Интеллектуальное регулирование теплообмена



Еще в прошлом столетии люди уже были обеспокоены сложившейся экологической обстановкой в мире, а с тем стремительным ускорением с каким автомобили ворвались в нашу жизнь, экологи всех стран начали бить тревогу. Так как количество автотранспорта на дорогах с каждым годом становилось все больше и больше, то и токсичные выбросы в атмосферу увеличились пропорционально. Поэтому уже тогда к автомобилям были предъявлены экологические требования.

 

В настоящее время еще при проектировании автомобиля в него закладываются экологические нормы, которые в процессе эксплуатации не должны превышаться. Регулировка токсичности в современных автомобилях, либо совсем не требуется (не доступна простому пользователю), так как она уже заложена в программе блока управления двигателя или сильно ограничена. Чего нельзя сказать о предыдущих карбюраторных автомобилях, где токсичность напрямую зависела от регулировки и настройки карбюратора, системы питания и зажигания. Поэтому сейчас нельзя сказать, что ремонтом двигателя был квалифицированным, если вдруг токсичность двигателя после ремонта превысит заданные пределы, заложенные с завода.

 

Основу токсичности выхлопных газов составляют следующие вещества:

· окиси углерода СО;

· окиси азота NOx;

· углеводороды CH или CnHn;

· углерод C, у дизельных двигателей.

 

Из вышеперечисленных веществ CO,CH и C являются продуктами не полного сгорания топлива, NOx образуется при взаимодействии азота и кислорода при высокой температуре сгорания, чем выше температура, тем больше будет выбросов окиси азота. Температура сгорания топлива зависит от многих факторов, но в ее основе лежат конструктивные факторы (степень сжатия) и режим работы двигателя. Если говорить о бензиновых моторах, то в них в большей степени все зависит от состава топливной смеси. При горении топлива, когда смесь обедненная, λ= 1,05-1,10 выбросы вредных веществ CO и CH минимальны. Чего нельзя сказать об окиси азота NOx его значения при таком составе смеси будет максимально большим.

 

Поэтому чтобы достичь минимальных выбросов в атмосферу всех токсичных веществ нужно использовать несколько мероприятий одновременно. Ряд мероприятий может включать в себя следующее:

· это специальные формы камер сгорания, предназначенные для работы на бедных смесях;

· рециркуляция отработавших газов;

· регулировка фаз газораспределения;

· впускной коллектор с изменяемой длинной, для лучшего наполнения цилиндров на всех режимах работы двигателя.

 

Но уже давно нормы по токсичности выбросов стали настолько жесткими, что даже ряд мероприятий по их снижению не дает нужного результата, поэтому чтобы выйти из этого положения на автомобилях в дополнении ко всему стали устанавливаться каталитические нейтрализаторы.

 

Каталитический нейтрализатор состоит из керамического материала, сотовой структуры, покрытой тонким слоем катализатора состоящего из благородных металлов (платина, родий), заключенный в металлический корпус. Его не малая цена обусловлена наличием благородных металлов.

При разогреве каталитического нейтрализатора до температуры 250-300ºC, происходит доокисление окиси углерода CO и его концентрация в выхлопных газах значительно снижается. Что касается углеводорода CH, то для его окисления требуется более высокая температура 400 градусов.

 

2СО + 02 → 2С02;

CmHn + (m + n/4)О2 → mСО2 + (n/2)Н2О.

 

Такие реакции характерны для обедненной смеси, где λ > 1, но, несмотря на это диапазон изменения состава смеси остается довольно широким.

 

Такие каталитические нейтрализаторы стали устанавливаться еще в 80-х годах и даже на карбюраторные двигатели.

 

Но с течением времени жесткость по токсическим нормам не стояла на месте, а с каждым готом все ужесточалась и ужесточалась. Со временем таких нейтрализаторов стало недостаточно, так как они не снижали концентрацию окиси азота в выхлопных газах и на смену им пришли новые нейтрализаторы трехкомпонентные.

 

Особенностью отличия предыдущего вида нейтрализаторов состоит в том, что в нем шла реакция окисления, а для понижения концентрации окиси азота здесь требуется совершенно противоположная реакция – восстановление.

 

2NO + 2СО → N2 + 2С02;

2NO + 2Н2 → N2 + 2Н20;

2NO + 5Н2 → 2NH3 + 2Н20 (при λ < 1).

 

Для одновременного снижения всех выбросов NOx,CH,CO обязательно выполнение одного условия, нужно чтобы состав смеси всегда был строго одинаковым λ=1, отклонение может быть не более +/- 1%. За обеспечение такой точности в подачи смеси отвечает электронный блок управления двигателя, который руководствуется показаниями датчика кислорода.

 

Системы подачи топлива с каждым годом становятся все сложнее и сложнее, все это направлено только на снижения токсичности из-за ужесточения экологических норм, но ни как не из-за борьбы за экономичность и мощность двигателя.

 

Еще стоит отметить, что каталитический нейтрализатор очень придирчив к качеству топлива. При использование этилированного бензина нейтрализатор быстро выйдет из строя.

 

Что касается дизельных двигателей, то здесь дела обстоят немного по-другому. Из-за разного процесса воспламенения и горения смеси у дизельного двигателя, концентрация выбросов NOx,CH,CO гораздо ниже, чем бензинового. При средних нагрузках наблюдается самый низкий выброс CH и CO. Из-за низкого уровня выбросов, какое-то время на дизельных двигателях установка каталитического нейтрализатора была не обязательной. Но с приходом более ожесточенных экологических норм установка нейтрализатора стала обязательной, также помимо этого на дизельных двигателях стали появляться системы снижения токсичности, как и на бензиновых. Одна из них это рециркуляция отработавших газов.

 

При сгорании топлива в дизельном двигателе выделяется значительное количество углерода, если говорить простым языком, то это не что иное как сажа. Это происходит из-за наличия зон богатой смеси в струе распыляемого топлива. Все это приводит к характерному черному дыму из выхлопной трубы. Для снижения выделения углерода приходится делать впрыск более ранним (вследствие чего колоссально возрастает нагрузка на детали двигателя) и ограничивать подачу насоса. Но, несмотря на это полностью избавится от выделения углерода невозможно, а он также классифицируется по норме токсичности. Поэтому в дополнении к каталитическому нейтрализатору на дизельных двигателях устанавливаются сажевые фильтры.

 

Катализатор

Модель XC90 (16-) с дизельным двигателем D4204T11 оснащается дополнительным каталитическим нейтрализатором, расположенным под полом (2). Этот каталитический нейтрализатор носит название SCR (Selective Catalyst Reduction) и дополняет применяемую в настоящее время комбинацию нейтрализатора оксидов азота и сажевого фильтра (3). Его задача - повысить эффективность очистки выхлопных газов от NOx.

 

Потребность в таком повышении эффективности обусловлена большой снаряженной массой автомобиля, которая создает повышенную нагрузку на двигатель. В результате несколько увеличиваются выбросы NOx и твердых частиц. Новый каталитический нейтрализатор, специально предназначенный для снижения содержания оксидов азота (NOx), позволяет с большим запасом удовлетворить законодательные требования EURO6 и соответствующие ограничения.

 

Датчик сажи

Общие сведения

Норматив EURO6 требует наличия диагностики функции очистки от загрязняющих частиц. Существующая система с датчиком перепада давления недостаточна для обнаружения малых утечек и поэтому была дополнена датчиком сажи (1), расположенным в выхлопной трубе после каталитического нейтрализатора SCR.

 

Конструкция

Датчик сажи представляет собой резистивный датчик, который контролирует функцию очистки сажевого фильтра примерно один раз за цикл зажигания. Датчик имеет простую конструкцию - два электрода, разделенные зазором. Если при подаче электрического тока в зазоре нет сажи, электрические сопротивление между электродами высокое (бесконечное). Когда зазор между электродами заполняется сажей, электрическое сопротивление снижается. В процессе измерения модуль ECM при посредстве модуля управления датчиком сажи DPSM (Diesel Particle Soot Module) (4) определяет величину тока, проходящего по цепи датчика. Ток имеет малую величину - не более 12 мкА.

 

Описание работы

Модуль ECM инициирует процедуру измерения, когда складываются оптимальные условия для измерения. В частности, двигатель должен иметь определенную температуру, чтобы гарантировать полное удаление конденсата.

Если условия измерения выполнены, запускается процедура измерения. Выполняется очистка датчика с помощью встроенного нагревательного элемента, который разогревает чувствительный элемент примерно до 800 °C. После окончания нагревания датчик охлаждается выхлопными газами. Когда температура датчика достигает примерно 200 °C, начинается измерение.

В процессе измерения модуль ECM записывает величину тока в цепи (2) датчика и сравнивает ее с расчетным значением (1), полученным исходя из текущих условий движения и расчетной модели образования сажи. Измерение длится несколько минут (3). В течение этого времени измеренное значение должно опуститься ниже расчетного. Расчетное значение соответствует наихудшему допустимому уровню выбросов двигателя при работающем сажевом фильтре. Это означает, что измеренное значение в большинстве случаев должно быть существенно ниже расчетного. Если измеренное значение оказывается за пределами диапазона (4), это указывает на утечку или на неисправность сажевого фильтра. Если измеренное значение превышает законодательно установленный предел, записывается диагностический код неисправности (DTC).

 

 

Интеллектуальное регулирование теплообмена

Возможность использования управляемого малого контура охлаждения позволяет уменьшить поток охлаждающей жидкости и сократить фазу нагрева. Таким способом достигается оптимальное действие климат-контроля и топливная экономичность. Впрыск топлива под контролем давления

Впрыск топлива можно контролировать с большой точностью с помощью усовершенствованных распылителей i-ART.

 


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 293; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!