Motronic: описание рабочих режимов

Сообщение

Пуск

Во время всего процесса пуска производится автономный расчёт количества впрыскиваемого топлива.
Для первых впрыскных импульсов производится дополнительное фазирование впрыскивания. Повышенное количество топлива, ориентируемое на температуру двигателя, служит для компенсации топливной пленки на стенках впускной трубы и компенсирует повышенную потребность двигателя в топливе во время его разгона.
Сразу же после первых оборотов двигателя (начало пуска) производится снижение пускового обогащения в зависимости от увеличения частоты вращения.
Угол опережения зажигания также подстраивается к процессу пуска. Он выбирается в зависимости от температуры и частоты вращения двигателя.

Сообщение

Послепусковая фаза

Во время послепусковой фазы (фаза после окончания пуска) происходит последующее снижение подачи топлива в зависимости от температуры двигателя и времени после пуска. Угол опережения зажигания подстраивается к данному количеству топлива и соответствующему рабочему режиму. Послепусковая фаза плавно переходит в прогрев.

Сообщение

Прогрев

В зависимости от конструкции двигателя и способа снижения токсичности отработавших газов фаза прогрева может протекать различно. Решающими факторами являются стабильное движение автомобиля, а также улучшение показателей расхода топлива и эмиссии отработавших газов.

Комбинация прогрева на бедных смесях и позднего зажигания повышает температуру отработавших газов. Другим способом достижения высокой температуры отработавших газов является прогрев на богатых смесях во взаимосвязи с подачей вторичного воздуха. При этом на короткое время после пуска производится добавление воздуха в систему выпуска отработавших газов за выпускным клапаном. Этот дополнительный воздух может подаваться например насосом вторичного воздуха. Избыток воздуха ведёт при достаточном уровне температуры к окислению CH и CO в системе выпуска отработавших газов ижелаемому повышению температуры отработавших газов (рис. 1).
Оба мероприятия ускоряют готовность катализатора к работе.
Помимо воздействия на угол зажигания и впрыск возможно повышение частоты вращения холостого хода путём специального упреждающего регулирования подачи воздуха для быстрого нагрева катализатора.
По достижении готовности катализатора к работе впрыск регулируется на α=1 и соответственно корректируется угол опережения зажигания.

: Motronic: описание рабочих режимов Прогрев; Screenshot_45.jpg (94.94 КБ) 77 просмотров

Сообщение

Динамическая компенсация

Ускорение / замедление

Часть топлива впрыснутого во впускную трубу не попадает сразу же при очередном такте впуска в цилиндр, а остаётся жидкой плёнкой на стенках впускной трубы. Количество осаждённого топлива значительно растёт при увеличении нагрузки и времени впрыскивания.
Поэтому при открывании дроссельной заслонки часть топлива необходимо направить для образования плёнки. Чтобы предотвратить обеднение смеси во время ускорения, необходим впрыск дополнительного топлива. При уменьшении нагрузки это дополнительное топливо снова высвобождается. Поэтому при замедлении время впрыскивания должно быть короче, чтобы снизить подачу на соответствующее количество топлива. На рисунке 2 показано получающееся при это протекание времени впрыска.

: Motronic: описание рабочих режимов Динамическая компенсация Ускорение / замедление; Screenshot_46.jpg (96.25 КБ) 72 просмотра

Отключение подачи/возобновление

При движении на принудительном холостом ходу производится отключение подачи и тем самым уменьшение расхода топлива и эмиссии отработавших газов.
Перед отключением подачи необходимо сначала сдвинуть момент зажигания в сторону запаздывания, чтобы уменьшить скачок крутящего момента при переходе в режим принудительного холостого хода.
При достижении частоты вращения обратного включения, которая выше частоты вращения холостого хода, производится возобновление подачи. Частота вращения обратного включения запрограммирована в блоке управления в зависимости от различных параметров, как например: температура двигателя и динамика частоты вращения, чтобы предупредить провал частоты вращения двигателя во всех рабочих зонах.
При обратном включении на первых подачах учитывается дополнительное количество топлива, необходимое для образования плёнки на стенках впускной трубы. Регулировкой угла опережения зажигания поддерживается плавное нарастание крутящего момента при возобновлении подачи.

Сообщение

Регулировка холостого хода

На холостом ходу расход топлива определяется в основном коэффициентом полезного действия и частотой вращения двигателя. Значительная часть расхода топлива автомобилей в плотном уличном движении приходится на данный рабочий режим, поэтому была бы желательной наименьшая частота вращения холостого хода. Но настройку холостого хода необходимо производить таким образом, чтобы частота вращения при всех условиях, таких как нагруженная бортовая сеть, включённый кондиционер, включённая передача автоматической коробки передач, рулевой усилитель и т.д. не вели бы к значительному провалу частоты вращения или остановке двигателя.

Регулирование частоты вращения холостого хода

Регулирование частоты вращения холостого хода должно установить равновесие между крутящим моментом двигателя и его нагрузкой и поддерживать частоту вращения постоянной. Нагрузка двигателя на холостом ходу состоит из различных моментов нагрузки, состоящих из моментов трения кривошипно-шатунного и клапанного механизмов, а также и вспомогательных агрегатов (например, насос системы водяного охлаждения). Эти внутренние моменты трения, уравновешивание которых производится системой регулирования холостого хода, медленно изменяются в течение срока службы двигателя, кроме того они существенно зависят от температуры.

К этим внутренним моментам трения прибавляются ещё и внешние нагрузки, как вышеупомянутые кондиционер и т. п. Эти внешние нагрузки подвергаются сильным колебаниям, т.к. часто производится отключение и включение агрегатов. Современные двигатели с пониженной массой маховика и увеличенным объёмом впускного тракта реагируют особенно чувствительно на такие изменения нагрузки.

Входные величины

Помимо сигнала датчика частоты вращения системе регулирования частоты вращения холостого хода необходима информация о положении дроссельной заслонки, чтобы определить условия холостого хода (нога снята с педали акселератора). Для предварительного управления по температуре производится учёт температуры двигателя. В зависимости от неё и заданной частоты вращения происходит расчёт воздушной массы, которая дополнительно корректируется при работе системы регулирования. Входные сигналы от кондиционера или автоматической передачи при их наличии служат для улучшения упреждающего регулирования и тем самым поддерживают систему регулирования частоты вращения холостого хода.

Исполнительные воздействия

Регулирование холостого хода имеет три возможности регулирования.

Регулирование подачей воздуха

Оправдавшее себя регулирование подачи воздуха через байпас у дроссельной заслонки или подворачивание самой заслонки за счёт перемещения упора или же прямого привода как в случае электронного регулирования мощности двигателя.
В случае байпасного регулятора байпас у дроссельной заслонки образуется с помощью воздушных шлангов (рис. 3). Более современными являются привалочные байпасные регуляторы, которые прифланцовываются прямо к дроссельному патрубку и регулируют обводной воздух.

Рис. 4: пример привалочного байпасного регулятора.
Недостатком байпасного регулятора является то, что он создаёт дополнительную утечку воздуха к утечке его через дроссельную заслонку. Если хорошо обкатанному двигателю на холостом ходу требуется меньше воздуха, чем его утечки, создаваемые дроссельной заслонкой и байпасным регулятором, то регулирование частоты вращения холостого хода произвести невозможно. При регулировании подачи воздуха за счёт перемещения дроссельной заслонки этот недостаток отсутствует. В случае дроссельного патрубка с регулятором холостого хода упор дроссельной заслонки перемещается электро-двигателем через редуктор (рис 5). У впускных трактов с большим объёмом регулирование замедленно влияет на частоту вращения холостого хода следствие инерции объёма воздуха.

: Motronic: Регулирование подачей воздуха; Screenshot_47.jpg (195.57 КБ) 71 просмотр

Регулирование углом опережения зажигания

Второй (имеющей значительно большее быстродействие) возможность является регулирование угла опережения зажигания. Через его зависимость от частоты вращения можно достигнуть того, что при снижении частоты вращения двигателя момент зажигания смещается в сторону опережения в следствие чего увеличивается крутящий момент.

Состав топливной смеси

Регулирование состава топливной смеси не имеет практического значения из-за строгих предписаний по эмиссии отработавших газов и ограниченных возможностей.

: Дроссельная заслонка с электронным управлением; Screenshot_48.jpg (198.2 КБ) 70 просмотров

Сообщение

Лямбда-регулирование

Эффективным мероприятием для снижения токсичности отработавших газов является последующая их обработка в трехкомпонентном катализаторе. Он преобразует три вредных компонента отработавших газов CO, CH и NOx в H₂O и N₂.

Диапазон регулирования

Преобразование всех трёх вышеперечисленных компонентов отработавших газов может производиться только в очень узком так называемом Лямда-окне (α = 0,99...1), что достигается только Лямбда-регулированием.
Лямбда-зонд, находящийся в потоке отработавших газов перед катализатором, производит измерение содержания кислорода в отработавших газах.
При наличии бедной топливной смеси (α > 1) на Лямбда-зонде создаётся напряжение около 100мВ, а при обогащённой топливной смеси (α < 1) – 800мВ. При α = 1 напряжение перескакивает с одного уровня на другой (рис. 6). Блок управления вырабатывает из сигналов измерителя расхода воздуха и датчика частоты вращения двигателя сигнал впрыска. Для Лямбда-регулирования по сигналам Лямбда-зонда блок управления рассчитывает дополнительный коэффициент, при помощи которого можно производить корректировку времени вспрыска. На рис. 7 показана функциональная схема.

Функция

Лямбда-регулирование действует только при работающем Лямбда-зонде. Специальная схема постоянно устанавливает эту взаимосвязь.
При холодном зонде, при обрывах или же коротких замыканиях в проводке она даёт неправдоподобные величины. В большинстве случаев производится подогрев Лямбда-зонда, при этом он уже через 30 сек. работоспособен.
Для равномерного вращения холодному двигателю необходима обогащённая топливная смесь (α < 1). Поэтому Лямда-регулирование включается только после достижения двигателем определённого температурного порога.
При активном Лямбда-регулировании сигнал Лямбда-зонда в блоке управления преобразуется компаратором в двухпороговый сигнал.
Передаваемый сигнал (α > 1 – бедная смесь или же α < 1 – богатая смесь) заставляет последующий регулятор изменять свои установочные величины (скачком и последующим движением по наклонной). Время впрыска изменяется (увеличивается или уменьшается) и постоянным обменом данных устанавливается стабильное колебание регулировочного коэффициента. Длительность периода этого колебания определяется временем пробега газов, а амплитуда устанавливается наклонным участком так, что несмотря на различное время пробега газов, она остаётся постоянной в поле частот вращения и нагрузки.

: Motronic: Лямбда-регулирование; Screenshot_49.jpg (221.08 КБ) 69 просмотров

Лямбда-смещение

Оптимальный диапазон конверсии (преобразование) и скачка напряжения на зонде совмещаются неполностью. За счёт ассиметричного колебания регулятора можно сдвинуть состав смеси в оптимальную зону α = 1. Ассиметричность достигается либо с помощью задержки переключения коэффициента регулирования после скачка напряжения (от бедного к богатому) от зонда, либо с помощью несимметричного скачка. Такой случай имеет место, если скачок напряжения зонда от бедной к богатой смеси имеет другую высоту, чем скачок в обратном направлении.

Адаптация предваряющей уставки к Лямбда-регулированию

Лямда-регулирование производит корректировку времени очередного впрыска на основании предыдущего измерения на Лямбда-зонде. Это смещение во времени определяется временем пробега газов и его невозможно избежать. Поэтому при выходе на новый рабочий режим с неправильной предваряющей уставкой возникают отклонения от α = 1, пока регулирование не произведёт новую настройку. Поэтому для выдерживания пределов токсичности отработавших газов необходима предваряющая регулировка. Она определяется при калибровке двигателя и Лямбда-характеристика вводится в ПЗУ (только для считывания). В течение эксплуатационного срока автомобиля возможно появление отклонений, которые требуют другой предваряющей уставки. Ими являются, например, изменение плотности и качества топлива. Адаптация предваряющей регулировки опознаёт, что Лямбда-регулятор в определённом диапазоне частот вращения и нагрузок должен производить всегда одну и ту же корректировку. Выполнив коррекцию в этом диапазоне, регулятор записывает её в память (ОЗУ с подпиткой), которая снабжается током и при остановке двигателя. При последующем пуске можно начинать с предваряющей регулировки уже подвергнутой коррекции, прежде, чем произойдёт активирование Лямбда-регулятора. Прерывание питания фиксируется. В этом случае адаптация начинается с нейтральных значений.

Двухзондовое Лямбда-регулирование

Зонд, устанавливаемый за катализатором, лучше защищен от загрязнения отработавшими газами. Регулирование зондом за катализатором дополняет регулирование зондом перед катализатором, что гарантирует постоянный состав смеси в течение длительного времени (рис 7). Двойная регулировка изменяет ассиметричность стабильного колебания регулирования с зондом перед катализатором, и тем самым производит компенсацию Лямбда-смещения. Лямбда-регулирование лишь зондом, установленным за катализатором, была бы чересчур инертной из-за длительного времени пробега газов.

Сообщение

Система улавливания паров топлива

Образование топливных паров

Топливо в топливном баке нагревается по следующим причинам:

наружное влияние солнечных лучей

избыточное топливо, возвратившееся обратно из топливной системы и нагретое в зоне двигателя.
Вследствие этого происходит эмиссия углеводородов CH, которые испаряются в основном в топливном баке.

Ограничение эмиссии CH

Законодательством предписываются предельные величины испаряемых эмиссий. Специальные системы ограничивают эмиссию CH. Они оснащены резервуарами с активированным углем-адсорберами, куда вводится вентиляционный трубопровод топливного бака. Активированный уголь задерживает топливные пары и выпускает в окружающую среду только воздух. Дополнительно к этому производится уравновешивание давления. Для постоянной регенерации активированного угля проложена дополнительная трубка от адсорбера к впускной трубе.
При работающем двигателе в ней возникает разрежение, под влиянием которого происходит впуск воздуха из окружающей среды через активированный уголь во впускную трубу. Он увлекает скопившиеся бензиновые пары и подает их на впуск. В трубопроводе установлен клапан продувки адсорбера, который дозирует этот регенерующий или продувочный поток (рис. 8).

Регенерирующий поток

Регенерирующий поток является смесью топлива и воздуха, состав которой неизвестен, т.к. это может быть как свежий воздух так и обогащённый бензиновыми парами из адсорбера.
Поэтому для Лямбда-регулирования этот регенерирующий поток является значительной помехой. Если он составляет только 1% воздуха на впуске и состоит из свежего воздуха, то смесь становится на 1% беднее. Сильно насыщенный бензиновыми парами воздух обогащает смесь на 30%, потому что бензиновые пары влияют стехиометрическим фактором 14,7 на коэффициент избытка воздуха α. Кроме того удельная плотность паров топлива в два раза больше удельной плотности воздуха.

: Motronic: Система улавливания паров топлива; Screenshot_50.jpg (104.8 КБ) 61 просмотр

Клапан продувки адсорбера

Клапан управляется таким образом, чтобы производилась достаточная продувка адсорбера, а отклонения α были бы минимальными (рис 9).

: Клапан продувки адсорбера принцип работы.; Screenshot_51.jpg (97.22 КБ) 61 просмотр

Контрольная функция блока управления

Чтобы адаптация смеси могла работать независимо от влияния паров топливного бака, проводится регулярное закрывание клапана продувки адсорбера через определённые промежутки времени. Он открывается ступенчато. Возникающие при этом отклонения Лямбда-регулятора блок управления запоминает как корректировку смеси по продувке адсорбера. Эта функция рассчитана таким образом, что из регенерирующего потока может поступать до 40% топлива. При неактивированном Лямбда-регулировании допускаются только малые регенерирующие потоки, потому что при этом не могут быть скорректированы отклонения состава смеси. При отключении подачи топлива при движении на принудительном холостом ходу происходит мгновенное закрывание клапана продувки адсорбера, чтобы в катализатор не могли попасть несгоревшие пары бензина.

Сообщение

Детонационное регулирование

Электронное управление моментом зажигания даёт возможность очень точно управлять углом опережения зажигания в зависимости от частоты вращения, нагрузки и температуры. Несмотря на это необходим надежный запас до предела детонации. Это нужно в связи с тем, чтобы и в случае склонности к детонации, имея ввиду допуски и старение двигателя, условия окружающей среды и качество топлива, ни один цилиндр не достигал бы или не уходил бы за предел детонации. Выбор параметров двигателя, исходя из этих соображений, ведёт к пониженной степени сжатия, поздним моментам зажигания и тем самым к ухудшению расхода топлива и крутящего момента.

Эти недостатки можно устранить с помощью детонационного регулирования. При этом, как показывает опыт, достигается повышение степени сжатия двигателя, а также существенное улучшение расхода топлива и крутящего момента. Предваряющая установка момента зажигания должна теперь подбираться не по самым неблагоприятным детонационным факторам, а наоборот по самым благоприятным (например, степень сжатия двигателя по нижнему допустимому пределу, лучшее качество топлива, не склонный к детонации цилиндр). Теперь каждый цилиндр двигателя может в течение всего срока службы работать почти на всех рабочих режимах у своего предела детонации, а тем самым с оптимальным коэффициентом полезного действия. Предпосылкой для такого выбора угла опережения зажигания является надёжное определение детонации начиная от её определённой интенсивности для каждого отдельного цилиндра во всем диапазоне режимов двигателя. Для распознавания детонации производится измерение характерных для неё колебаний одним или несколькими, установленными в подходящих для этого местах двигателя, приемниками звуковых колебаний в твердых телах, датчиками детонации, которые преобразуют детонацию в электронные сигналы и передают их в блок Motronic для дальнейшей обработки.
Там производится соответствующий алгоритмический расчёт для распознавания детонации в каждом цилиндре и для каждого сгорания.
Зарегистрированное детонационное сгорание у соответствующего цилиндра приведёт к смещению момента зажигания в сторону „позднее“ на запрограммированную величину. Если детонации больше нет, производится обратное ступенчатое смещение момента зажигания в сторону „раннее“ до величины предварительной настройки.
Алгоритм распознавания и регулирования детонации согласуются таким образом, чтобы не возникла слышимая и разрушающая двигатель детонация (рис 10).

: Детонационное регулирование.; Screenshot_52.jpg (103.63 КБ) 60 просмотров

Адаптация

На реальных рабочих режимах двигателя для отдельных цилиндров создаются различные пределы детонации, а тем самым и различные моменты зажигания. Для адаптации величин предварительной настройки момента зажигания на соответствующий предел детонации производится запоминание смещения момента зажигания индивидуально для каждого цилиндра в зависимости от рабочей точки.
Это запоминание производится в табличных характеристиках по нагрузке и частоте вращения в неразрушающемся ОЗУ. Благодаря этому двигатель может работать и при быстром изменении нагрузки и частоты вращения в каждой рабочей точке с оптимальным коэффициентом полезного действия и предотвращением слышимого детонационного сгорания.
Возможно даже использование топлива с низкой детонационной стойкостью. Обычно калибровка подразумевает использование бензина марки „Супер“. Допускается и работа на бензине „Нормаль“.

Детонационное регулирование у турбодвигателей

У двигателей с турбонаддувом от выхлопных газов комбинация регулирования давления наддува и детонации имеет особое преимущество. При возникновении детонации производится сначала смещение момента зажигания в сторону „позднее“ и только при значительном превышении порога опаздывающего смещения зажигания, который определяется температурой отработавших газов, производится снижение давления наддува как следующее мероприятие по снижению детонации. Таким образом турбодвигатель может работать с допустимой температурой отработавших газов с оптимальным коэффициентом полезного действия на пороге детонации.

Сообщение

Регулирование давления наддува

Газотурбинный наддув

Из всех известных способов наддува у двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием наибольшее распространение получил газотурбинный наддув по сравнению с волновым или механическим. Турбокомпрессор позволяет достигать даже у двигатели с малым рабочим объёмом цилиндров обеспечивают высокие крутящие моменты и мощности при хороших коэффициентах полезного действия. По сравнению с двигателями со свободным впуском сравнимой мощности турбодвигатели имеют меньший габаритный объем и удельный вес.

Проведённые в автомобилестроении исследования показали, что при одинаковых ездовых показателях турбодвигатель с малым рабочим объёмом и электронным регулированием давления наддува демонстрирует такую же экономию топлива, как и дизельные двигатели с разделённой камерой.

Конструкция турбокомпрессора включает компрессор и турбину, работающую от отработавших газов и расположенных на общем валу. Турбина преобразует часть энергии отработавших газов во вращательную энергии отработавших газов во вращательную энергию и приводит в движение компрессор, который всасывает свежий воздух и нагнетает сжатый воздух через охладитель и дроссельную заслонку во впускную трубу к двигателю.

Исполнительный элемент системы управления газотурбинным наддувом

Двигатели легковых автомобилей должны при низких оборотах достигать высокого крутящего момента, поэтому корпус турбины рассчитан на малый массовый объём отработавших газов, например для режима полной нагрузки Сn=2000мин−1.

Чтобы большой массовый поток отработавших газов не перегружал двигатель, необходимо в этой зоне произвести отвод части потока мимо турбины через байпас Waste-Gate в систему выпуска отработавших газов. Обычно этот байпасный клапан в форме заслонки интегрируется в корпус турбины. Реже применяется тарельчатая форма клапана в отдельном корпусе параллельно турбине. Варьируемая турбинная геометрия ещё не применялась в бензиновых двигателях внутреннего сгорания, но её можно комбинировать с регулированием давления наддува (Рис. 11).

: Исполнительный элемент системы управления газотурбинным наддувом; Screenshot_53.jpg (84.32 КБ) 58 просмотров

Регулирование давления наддува

При пневмомеханической регулировке исполнительный элемент турбокомпрессора увязывается прямо с давлением наддува у выходного отверстия компрессора. При этом имеется только ограниченный выбор характеристики протекания крутящего момента по частоте вращения двигателя. По нагрузке определяется только ограничение полной нагрузки. Допуски на степень наддува при полной нагрузке не могут быть использованы полностью. При частичной нагрузке закрытый байпасный клапан ухудшает коэффициент полезного действия. Ускорение с низких частот вращения может вызвать замедленную реакцию турбокомпрессора (провал). Эти недостатки можно устранить электронным регулированием давления наддува можно устранить недостатки пневмомеханической системы. В определённых зонах частичных нагрузок достигается снижение удельного расхода топлива за счёт открывания байпасного клапана, что приводит к следующим последствиям:

снижение потерь на выпуске двигателя и мощности турбины,

снижение давления и температуры на выходе компрессора,

уменьшение перепада давления на дроссельной заслонке.

Также улучшается линейность характеристики крутящего момента в зависимости от угла поворота дроссельной заслонки, обеспечивая более точное дозирование мощности педалью акселератора. Для реализации этих преимуществ требуется оптимальный подбор турбокомпрессора с исполнительным механизмом в соответствии с характеристиками двигателя. Компоненты исполнительного механизма:

электропневматический тактовый клапан,

эффективная поверхность мембраны, ход и пружина мембранной камеры,

сечение клапанной тарелки или заслонки байпасного клапана.

В системе Motornic с электронным регулированием наддува используются заданные параметры давления, воздушного объёма или массы, которые определяются датчиком нагрузки. Эти параметры программируются в таблице характеристик в зависимости от частоты вращения двигателя и угла поворота дроссельной заслонки. Контур регулирования вычисляет разность между заданной и фактической величинами, а выходной сигнал регулятора (в форме широтно-импульсной модуляции) подаётся на тактовый клапан. В исполнительном элементе этот сигнал преобразуется в изменение регулировочного давления и хода штока, что приводит к корректировке поперечного сечения байпаса.

У турбодвигателя температура отработавших газов между двигателем и турбиной ной не должна превышать определённой величины. Поэтому фирма Бош применяет регулирование давления наддува только во взаимосвязи с детонационным регулированием. Потому что только детонационное регулирование даёт возможность всё время эксплуатации двигателя работать с возможно ранним моментом зажигания. Этот оптимальный для каждой рабочей точки двигателя момент зажигания обеспечивает низкую температуру отработавших газов. Дальнейшее более значительное понижение температуры отработавших газов возможно при воздействии на давление наддува и/или топливовоздушную смесь.

Сообщение

Ограничение частоты вращения и скорости

Чрезмерно высокие обороты могут привести к разрушению двигателя (клапанный механизм, поршень). За счёт ограничения частоты вращения предотвращается превышение максимально допустимой частоты вращения двигателя.
Система Motronic даёт возможность ограничения частоты вращения и скорости за счёт прерывания впрыска топлива. При превышении максимально допустимой частоты вращения n0, а также максимальной скорости подавляются импульсы впрыска. Так ограничиваются эти параметры. При достижении нижней уставки вновь происходит включение впрыска.
Это происходит в виде колебаний в рамках допустимого диапазона около заданной максимальной допустимой частоты вращения двигателя. Водитель замечает ограничение частоты вращения по снижению комфорта при езде и вынужден соответственно реагировать. Рис. 12 показывает характеристику частоты вращения при активном ограничении частоты вращения.

: Motronic - Ограничение частоты вращения и скорости; Screenshot_54.jpg (73.95 КБ) 57 просмотров

Сообщение

Рециркуляция отработавших газов

В период перекрытия клапанов определённое количество остаточных газов переходит из камеры сгорания во впускную трубу. При последующем процессе впуска дополнительно к свежему воздуху всасывается некоторое количество остаточных газов.
Это количество однозначно определено перекрытием клапанов в рабочей точке двигателя.
Изменение количества остаточных газов возможно с помощью возврата отработавших газов снаружи с помощью регулируемого системой Motronic клапана рециркуляции или при помощи смещения фазы поворота распределительного вала (рис. 13).

: Motronic: Рециркуляция отработавших газов; Screenshot_56.jpg (154.33 КБ) 56 просмотров

Увеличение доли остаточных газов до определённой степени может иметь положительное влияние на преобразование энергии и тем самым на расход топлива. Увеличение доли остаточных газов ведёт к уменьшению максимальной температуры сгорания, следствием чего является снижение эмиссии окислов азота. Одновременно увеличение доли остаточных газов сверх определённой величины приводит к неполному сгоранию, и тем самым к увеличению выбросов углеводородных эмиссий, расхода топлива и нестабильному вращению двигателя (рис.14).

: Влияние доли остаточных газов на расход топлива; Screenshot_55.jpg (158.46 КБ) 56 просмотров

Сообщение

Регулировка фаз газораспределения

Регулировка фаз газораспределения может иметь многопараметровое влияние на показатели двигателя:

– увеличение крутящего момента и мощности, снижение эмиссий отработавших газов и расхода топлива,

– регулировка заряда смеси,

– ступенчатое или бесступенчатое регулирование впуска и выпуска.

Момент закрывания впускного клапана является главным для максимального наполнения цилиндра в зависимости от частоты вращения. При раннем закрывании впускного клапана максимум расхода воздуха находится в нижнем диапазоне частот вращения, при позднем закрывании он передвигается в диапазон повышенных частот вращения.
Фаза, в течение которой оба клапана перекрываются по времени (фазы „впуск открываются“ и „выпуск закрывается“ перекрываются) определяет внутренний возврат остаточных газов.
Продление открытия клапана слишком ранним смещением момента открывания впуска ведёт к увеличению доли остаточных газов, так как увеличивается вытолкнутая во впускную трубу и вновь засосанная масса остаточных газов.
Тем самым при том же положении дроссельной заслонки уменьшается масса свежего воздуха; дроссельная заслонка должна открываться на больший угол для такого же нагрузочного момента. Возникшее из-за „раздросселирования“ (снижение дроссельного влияния) уменьшение петли газообмена улучшает коэффициент полезного действия, т.е. снижает расход топлива.
Смещение фазы открывания впуска в позднем направлении снижает долю остаточных газов.
При этом достигается заметное улучшение на холостом ходу токсичности отработавших газов и плавности хода.

Проворот распределительного вала

Гидравлические и электрические исполнительные элементы проворачивают в зависимости от частоты вращения двигателя или рабочей точки соответствующий распределительный вал (для процесса его поворота необходимо иметь в головке цилиндра два распределительных вала; один для впуска, другой для выпуска) и изменяют этим фазы „впуск/выпуск открыт“ или „впуск/выпуск закрыт“ (рис. 15).
Если исполнительный механизм повернет впускной распределительный вал на режиме холостого хода или высоких частот вращения в сторону поздней фазы впуска, то в результате на холостом ходу доля остаточных газов уменьшается, а при высоких частотах вращения расход воздуха увеличивается.
При низких до средних частотах вращения или определённых диапазонах частичных нагрузок поворот впускного распределительного вала в направлении ранней фазы впуска ведёт к увеличенному максимальному расходу воздуха. Одновременно это ведёт в диапазонах частичной нагрузки к увеличению доли остаточных газов со связанным с этим влияниям на расход топлива и эмиссии ОГ.

Переключение кулачков

При переключении кулачков меняются фазы газораспределения вследствие различных форм кулачков. Первый кулачок даёт оптимальные фазы и подъём впускного и выпускного клапанов для малых и средних частот вращения. Второй кулачок задает повышенный ход клапанов и их продлённое открытие. Он включается за счёт соединения ранее свободных рычагов с основными клапанными рычагами в зависимости от частоты вращения (рис 16). Оптимальным, но сложным является способ бесступенчатого изменения фаз открытия и хода клапанов. При этом способе пространственный кулачковый профиль и продольно смещаемый распределительный вал обеспечивают наибольший выбор оптимальных условий для двигателя (рис. 17).

: Смещение впускного распределительного вала.; Screenshot_57.jpg (81.14 КБ) 55 просмотров

: Безступенчатое изменение фаз открытия и хода клапанов.; Screenshot_58.jpg (229.56 КБ) 55 просмотров

Сообщение

Изменение формы впускного коллектора

Целью концепции двигателя является как достижение наивысшего крутящего момента при низких частотах вращения, так и высокая номинальная мощность при максимальной частоте вращения. Значение крутящего момента двигателя пропорционально поступившей массе воздуха, отнесенной к частоте вращения.

Одним из вспомогательных средств влияния на крутящий момент является геометрическая форма впускной трубы. Самый простой вид наддува заключается в использовании динамики поступающего воздуха. Впускные трубы под карбюратор или центральный впрыск (Mono-Jetronic) требуют для равномерного распределения топливовоздушной смеси коротких труб желательно одинаковой длины.

Впускные трубы для систем многоточечного впрыска транспортируют только воздух; топливо впрыскивается перед впускным клапаном. Это даёт больше возможностей для формирования впускной трубы. Стандартные впускные трубы системы многоточечного впрыска состоят из отдельных пульсационных труб и рессивера с дроссельной заслонкой. При этом имеет место:

Короткие пульсационные трубы дают возможность получения высокой номинальной мощности с одновременными потерями крутящего момента при низких частотах вращения, длинные трубы показывают противоположные свойства.

Большой объём рессивера частично создает резонансные эффекты в определённом диапазоне частот вращения, которые приводят к улучшению наполнения. Однако они имеют как следствие динамические недостатки, например отклонения в составе смеси при быстром изменении нагрузки.

Почти идеальное протекание крутящего момента обеспечивает переключение впускной трубы, при котором, например, в зависимости от нагрузки двигателя, частоты вращения и положения дроссельной заслонки возможны вариации:

– длины пульсационной трубы,

– переключение между пульсационными трубами различной длины или диаметра,

– выборочное отключение отдельной трубы одного цилиндра при наличии большого их количества,

– переключение объёма рессивера.

Пульсационный наддув

Каждый цилиндр оснащён отдельной трубой определённой длины, которая обычно соединяется с рессивером. Энергетический баланс отличается тем, что работа всасывания поршня пробразуется в кинетическую энергию газового потока перед впускным клапаном, а она – в работу сжатия свежего заряда.

Резонансный наддув

При резонасном наддуве группы цилиндров с одинаковым интервалом вспышек присоединяют короткими трубами к резонансным рессиверам, которые через резонансные трубы соединяются с атмосферой или же со сборным рессивером, действующим в качестве резонатора Гельмпольца (рис. 18).

: Пульсационный наддув, Резонансный наддув,; Screenshot_60.jpg (140.15 КБ) 54 просмотра

Переключаемые впускные системы

Обе системы динамического наддува повышают наполнение, особенно при малых частотах вращения.
Для переключения используются заслонки, которые разделяют относящиеся к группам цилиндров зоны или соединяют их (рис 19).
Регулируемая длина впускной трубы работает с первым объёмным резонатором на малых частотах вращения. При высоких оборотах она изменяется, производя открывание второго резонатора (рис. 20).

: Переключаемые впускные системы; Screenshot_61.jpg (296.41 КБ) 54 просмотра