Нижеследующий текст целиком заимствован из [1].
Экономайзер принудительного холостого хода (ЭПХХ) предназначен для уменьшения выброса токсичных веществ с отработавшими газами, а также для снижения расхода топлива. На режиме торможения автомобиля двигателем (т.е. при движении по инерции с включенной передачей и отпущенной педалью управления карбюратором), называемом также принудительным холостым ходом (ПХХ), условия сгорания рабочей смеси в цилиндрах резко ухудшаются, в отработавших газах возрастает содержание продуктов неполного сгорания – в основном оксида углерода (СО) и углеводородов (СН), непроизводительно расходуется топливо. Отключение топливоподачи через систему холостого хода на режиме ПХХ позволяет решить обе эти проблемы.
Отключение топливоподачи на ПХХ производится при помощи установленного в крышке карбюратора электромагнитного клапана на топливном жиклере холостого хода. Подачей тока в обмотку электромагнитного клапана управляет несложное по современным меркам электронное устройство – блок управления, соединенный в электрическую цепь с клапаном, источником питания, катушкой зажигания, датчиком положения дроссельной заслонки на карбюраторе, а также «массой» автомобиля.
Импульсы тока от катушки зажигания 1 (рис. 12) дают информацию о частоте вращения, а датчик положения дроссельной заслонки, представляющий собой контакт 3 на упорном винте 4 дроссельной заслонки, механически замыкаемый на «массу» при полностью закрытой заслонке, сигнализирует о переходе карбюратора в режим холостого хода.
Режим принудительного холостого хода, при котором обмотка электромагнитного клапана 5 обесточивается и подача топлива через систему холостого хода прекращается, наступает, когда блок управления 2 регистрирует одновременное наличие двух факторов: повышенная частота вращения коленчатого вала (более 2000 мин -1 ) и закрытая дроссельная заслонка.
Рис. 12. Схема подключения ЭПХХ:
1 – катушка зажигания; 2 – блок управления ЭПХХ; 3 – изолированный наконечник винта количества; 4 – винт количества; 5 – электромагнитный клапан.
Режим ПХХ прекращается и подача топлива возобновляется, если водитель:
– не нажимая на педаль управления дроссельной заслонкой уменьшит скорость движения, выключит сцепление или, включив нейтраль, перейдет на холостой ход (сработает отключение режима ПХХ по частоте вращения);
– нажмет на педаль управления дроссельными заслонками и продолжит движение с высокой частотой вращения (произойдет отключение режима ПХХ по положению дроссельной заслонки).
Для повышения устойчивости работы двигателя, исключения рывков, отключение топливоподачи происходит при одной частоте вращения (около 2000 мин -1 ), а включение – при другой, на 150-200 мин -1 меньшей.
Обесточивание электромагнитного клапана происходит также и при выключении зажигания, чем исключается возможность возникновения работы двигателя с самовоспламенением.
Экономайзер – принудительный холостой ход
В режиме принудительного холостого хода от двигателя не требуется отдача мощности и поэтому топливо, поступающее в цилиндры, полезно не используется, а его сгорание лишь способствует загрязнению окружающей среды. Система автоматического управления экономайзером принудительного холостого хода ( САУЭПХХ) предназначена для прекращения подачи топлива при работе двигателя в режиме принудительного холостого хода. [16]
При включении зажигания выключателем 13 перед пуском двигателя, когда дроссельная заслонка первичной камеры карбюратора закрыта, упорный винт 12, контактируя с рычагом Р привода дроссельных заслонок, замыкает цепь между клеммой № 5 электронного блока управления 1 и корпусом автомобиля. При этом напряжение подается на электромагнитный клапан 2 экономайзера принудительного холостого хода и он открывает топливный жиклер системы холостого хода. [17]
Принудительным холостым ходом называют режим работы двигателя во время торможения автомобиля двигателем. Возникает этот режим, когда водитель при движении автомобиля полностью отпускает педаль акселератора. Если при этом на автомобиле установлен карбюратор без экономайзера принудительного холостого хода ( ЭПХХ), двигатель продолжает потреблять топливо. Расход топлива в этом случае несколько больше, чем на режиме холостого хода, до тех пор, пока частота вращения коленчатого вала, принудительно приводимого от колес автомобиля, не станет равной частоте холостого хода. Расходование топлива в режиме принудительного холостого хода не является необходимостью. Кроме того, в этом режиме резко увеличивается токсичность отработавших газов. [18]
На нетяговых режимах ездового цикла – холостом и принудительном холостом ходу ( XX и ПХХ) выбрасывается до 25 % СО и 35 % С Нт при количестве отработавших газов 16 % от общего выброса за испытание, а через систему холостого хода проходит четверть всего топлива, не участвующего в полезной работе. Понятно стремление разработать устройства, которые прекращали бы подачу смеси в цилиндры на режимах ПХХ. Разработаны различные варианты конструкций двух типов устройств – регулятор разрежения ( РР), в котором осуществляется впуск дополнительного воздуха и снятие разрежения во впускном трубопроводе при переходе на режим ПХХ, и экономайзер принудительного холостого хода ЭПХХ ), в котором на этом режиме прекращается подача топлива. Предпочтителен ЭПХХ, так как при включении в работу РР все же сохраняется расход топлива, достигающий 30 % от расхода на самостоятельном холостом ходу. Эти устройства ухудшают ездовые качества автомобиля в городском цикле из-за осушения впускного трубопровода и появления провалов в работе двигателя при переходе на тяговые режимы. [19]
Постоянно совершенствуя действующие моторы, они предпринимают шаги к созданию новых, с наиболее полным сгоранием топлива. Автомобили ведущих фирм Европы и США выбрасывают в атмосферу в 10 – 16 раз меньше вредных веществ, чем в 80 – х гг. В значительной степени этому способствовали такие нововведения, как двигатели, работающие на переобедненных смесях, многоклапанные системы перераспределения, впрыск топлива вместо карбюраторного смесеобразования, электронное зажигание. При запуске холодного двигателя в современных карбюраторах используются автоматы пуска и прогрева. На режимах торможения двигателя применяют экономайзер принудительного холостого хода – клапан, отключающий подачу топлива. [20]
В процессе движения автомобиля значительное время занимает режим принудительного холостого хода, когда коленчатый вал двигателя вращается за счет кинетической энергии автомобиля. Этот режим наблюдается, например, при движении автомобиля с высокой скоростью при включенной передаче и отпущенной педали управления подачей топлива, т. е. когда двигатель работает в тормозном режиме.
Экономайзер предназначен для прекращения подачи топлива в двигатель на режиме принудительного холостого хода.
уменьшение эксплуатационного расхода топлива на 2. 3%;
снижение выброса токсичных веществ на 15. 30%;
Режим принудительного холостого хода в ЭПХХ определяют:
частота вращения коленчатого вала двигателя должна быть больше частоты, соответствующей холостому ходу
дроссельная заслонка должна быть закрыта.
Прекращение подачи топлива обеспечивается электромагнитными клапанами.
На основе информации о частоте вращения коленчатого вала, получаемой от первичной цепи системы зажигания КЗ и о положении дроссельной заслонки, получаемой от датчика положения дроссельной заслонки Д электронный блок управления вырабатывает сигнал, управляющий электромагнитным клапаном ЭМК, который в свою очередь открывает и закрывает подачу топлива в систему холостого хода карбюратора. Датчик положения дроссельной заслонки представляет собой микровыключатель, механически связанный с приводом дроссельной заслонки, замыкающийся при полностью отпущенной педали управления подачей топлива (режим холостого хода).
Электронные системы управления, топливоподачей дизелей.
ЭСАУ дизельными двигателями позволяют:
снизить токсичность отработавших газов;
стабилизировать работу двигателя на холостом ходу;
функции управления количеством впрыскиваемого топлива;
моментом начала впрыска;
частотой вращения коленчатого вала на . холостом ходу;
работой свечей накаливания;
аналоговые системы, состоящие в основном из операционных усилителей;
цифровые регуляторы, построенные на элементах средней степени интеграции;
Микропроцессорная система управления.
микропроцессор (МП), осуществляющий все арифметические операции и общее управление устройствами;
оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) для хранения промежуточных результатов вычислений;
постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) для хранения программ управления всей системы в целом;
предусмотрены три типа датчиков: а)режимных параметров; б)коррекции; в) защиты.
структурная схема микропроцессорной системы управления
Особо важной задачей топливоподачи дизельного двигателя является качественное обеспечение переходных процессов, так как это непосредственно связано с технико-экономическими показателями работы двигателя.
Она состоит из программного задатчика положений рейки ПЗ, вычисляемых по значениям частоты вращения коленчатого вала двигателя п, положению педали управления подачей топлива ψпедали и информации от датчиков коррекции ДК; регулятора Р. вычисляющего рассогласование между расчетным значением положения рейки hрасч и действительным hд; исполнительного механизма ИМ, включенного в контур регулятора и формирующего интегральную составляющую топливного насоса высокого давления ТНВД и двигателя Д.
Микропроцессорная система управления дизелем изменяет угол опережения впрыска топлива по оптимальному закону в зависимости от нагрузки и частоты вращения коленчатого вала.
Примером ЭСАУ топливоподачей дизельного двигателя с рампой-аккумулятором может служить система Common Rail фирмы Bosch
Система содержит: 1– топливный насос высокого давления; 2 -перепускной клапан; 3 – электромагнитный клапан – регулятор давления; 4 – топливный фильтр; 5 -топливный бак с топливоподкачивающим насосом и предварительным фильтром; 6- электронный блок управления; 7– реле включения свечей накаливания; 8 -аккумуляторная батарея; 9 – топливная рампа-аккумулятор; 10 – датчик давления топлива в рампе; 11 – топливный жиклер; 12- предохранительный клапан; 13 – датчик температуры топлива; 14 – электромагнитная форсунка; 15 – свеча накаливания; 16 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 17- датчик положения коленчатого вала; 18 -фазовый дискриминатор; 19 – датчик температуры воздуха на впуске; 20 – датчик давления наддува; 21 – пленочный датчик массового расхода воздуха; 22 – турбокомпрессор; 23 – пневматический клапан управления рециркуляцией; 24 – пневматический клапан управления наддувом; 25- вакуумный насос; 26 – приборная панель; 27- датчик положения педали управления топливоподачей; 28 – датчик нажатия педали тормоза; 29 – датчик выключения сцепления; 30 – датчик скорости автомобиля; 31 – пульт управления круиз-контроля; 32 – компрессор кондиционера; 33 – переключатель кондиционера; 34 – аварийная лампа и диагностический разъем
Топливо из бака 5 топливоподкачивающим насосом подается через фильтр 4 в ТНВД 1. Из насоса топливо поступает в рампу-аккумулятор 9 и распределяется по форсункам 14. Давление топлива в рампе-аккумуляторе поддерживается на постоянном уровне 135 МПа, что обеспечивается датчиком 10 и электромагнитным клапаном 3.
Для защиты двигателя используется ограничительный клапан 12 открывающийся при давлении свыше 150 МПа. Количество впрыскиваемого топлива определяется длительностью открытия электромагнитной форсунки. Для снижения потерь энергии на сжатие топлива в режиме холостого хода и частичных нагрузок производительность ТНВД может уменьшаться путем открытия перепускного клапана 2.
По своей структуре ЭСАУ Common Rail во многом аналогична рассмотренным ранее системам впрыска бензиновых двигателей.
Датчик положения коленчатого вала 17 индукционного типа используется для определения частоты вращения и положения коленчатого вала. Информации от этого датчика недостаточно чтобы различить конец такта сжатия, поэтому используется датчик положения распределительного вала 18 – фазовый дискриминатор. В основу работы датчика положен эффект Холла.
ЭСАУ получает информацию о температуре охлаждающей жидкости и воздуха на впуске. В некоторых модификациях системы используются датчики температуры масла и топлива.
Для обеспечения точного определения состава рабочей смеси и снижения вредных выбросов, особенно на переходных режимах, используется пленочный датчик массового расхода воздуха устанавливаемый до турбокомпрессора.
Положение педали управления режимом работы двигателя определяется потенциометрическим датчиком, при этом какая-либо механическая связь педали с системой топливоподачи отсутствует.
Для определения давления наддува используется датчик абсолютного давления с пьезорезистивными чувствительными элементами.
В процессе управления двигателем можно выделить следующие функции и режимы: режим пуск двигателя, рабочий режим, режим холостого хода, функция обеспечения равномерности работы двигателя и снижения колебаний при переходных процессах, режим автоматического поддержания заданной скорости автомобиля, ограничение топливоподачи, остановка двигателя.
При пуске двигателя количество впрыскиваемого топлива является постоянной величиной. В рабочем режиме для определения количества топлива используется сигнал датчика положения педали управления топливоподачей и датчика положения коленчатого вала двигателя. БУ обрабатывает информацию от датчиков и используя характеристические карты вычисляет значение угла опережения впрыска (момент подачи топлива) и длительность открытия форсунки.
Для снижения расхода топлива частота вращения коленчатого вала в режиме холостого хода поддерживается на минимальном устойчивом уровне, при этом учитывается температура двигателя и сигналы о включении кондиционера и других устройств, создающих
