1.3.Управление составом отработавших газов по концентрации кислорода

Управлять составом ОГ, а значит, и токсичностью можно пу­тем нейтрализации токсичных компонентов. Для автомобильных ДВС применяются каталитические нейтрализаторы, в которых химические катализаторы ускоряют протекание реакции окисления СО и СН, а также восстановление . Нейтрализатор устанавли­вается в системе выпуска сразу за приемной трубой глушителя.

В трехкомпонентных нейтрализаторах в первой секции происхо­дит реакция, преобразующая оксиды азота в кислород и азот, во второй секции - дожигание СО и СН. Для эффективной работы нейтрализаторов состав смеси должен выдерживаться с высокой степенью точности. Обогащенная смесь вызывает повышение вы­броса СО и СН, обедненная смесь - повышение выброса .

Существует очень узкий диапазон состава смеси, когда коли­чество кислорода, освобождаемого при восстановлении , до­статочно для окисления СО и СН.

Для поддержания требуемой точности состава топливно-воздушной смеси применяются системы регулирования концентра­ции кислорода в выпускном трубопроводе (приложение В). Это воз­можно осуществить с помощью системы впрыска топлива с мик­ропроцессорным управлением.

Система включает в себя датчик расхода воздуха FE, датчик кон­центрации кислорода в выхлопном трубопроводе ( -зонд) QE, ус­тройство управления и обработки информации (контроллер) SYZ, привод клапана М, клапан форсунки В. По сигналам с датчиков расхода воздуха , концентрации кислорода и частоты вращения вала , а также исходя из требуемой концентрации кислорода устройство управления определяет режим работы двига­теля и на режиме частичных нагрузок формирует команды с ис­пользованием широтно-импульсной модуляции на корректи­ровку состава рабочей смеси. Исполнительный механизм М от­крывает на заданное время клапан форсунки В. Если смесь бедная (низкая разность потенциалов на выходе датчика), то дается ко­манда на обогащение смеси. Если смесь богатая (высокая разность потенциалов), дается команда на обеднение смеси. Этим обеспе­чивается заданная концентрация кислорода в выпускном трубо­проводе и нормальная работа каталитического нейтрализатора КН.

Диаграммы, поясняющие процесс двухпозиционного регули­рования (приложение Г). Если в устройстве датчика кон­центрации кислорода применяется чувствительный элемент из дву­окиси циркония, то на его выходе в зависимости от парциального давления кислорода в ОГ вырабатывается напряжение. При бед­ной смеси, когда в ОГ высокое содержание кислорода, датчик выдает сигнал , при богатой смеси, когда в ОГ малое содер­жание кислорода, - сигнал . Моменты перехода выходного сигнала (приложение Г,a) от к и наоборот соответствуют . Эти переходы используются системой управления в качестве команд для переключения топливоподачи на уменьшение или уве­личение. При сигнале от датчика концентрации кислорода топливоподача увеличивается со скоростью определяемой уг­лом наклона прямой на участке 1-2(приложение Г, б). Затем, когда сигнал от датчика начнет увеличиваться, подача топлива умень­шается. Между временем подачи отработавших газов к датчику и временем изменения длительности импульса впрыска топлива су­ществует запаздывание, вносящее фазовый сдвиг ΔТ. В теории ав­томатического регулирования выведены аналитические зависимо­сти для определения основных параметров процесса двухпозици­онного регулирования. Максимальные отклонения фактического состава смеси от заданных в процессе регулирования вычисляют­ся по формулам: A₁ = К₁ΔТ; А₂ = КT₂.

2.Спроектировать систему управления