Тенденції розвитку систем живлення

Підвищення паливної економічності і виконання нормованих екологічних показників залишаються основними напрямками, що визначають розвиток бензинових двигунів.

Всі концепції бензинових двигунів, які можуть задовольнити діючі та перспективні екологічні норми, передбачають істотний розвиток систем керування. Норми не можуть бути виконані без виробництва двигунів із гнучким багатопараметричним керуванням робочим процесом і використання адаптивних систем керування.

На сьогоднішній день розроблено велику кількість варіантів пристроїв, що дозволяють управляти протіканням найважливіших процесів, які відбуваються у двигуні і, зокрема, процесами газообміну, подачі палива, сумішоутворення, запалювання, згоряння, наддуву, нейтралізації токсичних речовин, повнотою перетворення теплоти у роботу, а також охолодженням, ступенем стиску, робочим об’ємом й ін.

Відповідне керування робочими процесами необхідно не тільки на сталих режимах роботи двигуна, але й, що важливіше, на перехідних режимах. Сьогодні основна частина токсичних викидів двигунів автомобілів, що оснащені досить ефективними нейтралізаторами відпрацьованих газів, викидається в атмосферу при роботі двигунів на несталих режимах.

У програмних і програмно-адаптивних системах керування будується на основі інформації, яка одержана у попередній момент часу, тобто, як мінімум, у попередньому робочому циклі. Для оптимізації роботи двигуна на перехідних режимах необхідно будувати керування з попередженням.

Зокрема, великі можливості для поліпшення динамічного керування бензиновими двигунами пов’язані із заміною механічного зв’язку «педаль газу — орган, що керує наповненням двигуна» (дросельна заслінка) на електричний зв’язок. У цьому випадку з’являється можливість коректування закону зміни наповнення двигуна у функції від часу і, відповідно, прогнозування необхідного впливу на робочі процеси двигуна. Інша можливість прогнозування керування пов’язана з переходом від керування «за наповненням» (за цикловою витратою повітря) до керування «за крутним моментом».

Ще одним найважливішим напрямком удосконалювання ДВЗ є впровадження системи безпосереднього впорскування бензину, що у сукупності із заходами щодо зниження механічних втрат й електронним регулюванням фаз газорозподілу може забезпечити підвищення паливної економічності більш ніж на 20%.

Рис.67. ДВЗ, що працює за технологією Lean Burn: 1 — спіральний канал; 2 — перепускний канал; 3 — виступ для формування завихрень; 4 — заслінка; 5 — прямий канал

Фірмою Toyota розроблено ДВЗ з розподіленим впорскуванням, що працює на бідній суміші (технологія Lean Burn). Принцип дії (рис. 67) засновано на завихренні потоку повітря у спіральному каналі при одночасному прикритті прямого впускного каналу додатковою заслінкою з пневматичним керуванням. Форсунки встановлені у блок і впорскують паливо у потік повітря.

Відділення Lexus фірми Toyota з 2006 року випускає ДВЗ з подвійним впорскуванням палива — розподіленим і безпосереднім. На кожен циліндр доводиться по дві форсунки (рис. 68). Одна, як звичайно, впорскує паливо у впускний колектор (під тиском 0,4 МПа), а друга — безпосередньо в камеру згоряння (13 МПа). У такий спосіб сполучаються переваги обох схем живлення, знижуючи шкідливі викиди та витрату палива.

При холодному пуску паливо впорскується не тільки у впускний колектор (на такті впуску), але й пізніше, на такті стиску, безпосередньо у циліндр. Друга фаза впорскування збагачує пальну суміш для поліпшення пускових властивостей і швидкого прогріву каталітичних нейтралізаторів.

На холостому ході працюють тільки форсунки безпосереднього впорскування — на такті впуску.

При середніх навантаженнях на такті впуску задіяні обидві форсунки — бензин впорскується як у впускний канал, так і у камеру згоряння, що дозволяє краще перемішувати бензин з повітрям та оптимізувати процеси згоряння.

Рис. 68. Режими роботи двигуна Lexus GS 450h: а — при пуску холодного ДВЗ; б — на холостому ході; в — під навантаженням; 1 — впуск; 2 — стиск; 3 — запалювання; 4 — робочий хід; А — багата суміш; Б — бідна суміш; В — стехіометрична суміш

Найперспективнішими з точки зору як екології, так і економії, вважаються гібридні моделі з комбінованою силовою установкою (поршневий ДВЗ+електромотор). Їхню конструкцію розглянемо у наступних темах.

Дата добавления: 2014-10-15