні детонації датчиком детонації кут випередження запалювання відповідно зменшується. У середовищі сучасних системах управління кут випередження запалювання регулюється роздільно по циліндрам.
3.3. Режими роботи системи управління двигуном
3.3.1. Запуск двигуна
Двигун при прокручуванні стартером повинен швидко запускатися за будь-якої температурі охолоджувача і до зовнішньої середовища. При пуск паливо подають із надлишком (багата ТВ-суміші), т. до. воно погано випаровується в холодному двигуні і вони вбирають на стінках впускного колектора. Але свічки запалювання заливатися нічого не винні, інакше іскроутворюванні погіршиться.