И давления наддува

Регулирование угла опережения зажигания

Регулирование с помощью датчика детонации только давления наддува широкого распространения не получило. Более широко распространено регулирование с помощью датчика детонации как давления наддува, так и угла опережения зажигания. В этом случае достигается сложное изменение давления наддува в зависимости от режима работы двигателя, в том числе кратковременное увеличение максимального давления наддува при резком открытии дроссельной заслонки. Такая система менее чувствительна к характеристике пружины клапана перепуска ОГ. Пружину можно сделать менее жёсткой, а значит обеспечить работу системы перепуска на режимах пониженных нагрузок, что снижает склонность к детонации на этих режимах и потери на газообмен, а значит повышает КПД.

На рис. 7.5 приведена схема регулирования давления наддува и опережения зажигания с помощью датчика детонации.

Рис. 7.5. Схема системы регулирования давления наддува и угла опережения зажигания с помощью датчика детонации. На схеме обозначено: 1 – компрессор, 2 – клапан перепуска воздуха, 3 – охладитель воздуха, 4 – дроссельная заслонка, 5 – впускной трубопровод, 6 – микропроцессор, 7 – выпускной трубопровод, 8 – клапан перепуска газов, 9 – турбина, 10 – мембранный механизм клапана перепуска газов, 11 – электромагнитный клапан управления механизмом клапана перепуска, 12 – дросселирующее отверстие, 13 – датчик давления воздуха.

Импульсы з для электромагнитного клапана 11 перепуска ОГ и импульсы ж для системы зажигания формируются микропроцессором 6. Формирование их идёт на основе импульса а, от датчика 13 после компрессора 1, импульса д от датчика давления во впускном трубопроводе 5, импульса б от датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя, импульса г положения дроссельной заслонки 4, температуры воздуха после охладителя в и детонации е.

При нормальных условиях окружающей среды, нормальном техническом состоянии двигателя, использовании топлива необходимого качества система работает без датчика детонации. А бездетонационная работа обеспечивается базовым регулированием давления наддува и углом опережения, которые были определены в предварительных испытаниях в нормальных условиях и заложены в память микропроцессора. В микропроцессор заложено также, что если скорость открытия дроссельной заслонки превышает 1⁰/мс, причём, открывается она более, чем на 15⁰, то давление наддува резко увеличивается, по сравнению с базовым. Это увеличение составляет примерно 45%, а затем в течение 14 с. уменьшается пропорционально времени до уровня базового. Допустимой интенсивностью детонации D (рис. 7.6) считается такая, когда из 20 последовательных циклов менее пяти протекают с детонацией.

Рис. 7.6. Изменение угла DQ опережения зажигания, давления наддува р_к и интенсивности детонации D в зависимости от времени t.

Когда интенсивность детонации превышает допустимую, угол опережения и давление наддува одновременно уменьшаются соответственно на 3⁰ угла п. к. в. и 7,5 кПа. Затем со скоростью, обусловленной углом b, параметры восстанавливаются до исходных базовых величин или других, обеспечивающих начало недопустимого уровня детонации в новых условиях. Параметры восстановления угла опережения и давления наддува выбраны экспериментально, с учётом обеспечения температуры ОГ на входе в турбину не более 950⁰С.

Такие системы совершенствуются и получают всё большее распространение. На рис. 7.7. приведена схема управления давлением наддува двигателя Порше – 944.

Рис. 7.7. Схема регулирования давления наддува двигателя Порше 944.

При создании новой модификации турбонаддувной модели двигателя использована электронная система фирмы “Бош” типа Мотроник для управления углом опережения зажигания и давлением наддува.

Отличительной особенностью этой системы является то, что при появлении детонации на определённую величину изменяется угол опережения зажигания не для всех цилиндров, а только для того, в котором происходит детонация. Если детонация всё же сохраняется, то снижается давление наддува, путём изменения проходного сечения байпасного канала, также управляемого электронной системой по импульсу датчика детонации. Бортовая система располагает отдельным блоком 1 (электронная система зажигания типа Мотроник) и электронной системой 2 подавления детонации регулированием давления наддува. В блок 1 поступает информация от датчика 5 расхода воздуха (сигнал г), о напряжении аккумуляторной батареи (сигнал е), от отметчика ВМТ (сигнал ж), от датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя (сигнал з), о температуре наддувочного воздуха и охлаждающей жидкости в системе охлаждения (сигнал к). По эти сигналам блок осуществляет предварительный выбор угла опережения зажигания и посылает соответствующий сигнал л в блок 2. Блок 1, располагая информацией по сигналам г, е, ж, з, и и к, и информацией, поступившей из блока 2, осуществляет регулирование угла опережения зажигания посредством сигнала в и впрыскиванием топлива (сигнал б), а также регулированием расхода воздуха на холостом ходу (сигнал а). В блок 2 поступают сигналы от датчика детонации н, датчика угла о открытия дроссельной заслонки и от датчика давления воздуха во впускном трубопроводе (сигнал п). Блок 2 в зависимости от поступающей информации корректирует угол опережения зажигания и отправляет соответствующий сигнал в блок 1. Блок 2 управляет также электромагнитным клапаном 3, с помощью которого регулируется давление наддува.

На рис. 7.8 приведены результаты испытаний двигателя с турбонаддувом на разных топливах с разными ОЧ и при разных способах обеспечения бездетонационной работы. Опыты выполнены на режиме n = 3000 мин^-1, при полностью открытой дроссельной заслонке, выбросы оксида углерода составили 7%, работа на границе детонации.

Из рис. 7.8 следует, что при условии обеспечения температуры ОГ не более 950 ⁰С и условии достижения максимальных мощностных показателей двигателя, одновременное управление опережением зажигания и давлением наддува имеет неоспоримое преимущество. В данном случае при переходе с топлива с ОЧ = 97 на топливо с ОЧ = 91 среднее эффективное давление р_е уменьшается только на 6,3%, в то время, как при обеспечении бездетонационной работы двигателя, путём уменьшения только давления наддува, р_е снижалось на 9,1%.

Рис. 7.8. Влияние октанового числа (ОЧ) топлива на изменение температуры отработавших газов t_г, среднего эффективного давления р_е и удельного расхода топлива g_е при различном регулировании двигателя с турбонаддувом:

_____ - уменьшение угла опережения зажигания, _ _ _ - уменьшение давления наддува, _._._ - уменьшение угла опережения зажигания и давления наддува одновременно.

Обеспечение бездетонационной работы двигателя уменьшением только угла опережения зажигания неприемлемо.

И это объясняется недопустимым повышением температуры ОГ. Если наряду с уменьшением температуры ОГ требуется получить минимально возможный удельный расход топлива, то наиболее выгодным является управление только давлением наддува. Кроме того, из рисунка следует, что если бы не было ограничений на температуру ОГ, то наивыгоднейшим, с точки зрения максимально возможной мощности двигателя, в принятых условиях было бы регулирование только угла опережения зажигания. В связи с этим при описании аналогичной системы одного из двигателей отмечено, что при возникновении детонации прежде всего уменьшают угол опережения зажигания, и только после того, как достигается предельная температура ОГ, уменьшают давление наддува.

Фирма “Вольво”, которая ещё в 1981 г. реализовала этот способ, позже на своём двигателе с турбонаддувом использовала датчик детонации для регулирования только угла опережения зажигания, а для исключения возможности чрезмерного повышения температуры ОГ предусмотрела обогащение топливовоздушной смеси.

Дата добавления: 2014-12-27