Каталитический газонейтрализатор

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 38Следующая ⇒

В каталитическом газонейтрализаторе происходят химические реакции, уменьшающие концентрацию токсичных веществ в выхлопных газах:

2СО + О₂ -> 2СО₂

2С₂Н₆ + 7О₂ -> 4СО, + 6Н₂О

2NO + 2СО -> N₂ + 2СО₂

В современных газонейтрализаторах в качестве катализаторов химических реакций используются благородные металлы, например платина. Для нормальной эксплуатации каталитического газонейтрализатора требуется поддержание стехиометрического состава ТВ-смеси с высокой точностью — менее 1%. В противном случае нейтрализатор постепенно деградирует. Такая точность дозирования без электронного управления недостижима. В исправном каталитическом нейтрализаторе до 90% токсичных веществ перерабатывается в нетоксичные.

Угол опережения зажигания

Неоптимальные значения угла опережения зажигания приводят к увеличению концентрации СН и NO_X в выхлопных газах. Точное задание угла опережения зажигания для всех режимов работы двигателя возможно только с помощью электронной системы управления.

Экология дизельных двигателей

В дизелях топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры и воспламеняется за счет разогрева сжимаемого воздуха. В дизелях λ всегда больше единицы. При оптимальных значениях λ = 1,1...1,2 в выхлопных газах содержится минимальное количество сажи, СН и СО. На дизелях работают двухкомпонентные окислительные каталитические нейтрал и заторы, преобразующие СН и СО в СО₂ и Н₂О. Применение трехкомпонентного каталитического нейтрализатора невозможно из-за избытка воздуха. На процесс сгорания топлива сильно влияет точность синхронизации его впрыска. Например, погрешность начала впрыска в 1^º оборота коленчатого вала ведет к увеличению содержания в выхлопных газах NO_X на 5% и СН на 15%.

Для уменьшения концентрации NO_X на дизелях, как и на бензиновых двигателях, применяется система рециркуляции выхлопных газов.

Уменьшение потребления топлива

Экономия топлива в двигателях с электронным управлением достигается за счет его более точного дозирования во всех режимах работы и отключения подачи топлива, когда это допустимо, например, при торможении двигателем. Обеднение горючей ТВ-смеси с целью экономии топлива приводит к необходимости увеличивать угол опережения зажигания, т. к. бедная смесь горит медленно, но при этом возрастает токсичность выхлопных газов.

Управление углом опережения зажигания осуществляется электронной автоматикой путем компромисса между количеством потребляемого топлива и содержанием токсичных веществ в выхлопных газах по сложным алгоритмам.

Диагностика

ЭБУ в фоновом режиме постоянно контролирует исправность подключенных к компьютеру датчиков и исполнительных механизмов, а также исправность систем, выход из строя которых ведет к увеличению загрязнения окружающей среды (каталитический газонейтрализатор, система подачи топлива и т. д.).

Функции электронных систем управления бензиновым двигателем

Определение необходимого количества топлива

Масса подаваемого в двигатель топлива F_M связана с массой воздуха А_м и требуемым значением коэффициента избытка воздуха λ соотношением:

Масса воздуха может быть выражена через его объем А _V, и плотность A_D.

Плотность воздуха определяется по его давлению и температуре во впускном коллекторе с помощью соответствующих датчиков. В простейшем случае объем воздуха A_VRPM рассчитывается по числу оборотов двигателя в минуту N:

где D – объем двигателя, V_E – коэффициент использования объема, зависящий от оборотов.

Если в двигателе применяется рециркуляция выхлопных газов, их объем также учитывается:

= –

Объем зависит от положения клапана системы рециркуляции выхлопных газов.

В датчиках расхода воздуха с измерительной заслонкой по отклонениям заслонки определяют непосредственно объем воздуха . Объем выхлопных газов , если они подаются в камеру сгорания, системой рециркуляции учитывать не требуется. Для определения плотности воздуха во впускном коллекторе устанавливаются датчики температуры и давления.

В современных системах управления двигателями устанавливаются, как правило, датчики массового расхода воздуха.

Определив необходимую массу топлива F_M, контроллер по известной производительности форсунок вычисляет для них базовые значения времени включения.

Время включенного состояния форсунок на двигателе, оборудованном следующими датчиками:

MAP - (датчик) определяет абсолютное давление во впускном коллекторе. (Не путать с датчиком расхода воздуха).

МАТ - (датчик) определяет температуру воздушного потока во впускном коллекторе.

TPC - (датчик) определяет положение дроссельной заслонки.

RPM - (не датчик) количество оборотов коленчатого вала в минуту, высчитывается ECU и выводится пользователю на ТАХОМЕТР (если имеется), подсчитывается следующим образом:

где: PW - время (в микросекундах) подачи топлива инжектором или Fuel Pulsewidth;

InjTurnOn - время (в микросекундах) необходимое для полного открытия инжектора, при рабочем напряжение 12 вольт. Типичное значение - 1.5 ms (физический смысл данного параметра заключается в том что инжектор управляется катушкой индуктивности и следовательно не может произойти мгновенного полного открытия форсунки);

BattComp - компенсирующее значение (+ или - в микросекундах) если рабочее напряжение отличается от 12 вольт (физический смысл данного параметра заключается в том что бортовое питание может отличатся от заложенного значения 12 вольт которое взято за основу в InjTurnOn). (В автомобилях GM в ECU присутствует специальная микросхема типа (LM1949 Injector Drive Controller) которая автоматически производит коррекцию данного параметра). В ECU JEEP коррекция производится программно.

AccPw - добавочное значение Pulsewidth (в микросекундах) в течение ускорения. (Зависит от того как вы нажали на педаль акселератора - потихоньку или резко до упора).

На этом, как правило, и построены все переделки программ на разные стили вождения (спортивный стиль, экономный стиль). Вот и где пригодился датчик TPC (датчик положения дроссельной заслонки).

InjFlowRate (IFR) - (фунт/микросекунда) пропускная способность инжектора (форсунки) при рабочем давлении (вот откуда проблемы если барахлит бензонасос или забита форсунка ), определяется изготовителем форсунки (поэтому замена форсунки не всегда приводит к положительным результатам).

0.67 - константа которая учитывает тот факт, что в течение впрыска среднее количество впрыскиваемого топлива будет приблизительно больше на 1/3 от требуемого количества. (Другими словами в форсунке присутствует клапан и он не может мгновенно перекрыть подачу топлива (конусность клапана форсунки и рабочее давление в системе)).

И вычисляется из следующего соотношения:

ReqdFuel - необходимое количество топлива (в фунтах) для одного цилиндра:

Параметр GammaEnrich рассмотрим позднее (Учитывается температура двигателя, содержание СО).

Необходимое количество топлива (в фунтах) для одного цилиндра прямо пропорционально

MassAirFa - массе воздуха (в фунтах) для желательного соотношения (топливо/воздух) для одного цилиндра (исключая режим специального обогащения).

По теории для оптимального сжигания топлива необходимо соблюсти соотношение (воздух/топливо = 14.7 или топливо/воздух = 1/14,7). То есть по расходу воздуха можно определить необходимое количество топлива.

Или, другими словами, имея датчик абсолютного давления в впускном коллекторе и зная температуру воздуха в впускном коллекторе и также барометрическое (атмосферное) давление можно вычислить плотность воздушного потока (в фунтах на кубический фут)

где: BaroPress - барометрическое давление в KPа·10 (используется датчик MAP, когда двигатель включен но не запущен или открыта полностью дроссельная заслонка во время работы двигателя) или заложен постоянный коэффициент.

31 = 3.1 KPа·10 поправочный коэффициент для коррекции давления, при влажности 75 процентов и температуре 85 градусов по Фаренгейту (коррекция на относительную влажность (из за отсутствия такового датчика ) ).

MatTemp - температура воздуха в впускном коллекторе в градусах F·10 (от датчика MAT).

Далее вычисляется масса воздуха для необходимого соотношения топливо/воздух, которое и будет прямо пропорционально необходимому количеству топлива

где: MassAirCoefficient - константа которая является поднабором первоначально известных значений (таких как объем двигателя, количество цилиндров двигателя ) входящих в MassAirFa уравнение:

где: (CID/1728) объем двигателя в кубических дюймах приведенного в кубические футы (константа 1728);

NCYL - количество цилиндров двигателя;

1/14.7 - стехиометрическое соотношение топливо/воздух (не путать - воздух/топливо);

(1/MAP(WOT)) - абсолютное давление в впускном коллекторе при полностью открытой воздушной заслонке (в KPа·10) (вообще приблизительно 100 KPа).

Другим значением входящим в уравнение MassAirFa, является функция VeafCorr(MAP, RPM), которая определяет коэффициент наполнения цилиндра по нормализованному соотношению воздух / топливо при определенных оборотах двигателя (RPM).

То есть зная показания:

MAP - абсолютное давление во впускном коллекторе (KPа·10) (от датчика MAP) .

RPM - количество оборотов коленчатого вала в минуту, берется из таблицы значение

В идеальном случае, все значения в этой таблице должны быть равны 1.0 (что определяет 100 % эффективность наполнения цилиндра и стехиометрическое соотношение воздух / топливо (14.7)).

Но практически применяется:

или другими словами при больших нагрузках требуется богатая смесь, а при работе двигателя на холостом ходу наоборот обедненная (уменьшение расхода топлива) или, например, желательное соотношение воздух/топливо при больших значениях MAP (при большой нагрузке) - (11...12)/1 (богатая смесь), а при низких значениях MAP (холостой ход) - (14...15)/1.

Данные таблицы получают при прогоне двигателя на испытательном стенде и в дальнейшем закладываются в программу ECU в виде констант или интерполяционных таблиц, (то есть закладываются базовые значения, а по ним программа рассчитывает промежуточные значения).

Практически все переделки программ ECU заключаются в изменение данных, заложенных в эти таблицы (но никак не программ и изменение этих данных без прогона на испытательном стенде считается чистым шарлатанством, не считая случая при добровольном изменении данных).

Рисунок 1.2 – Таблица коэффициентов наполнения

цилиндра по оси Z в процентах от RPM и MAP

(характеристическая карта).

Для того чтобы масса подаваемого через форсунки топлива зависела только от длительности их включения, в рампе форсунок относительно впускного коллектора специальным регулятором поддерживается постоянное давление топлива.

Базовые значения длительности включения форсунок контроллер корректирует в зависимости от режима работы двигателя. Так реализуются компенсация изменений электромеханических характеристик форсунок при вариациях напряжения бортовой сети, коррекция по сигналу от датчика кислорода, обогащение топливной смеси при прогреве двигателя и т. д.

В двигателях с распределенным впрыском в зависимости от сложности и совершенства системы управления подача топлива производится следующим образом:

• все форсунки включаются одновременно один раз за один оборот коленчатого вала;

• форсунки включаются группами, например, парами для 4-цилиндрового двигателя, один раз за 4 такта. Группы управляются раздельно;

• форсунки управляются независимо, т. е. подача топлива на соответствующем такте впуска ТВ-смеси в каждый цилиндр регулируется индивидуально.

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 482; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!