Електронно управление на дизеловия двигател

Киро Вичев Ангелов *

*Технически университет – Варна, ул. „Студентска” №1

Резюме: Настоящия доклад има за цел да ни покаже начона за управление на съвременните дизелови двигатели.

Ключови думи: EDC, ECU, датчик, изпълмителен механизъм.
1. Технически изисквания
Намаляването на разхода на гориво, заедно с увеличението на мощността и въртящия момент, са решаващи фактори за развитието в областа на горивоподаването в дизеловите двигатели. През годините това е довело до по-широкото приложение на дизеловите двигатели с непосредствено впръскване (DI).

Сравнени с дизеловите двигатели с непряко впръскване (IDI) – предкамерни и вихрокамерни, тези с непосредствено впръскване изискват много по-високи налягания на впръскване. Това води до подобрено смесообразуване и по-пълно изгаряне на горивото. В DI двигателите подобреното смесообразуване и факта, че няма загуби при преминаването на работното тяло между предкамерата и основната горивна камера води до намаляване на разхода 10-15 % сравнено с IDI двигателите.

За новопроизвежданите днес двигатели има много по-строги изисквания за вредните емисии в отработилите газове и шума от двигателя. Това е причина за по-високите изисквания към горивовпръскващата система и нейното управление:

- високи налягания на впръскване;

- променлива характеристика на впръскване;

- управляемо, променливо начало на впръскване;

- предварително (пилотно) впръскване;

- корекция на цикловата порция в зависимост от свръхпълненето, режима на работа на двигателя и атмосферните условия;

- пускова циклкова порция зависима от температурите в двигателя;

- управление на минималната честота на въртене в зависимост от натоварването;

- управление с обратна връзка на рециркулацията на отработилите газове;

- пътен контрол.

- по-голяма точност и намалени отклонения в режима на експлоатация за целия живот на автомобила.

Традиционните механични регулатори използват допълнителни приспособления за да отчетат различните работни условия и да осигурят необходимото качество на горивоподаването. Тези регулатори се ограничават до прости схеми на действие без обратна връзка и има много важни влияещи фактори, които те не могат да регистрират изобщо или не достатъчно бързо.

От друга страна цикловата порция се определя от различни действащи фактори (напр. режим на работа, желание на водача, вредните емисии и т.н.). Това означава, че трябва да се осъществи технология, при която е напълно гарантирана безопасността, при която се отчитат грешки и неизправности в системата и в зависимост от тяхната сериозност се вземат подходящите контрамерки (ограничаване на въртящия момент, аварийна работа с ниска честота на въртене на двигателя). ЕDC позволява обмяната на данни с други електронни системи в превозното средство (напр. електронно управление на предавателната кутия и система за управление на теглителното усилие). Това означава, че ЕDC може да бъде обединена в общата система за управление на превозното средство.

- Аналогови входящи сигнали (информация от аналогови датчици за количеството въздух, температурите в двигателя, напрежението на акумулаторната батерия и др.). Тези сигнали се превръщат в цифрови стойности от АЦП в микропроцесора на ECU;

- Цифрови входящи сигнали (включващо-изключващи сигнали или сигнали от цифрови датчици , като импулсните датчици на Хол). Те могат да бъдат обработвани пряко от микропроцесора.

- За да се изгладят интерференчните трептения на импусните входящи сигнали от индуктивни датчици за честотата на въртене на двигателя, и отметките за ГМТ, те се обработват от специален кръг в ECU и се превръщат в правоъгълни импулсни сигнали.

Често освен чувствителен елемент в датчика се съвместява и преобразувател. В зависимост от това, обработването на сигналите може да стане напълно или частично в датчика. От това се определя и натоварването в датчика.
Преобразуване и формиране на сигналите
Защитните вериги се използват за да ограничават входящите сигнали до максимално допустимите нива на напрежение. Тези ефективни сигнали се освобождават от насложените „вредни” сигнали чрез филтриране. След това се усилват за да се съгласуват с входящото напрежение на ECU.

Изходящи сигнали
Със своите изходящи сигнали микропроцесорите задействат управляващото стъпало. Те обикновенно са достатъчно мощни за пряка връзка с изпълнителните механизми. Задействането на индивидуалните изпълнителни механизми се извършва в съотвествие със специфично системно предписание. Тези изходящи сигнали са индикатор за липсата на къси съединения, както и на прекъсване поради електрическо претоварване. Такива грешки се разпознават от изходящото управляващо стъпало и се докладват на микропроцесора. Това се прилага и при отворени вериги. Освен това накои от изходящите сигнали се предават през интерфейси към дуги електронни системи на превозното средство.

Типичен пример за такава система за управлението на системата Common Rail

Системни блокове

Електронното управление - Electronic Diesel Control (EDC) за Common Rail включва три основни системни компоненти :

1. Датчици за регистриране на текущите стойности и двуточкови генератори за оперативно състояние. Те превръщат разнообразни физически параметри в електронни сигнали.

2. Блока за електронно управление (ECU), генериращ изходящи електронни сигнали чрез преработване на информация използвайки специфични управляващи алгоритми.

3. Изпълнителни механизми преобразуващи електронните сигнали на ECU в механични параметри.
Датчици

Датчик за честотата на въртене на коляновия вал (поз. 17)

използвайки сигнала от индуктивен датчик на коляновия вал.

Датчик за положението на разпределителния вал (поз.18)

Разпределителния вал управлява пълнителните и изпускателните клапани на двигателя. Той се върти два пъти по-бавно от коляновия вал.

Когато буталото се движи в посока към ГМТ, позицията на разпределителния вал определя дали в този цилиндър имаме сгъстяване и последващо запалване, или е в такта изпускане За определяне положението на разпределителния вал се използва датчик, който използва ефекта на Хол.

Температурни датчици

Тези датчици се намират на различни места:

- в охладителната система (поз.16) – за да определитемпературата на двигателя използвайки температурата на охладителната течност ;

- в пълнителния колектор (поз.19)– да измерва температурата на навлизащия въздух;

- в маслената вана на двигателя – да измерва температурата на маслото;

- в тръбопроводите за излишно гориво или в ГНП – за да измерва температурата на горивото.

Разходомер за въздух с горещ филм (поз.21)

По време на динамичните режими на двигателя , прецизното смесообразуване с правилно съотношение между въздух и гориво е задължително , за да може вредните емисии в отработилите газове да удовлетворяват изискванията на законните предписания. Това прави необходимо използването на датчици , които точно да измерват промяната на въздушния поток навлизащ в двигателя във всеки един момент.

Датчик за педала на газта (поз.27)

За разлика от традиционните разпределителни и редови ГНП, с EDC въвежданото от водача ускорение вече не се предава към впръскващите помпи от жило или лостов механизъм, а се регистрира от датчика за педала на газта и се подава към ECU.

Датчик за налягането на свръхпълнене (поз.20)

Датчика за налягане е пневматично свързан с пълнителния колектор и измерва абсолютното налягане в него между 0.5 и 3.0 bar Чувствителния елемент и изчислителната интегрална схема са монтирани в обща керамична основа.
Блок за електронно управление ECU (поз.6)

ECU оценява сигналите , които получава от външните датчици и ги ограничава до допустимото ниво на напрежение. От тази входяща информация и от съхранените карти на характеристиките, микропроцесорите на ECU изчисляват продължителността и момента на впръскване и превръщат тези времена в сигнални характеристики, които се адаптират към движенията на коляновия вал и буталата на двигателя.

Изпълнителни механизми

Електромагнитна дюза (поз.14)

В системата Common Rail се използват специални дюзи с хидравлична серво-система и електрически задействан елемент (електромагнитен клапан), за да се постигне ефикасно начало на впръскване и прецизно дозиране на количество впръскано гориво. Количество впръскано гориво се определя от времето, през което дюзата е отворена и от налягането на общата линия. Впръскването приключва, когато електромагнитния клапан се изключи и в резултат се затваря.

Клапан за контрол на налягането (поз.12)

ECU използва този клапан, за да контролира налягането в общата линия. Налягането се променя чрез (ШИМ) правоъгълно импулсно модулиран ток. Степента, до която клапана е отворен или затворен зависи от степента на запълненост на импулсите.

Електропневматичен преубразовател (поз.25)

Клапите на регулатора на завихрянето, клапата на рециркулация на ОГ и регулатора на свръхпълненето се задвижват механично използвайки надналягане или вакуум. Тук ECU генерира електрически сигнал, който се преубразува в различно ниво на надналагане или разреждане от електропневматичен преубразовател.

Изпълнителен механизъм на свръхпълненето (поз.24)

Корпуса на турбокомпресора е проектиран за протичане на слаби потоци отработили газове с нисък дебит. За да неразвива прекомерно налягане на свръхпълнене когато протичат по-големи маси изгорели газове, част от този поток трябва да бъде отклонен покрай турбината чрез байпас-клапан към изпускателната система. За да стане това, изпълнителния механизъм на байпасния клапан променя сечението му, като функция на честотата на въртене на двигателя, количеството гориво и т.н..

Управление на дроселната клапа (поз.23)

Дроселната клапа в .дизеловия двигател изпълнява абсолютно различна функция от тази в бензиновия. Служи за увеличаване степента на рециркулация на ОГ чрез намаляне на свръхпълненето в пълнителния колектор. Управлението на дроселната клапа е ефикасно само в областа на ниските честоти на въртене.

ИЗВОДИ

От направеното представяне, става ясно, управлението на съвременните дизелови двигатели, съществено се отличаваот това използвано при двигателите с механични системи за управление. Електронното управление предполага съвсем друга логика, което е свързано с използването на различни елементи в системата за управление- електронни датчици и изпълнителни механизми. Тяхното използване позволява по-прецизно дозиране на горивото в зависимост от режима на работа на двигателя. Това предполага по-висока икономичност и по-ниска токсичност на отработилите газове.

Каталог: tu-varnascience -> images -> stories -> studentska sesiq
studentska sesiq -> Зависимости между питагоровите тройки и степените на простите числа
studentska sesiq -> Приложение на comsol multiphysics при анализ на полета в електротехнически устройства
studentska sesiq -> Биодизелът в българия и европа
studentska sesiq -> Автоматични предавателни кутии тип cvt – класификация, описание
studentska sesiq -> Blu-ray disc наследникът на dvd
studentska sesiq -> Система за микроконтролерно управление на линеен оптичен сензор tsl1406R
studentska sesiq -> Устройства за изследване на променливотокова верига с последователно и паралелно свързани резистор, бобина и кондензатор
studentska sesiq -> Проект на софтуерен продукт за предаване на данни и глас между компютърни мрежи зад мрежов преобразувател на адреси (nat)

Изтегляне 84.91 Kb.

Сподели с приятели: