Материал: 2409
ры более 300 оС, когда циркониевый электролит приобретает проводимость. По этой причине датчик выполняется с подогревом. Выходное напряжение зависит от разницы количества кислорода в атмосфере и выхлопных газах.
Так, при обогащенной смеси, когда процент кислорода в выхлопной |
||
трубе |
меньше, напряжение возрастает, а при обеднении – |
снижается |
С |
– богатая, |
|
(рис. |
7.2). Если α > 1, смесь бедная, Uвых = 0,1 В; α < 1, |
|
Uвых = 0,9 В. Полученный в результате химической реакции электрический импульс подается на электронный блок управления (ЭБУ), параметры которого он сравн вает с данными памяти ЭБУ. При необходимости произ-
|
изменяется |
водится коррект ровка работы системы питания или снабжения воздухом |
|
( |
кол чество топлива или воздуха). |
бА |
|
|
Рис. 7.1. Простейшая схема включения датчика |
|
кислорода: 1 – твердый электролит ZrO2; |
|
2, 3 – наружный и внутренний электроды; |
4 |
Д |
– контакт заземления; 5 – «сигнальный контакт»; |
|
|
6 – выхлопная труба |
|
И |
Рис. 7.2. Зависимость напряжения на выходе из датчика от коэффициента избытка воздуха
66
На рис. 7.3 показан разрез датчика кислорода, поясняющий его устройство.
С |
|
|
и |
||
|
отработавших |
|
|
Р с. 7.3. Устройство датчика кислорода (лямбда - зонда) |
|
Сейчас на мног |
А |
|
автомо илях, чтобы снизить содержание вредных |
||
веществ в |
|
газах, используют каталитические нейтрализато- |
ры. При этом выхлопная система оснащается не одним, а двумя датчика- |
||
ми кислорода (рис. 7.4). |
||
|
|
Д |
|
|
И |
Рис. 7.4. Схема подключения двух датчиков кислорода
Процесс сгорания топлива в координатах Р – φ показан на рис. 7.5 (φ – угол поворота коленчатого вала). Примерно за 20 – 30о до верхней мёртвой точки (ВМТ) подаётся искра при помощи свечи (в центре искры
67
температура достигает 10 000 0С), горючая смесь воспламеняется, кривая сгорания отделяется от кривой сжатия.
У двигателя с искровым зажиганием процесс сгорания можно условно разбить на три фазы: I – начальный период сгорания (образование оча-
га горения) (сгорает 6 – 8% топлива от начала подачи искры до начала |
|||
сгорания топлива и повышения давления); II – основная фаза горения |
|||
С |
(80% топлива); III – догорание |
||
или распространение фронта пламени |
|||
топлива [11]. |
Заканчивается процесс сгорания топлива, когда температу- |
||
ра в цил ндре дост гает максимального значения. |
|||
|
При нормальном процессе сгорания воспламенение свежих порций |
||
|
лучеиспускан |
|
|
рабочей смеси |
перемеш вание фронта пламени по камере сгорания про- |
||
исходит вследств е передачи тепла под |
действием теплопроводности |
||
и |
|
я. |
|
|
бА |
||
|
|
Д |
|
|
|
|
И |
Рис. 7.5. Изменение давления газов в цилиндре бензинового двигателя
По анализу изменения давления во второй фазе сгорания судят о жесткости процесса сгорания (скорости повышения давления). Двигатель должен работать мягко, без стуков с плавным повышением давления в процессе сгорания топлива.
Для бензиновых ДВС жёсткость процесса сгорания (С = Р/ φ, МПа/град) С = 0,1 – 0,2 МПа/град. Жесткость сгорания – это приращение давления за один градус поворота коленчатого вала двигателя.
68
Нормальный процесс сгорания протекает со скоростью 20 – 50 м/с. В процессе детонации скорость сгорания достигает 2 – 3 тыс. м/с. На осциллограмме процесс сгорания (в зоне третьей фазы) наблюдается в виде затухающих острых пиков. Частота вибрации давления равна частоте слышимых стуков. Звонкие металлические стуки являются результатом отражения ударных волн от стенок цилиндра и камеры сгорания.
СНа рис. 7.6 показаны рисунки нормального и детонационного сгорания топлива в цилиндре двигателя. На рис. 7.7 приведены графики изменения давлен я в ц л ндре при нормальном процессе сгорания, слабой и
сильной детонац . и
РисбА. 7.6. Нормальное и детонационное сгорание топлива (бензина)
Д Нормальное сгорание Слабая детонация ИСильная детонация
Рис. 7.7. Изменение давления в цилиндре в процессе сгорания топлива
7.3. Управление углом опережениязажигания в режиме обратной связи по датчику детонации
Значение угла опережения зажигания, обеспечивающее наиболее эффективную работу ДВС, должно быть близким к такой величине, на которой возникает детонация. При обнаружении детонации по сигналу датчика детонации уголопережения зажигания уменьшается.
Основное управление опережением зажигания строится как разомк-
69
нутое с определением управляющих воздействий по базовой схеме и корректирующим матрицам. При изменении качества топлива, состояния ДВС и внешних условий возможно появление детонационного сгорания.
При выявлении детонации ЭБУ сначала резко уменьшает угол опережения зажигания, а затем постепенно увеличивает до первоначального значения [14]. Если вновь возникает детонация, то этот процесс повторяется. Величина уменьшения угла опережения зажигания устанавливается в зависимости от интенсивности детонации и осуществляется для того ци-
линдра, |
где возн кло нарушение сгорания. При такой работе не исключа- |
||
ется пер |
од ческое возн кновение детонации, но количество циклов с де- |
||
тонацией знач тельно сокращается. Пример временной диаграммы рабо- |
|||
ты контура обратной связи по сигналу датчика детонации в одном из ци- |
|||
С |
.7.8. |
|
|
линдров ДВС показан на |
|
||
рис |
|
||
|
бА |
|
|
Рис. 7.8. Пример временной диаграммы работы контура обратной связи по сигна- |
|||
лу датчика детонации в одном из цилиндров бензинового |
ВС: 1 – сигнал |
||
|
о появлении детонации; 2 – уменьшение значения угла опережения |
||
зажигания φоз при появлении детонации; 3 – значение φоз, устанавливаемое |
|||
|
|
Д |
|
|
по программе; 4 – период сохранения значения |
φоз ; |
|
|
5 – шаг возврата φоз к исходному значению |
|
|
Для дальнейшего сокращения числа цикловИс детонацией и улучшения управления опережением зажигания на неустановившихся режимах в контур ограничения детонации дополнительно включена обучающаяся корректирующая матрица. В этой матрице запоминаются значения минимально необходимого снижения угла опережения зажигания для работы без детонации в зависимости от режимных параметров ДВС и внешних условий.
Уменьшение работы ДВС с заниженными углами опережения зажи-
70