Подача дополнительного воздуха

Несгоревшие компоненты топливовоздушной смеси, всё ещё находящиеся в отрабо­тавших газах, сгорают в процессе дожига­ния. Кислород, необходимый для процесса дожигания, при работе на бедной топливовоздушной смеси содержится в отработав­ших газах в виде остаточного кислорода. При работе на богатой топливовоздушной смеси, что часто требуется для прогрева двигателя до рабочей температуры, допол­нительный (вторичный) воздух подаётся в выпускную систему, чтобы ускорить по­догрев каталитического нейтрализатора.

С одной стороны, экзотермическая реак­ция уменьшает концентрацию углеводоро­дов и оксида углерода, а с другой стороны, в процессе дожигания происходит нагрев каталитического нейтрализатора, в кото­ром быстро достигается рабочая темпера­тура. Во время периода прогрева двигателя этот процесс значительно повышает сте пень преобразования, так что каталити­ческий нейтрализатор быстро становится готовым к работе. На рис. 6 показаны ха­рактеристики эмиссии углеводородов и ок­сида углерода в первые секунды испытаний с подачей и без подачи вторичного воз­духа.

В современных системах подача вторич­ного воздуха осуществляется электричес­кими нагнетателями.

Дополнительный, после основного, впрыск топлива (POI)

В двигателях с непосредственным впрыс­ком бензина для быстрого прогрева ката­литического нейтрализатора до рабочей температуры может использоваться другой способ. На рабочем режиме «послойного смесеобразования/прогрева каталитичес­кого нейтрализатора», то есть при работе с послойным зарядом и большим общим из­бытком воздуха, осуществляется дополни­тельный впрыск топлива во время рабо­чего хода двигателя. Это топливо затем сгорает и вызывает значительное выделе­ние тепла на стороне выпуска и в выпуск­ном коллекторе двигателя. Это означает, что в тех случаях, когда обычные способы (например, регулирование зажигания в сторону запаздывания) оказываются недо­статочными для достижения установлен­ных предельных значений токсичных ком­понентов в отработавших газах, за счёт указанного дополнительного впрыска топ­лива можно отказаться от подачи дополни­тельного воздуха в выпускной коллектор.

Аккумуляторная топливная систем CommonRail

Обзор топливных систем

Области применения

Создание в 1927 году первого серийного многоплунжерного рядного ТНВД обозна­чило начало промышленного производства дизельных топливных систем фирмой Bosch. Основной областью применения рядных многоплунжерных ТНВД до сих пор остаются дизели различных размерностей для коммерческих автомобилей, стацио­нарные, тепловозные и судовые дизели. Топливные системы, обеспечивающие дав­ление впрыска топлива до 1350 бар, исполь­зуются для достижения цилиндровой мощ­ности порядка 160 кВт/цилиндр.

С течением лет широкий спектр требо­ваний, связанных, в частности, с установ­кой дизелей с непосредственным впрыс­ком топлива (DI) на небольшие коммер­ческие и легковые автомобили, привел к созданию различных дизельных топлив­ных систем,соответствующих требовани­ям конкретного применения.Наиболее важными достижениями, связанными с созданием таких систем, являются не только увеличение удельной мощности двигателей, но также снижение расхода топлива, уровня шума и эмиссии вредных веществ с ОГ.

По сравнению с обычными топливными системами (ТНВД с кулачковым приводом), топливная система Bosch "CommonRail" (CR-первое поколение для легковых и мало тонажных грузовых) для дизелей с непосредственным впрыском топлива обеспечивае:

- широкаую область применения (легковые и легкие коммерческие автомобили

с ци­линдровой мощностью до 30 кВт/цилиндр, как и форсированные автомобильные, теп­ловозные и судовые дизели цилиндровой мощностью до 200 кВт/цилиндр);

- высокое давление впрыска до 1400 бар, даже до 3000 бар;

- переменный угол опережения впрыска;

- возможность формирования процесса двухфазного и многофазного впрыска;

- соответствие давления впрыска скорост­ному и нагрузочному режимам.

Принцип работы

Создание давления и непосредственный процесс впрыска в аккумуляторной топлив­ной системе CR полностью разделены. Высо­кое давление в топливной системе создается независимо от частоты вращения коленча­того вала двигателя и количества впрыски­ваемого топлива. Топливо, готовое для впрыска, находится под высоким давлением в аккумуляторе. Количество впрыскиваемого топлива (цикловая подача) определяется действиями водителя, а угол опережения и давление впрыска определяются электрон­ным блоком управления (ЭБУ) на основе программируемых матриц характеристик, хранящихся в памяти микропроцессора. ЭБУ выдает управляющий пусковой сигнал на соответствующие электромагнитные клапаны, в результате чего осуществляется впрыск форсункой в каждый цилиндр. Акку­муляторная топливная система CR включает в себя следующие элементы электронного управления:

- ЭБУ;

- датчик оборотов коленчатого вала;

- датчик частоты вращения распредели­тельного вала;

- датчик положения педали акселератора;

- датчик давления наддува;

- датчик давления в аккумуляторе;

- датчик температуры охлаждающей жид­кости;

- массовый расходомер воздуха.
Используя входные сигналы указанных

выше датчиков, ЭБУ регистрирует положение педали акселератора и определяет на данный момент времени рабочую характеристику двигателя и автомобиля как единого целого. На основе полученной информации ЭБУ может через разомкнутые и замкнутые кон­туры осуществлять управляющие действия с автомобилем и, особенно, с двигателем. Частота вращения двигателя измеряется дат­чиком частоты вращения коленчатого вала, а порядок чередования вспышек - датчиком частоты вращения (положения) распредели­тельного вала. Электрический сигнал, образу­ющийся на потенциометре педали акселера­тора, информирует ЭБУ о том, как сильно водитель нажал на педаль, другими словами о его требованиях к величине крутящего момента.

Массовый расходомер воздуха обеспечивает ЭБУ данными о мгновенном расходе воздуха, чтобы адаптировать процесс сгорания соответствию нормам эмиссии вредных веществ с ОГ. Если на двигателе с турбонаддувом установлен турбокомпрессор с регулируемым давлением наддува, то измерение последнего осуществляется датчиком давления наддува. При низких температурах окружающей среды и при холодном двигателе ЭБУ использует информацию датчиков температуры охлаждающей жидкости и температуры воздуха, чтобы адаптировать полученные данные для установки угла опережения впрыска, использования дополнительного впрыска (после основного) и других параметров в зависимости от эксплуатационных условий. В зависимости от конкретного автомобиля, для того чтобы удовлетворять повышенным требованиям к безопасности и комфорту, могут использоваться другие датчики, посылающие сигналы в ЭБУ.

На рисунке 2 показана схема четырехцилиндрового дизеля, оснащенного аккумуляторной топливной системой CR.

Основные функции

Основные функции системы заключаются в правильном управлении процессом

впрыска дизельного топлива в нужный момент и в требуемом количестве, а также при необходимом давлении впрыска. Это обеспечивает плавную и экономичную работу дизеля.

Дополнительные функции

Дополнительные функции управления с учетом и без учета обратной связи служат для улучшения характеристик по снижению эмиссии вредных веществ с ОГ и расхода топлива или используются для повышения безопасности, комфорта и удобства управления. В качестве "примеров можно привести систему рециркуляции ОГ, регулирование давления наддува, систему поддержания постоянной скорости автомобиля (CruiseControl), электронный иммобилайзер.

Система передачи данных CAN позволяет проводить обмен данными между различными электронными системами автомобиля (например, антиблокировочной системой тормозов (ABS), системой управления коробкой передач). При проверке автомобиля в автосервисе диагностический интерфейс позволяет проводить оценку данных, хранящихся в памяти электронной системы управления.

Рис. 2

1- ДМРВ 2-ЭБУ, 3-ТНВД, 4- аккумулятор топлива, 5- форсунка. 6- датчик к/вала,

7- датчик температуры, 8- фильтр тонкой очистки, 9- датчик педали.