Работа системы управления двс с искровым зажиганием на газовом топливе при пропусках воспламенения Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Работа системы управления ДВС с искровым зажиганием на газовом топливе при пропусках воспламенения

В.А. Шишков,

начальник технического отдела ООО «Рекар», доцент Самарского государственного аэрокосмического университета им. С.П. Королева, к.т.н.

Рассмотрена работа двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с искровым зажиганием с электронной системой управления при пропусках воспламенения как на бензине, так и на газовом топливе. Показано отрицательное воздействие пропусков воспламенения на работу двигателя на обоих видах топлива. Описан алгоритм определения пропусков воспламенения в зависимости от имеющихся сигналов с датчиков электронной системы управления ДВС. Предложены пути совершенствования алгоритма управления ДВС при пропусках воспламенения при работе на газовом топливе и возможности обратного переключения на бензин цилиндров, в которых они происходят.

1. Пропуски воспламенения

Пропуски воспламенения возникают по следующим причинам:

■ при большом обеднении топливовоздушной смеси а >> 1 (возможные причины: нарушение дозирования топлива из-за засорения жиклера электромагнитной форсунки или неисправности ее или датчика массового расхода воздуха (ДМРВ); подсос воздуха из атмосферы во впускной системе между ДМРВ и впускным клапаном и т.д.);

■ при большом обогащении топливовоздушной смеси а << 1 (возможные причины: заливает топливом свечу зажигания из-за неисправности электромагнитной форсунки; неисправность ДМРВ; подсос воздуха из атмосферы в выпускной системе между выпускными клапанами и управляющим датчиком содержания кислорода в отработавших газах; неисправность в системе подогрева газового редуктора или недостаточный расход охлаждающей жидкости, подаваемой в газовый редуктор, особенно в холодный период времени, например, для пропан-бутана подогрев редуктора необходимо брать от шлангов, идущих к отопителю салона, а не соединять его последовательно с обогревом дроссельного патрубка, где расход охлаждающей жидкости невелик из-за малого сечения отверстий для ее прохода в корпусе дроссельного патрубка. Если в летний период времени этого расхода охлаждающей жидкости и будет достаточно для испарения

сжиженного углеводородного газа (СУГ), то в холода начнутся проблемы с устойчивостью работы ДВС);

■ при неисправности свечи зажигания (возможные причины: увеличенный или уменьшенный зазор между электродами по сравнению с рекомендуемым; трещина на изоляторе; проскакивание искры по корпусу при рабочем давлении в камере сгорания; отложения загрязняющих веществ на электродах и изоляторе);

■ при неисправности высоковольтных проводов (возможные причины: выгорание внутреннего проводника с появлением в нем зазора; пробой через изоляцию на массу);

■ при неисправности катушки зажигания (возможные причины: межвитковые внутренние замыкания снижают высоковольтное напряжение; возникновение внутреннего обрыва провода катушки из-за термических напряжений между проводом и эпоксидной смолой, используемой для ее заливки в корпусе) [1];

■ из-за негерметичности впускного или выпускного клапанов, что снижает компрессию в цилиндре;

■ при нарушении фазы впрыска топлива (возможные причины: периодические сбои в работе датчика положения коленчатого вала (КВ) двигателя из-за увеличенного зазора между датчиком и зубчатым шкивом, плохого контакта в соединениях колодок жгута проводов или из-за нарушения изоляции провода, идущего от датчика; обрыв или надрыв резинового демпфера в зубчатом шкиве);

■ при нарушении фазы зажигания [1] и т.д.

Пропуски воспламенения опасны для двигателей,

имеющих электронную систему управления с обратной связью по сигналу датчика кислорода в отработавших газах. В этом случае при возникновении пропуска воспламенения в одном из цилиндров датчик кислорода обнаруживает избыток кислорода в отработавших газах, что в свою очередь приводит к увеличению топливоподачи в соседние, нормально работающие, цилиндры. Работа двигателя нарушается, он не выполняет норм по токсичности отработавших газов.

По европейским нормам «Евро-3» и «Евро-4» допускается до 2% пропусков воспламенения, при этом токсичность отработавших газов должна укладываться в соответствующие нормы. При увеличении пропусков воспламенения (более 2%) электронный блок управления отключает данный цилиндр, при этом в нем прекращается топливоподача и для некоторых ДВС зажигание, а управление двигателем по сигналу датчика кислорода выключается для нормальной работы других цилиндров (данная функция реализована не на всех моделях автомо-

билей). После останова и последующего пуска двигателя топливоподача и зажигание в неисправном цилиндре восстанавливаются, если пропуски зажигания повторяются, то снова происходит его отключение.

2. Пропуски воспламенения при работе на газовом топливе

В связи с вышеизложенным очень часто при установке ГБО 4-го поколения с электромагнитными газовыми форсунками возникают пропуски воспламенения из-за неисправности одной из газовых форсунок или при значительном отклонении через нее расхода газа от номинального значения [2]. Это приводит к отключению одного из цилиндров. Внешне дефект проявляется в виде неустойчивой работы двигателя и резкого изменения содержания кислорода в отработавших газах (сигнал с датчика кислорода обычно показывает переобогащение топливовоз-душной смеси, если увеличение топливоподачи на другие цилиндры произошло до момента отключения данного цилиндра, или переобеднение топливовоздушной смеси, если отключение цилиндра из-за пропусков воспламенения произошло до увеличения топливоподачи на другие цилиндры). В этом случае нормальная настройка газовой системы с помощью автокалибровки становится невозможной. Оборудование для проверки расхода газа через электромагнитные форсунки у многих установщиков ГБО отсутствует, поэтому им сложно понять причину отключения одного из цилиндров. Этого не было бы, если бы качество производимых газовых форсунок от поставщика было стабильным.

Для быстрого определения причин неустойчивой работы двигателя на газовом топливе необходимо:

■ остановить ДВС;

■ переключить работу ДВС с газа на бензин;

■ выполнить пуск ДВС на бензине и проработать на режиме холостого хода 10-15 мин;

■ выполнить диагностику работы электронной системы управления ДВС с помощью диагностического тестера (Tech, ДСТ-2, мотортестер и т.д.) на бензине, если замечаний не обнаружено, то переключиться на газ, если обнаружены пропуски воспламенения при работе на бензине, то необходимо определить их причину и устранить ее, а затем выполнить автокалибровку и проверку при работе ДВС на газовом топливе;

■ если возникла неустойчивая работа ДВС на газе, следует выполнить диагностику электронной системы управления при работе на газе с помощью диагностического тестера (Tech, ДСТ-2, мотортестер и т.д.), если прибор обнаружил код ошибки по пропускам зажигания, то по номеру ошибки определить номер цилиндра, в котором это произошло;

■ если ДВС работает на бензине без замечаний, то основной причиной отключения одного из его цилиндров при работе на газе является нарушение в нем газовой подачи; в этом случае необходимо провести проверку

расходных характеристик газовых форсунок на специализированном стенде, неисправную газовую форсунку следует заменить на новую или (при наличии возможности) выполнить ее настройку, при этом отклонение между расходными характеристиками форсунок, установленных на одном двигателе, должно быть не более 5%; при больших значениях отклонений выполнить их поднастройку или заменить на новые.

Необходимо отметить, что некоторые модели автомобилей, изготовленные под нормы токсичности «Евро-2», не имеют в алгоритме управления ДВС функции отключения цилиндра, в котором происходят пропуски воспламенения. В этом случае диагностика ДВС с помощью тестеров при работе на бензине и газе не сможет определить эту неисправность, а сигнал с датчика кислорода будет показывать обеднение топливовоздушной смеси, что приведет к еще большей неустойчивости работы ДВС на газовом топливе из-за переобогащения топливовоздушной смеси на других цилиндрах. Это, в свою очередь, приведет к повышенному расходу топлива примерно на 25%. В таких условиях токсичность отработавших газов не будет соответствовать нормам «Евро-2», но перегрева выпускной системы и нейтрализатора не будет, так как избыток топлива заберет часть их теплоты на испарение, а также на разложение углеводородов на легкие фракции. При этом есть вероятность отложения тяжелых фракций углеводородов на внутренних поверхностях элемента нейтрализатора, что приведет к повышенному выбросу углеводородов СН и окисла углерода СО.

Для последующего восстановления эффективности нейтрализатора необходимо устранить неисправности, связанные с пропусками воспламенения, и «прожечь» нейтрализатор от отложений углеводородов, проехав по загородной трассе со средней нагрузкой на экономичном режиме движения со скоростью от 80 до 100 км/ч расстояние от 20 до 60 км. Этот способ позволяет очистить нейтрализатор от отложений углеводородов только в том случае, если период эксплуатации автомобиля с пропусками воспламенения был невелик. При движении с максимальной нагрузкой со скоростью более 120 км/ч двигатель работает на обогащенной топливовоздушной смеси, что не способствует очистке нейтрализатора от отложений углеводородов.

Вероятность возникновения пропусков воспламенения при добавках в бензин или газообразное топливо газообразного водорода снижается из-за малой энергии вспышки смеси водорода с воздухом. Молекулы водорода в смеси с молекулами кислорода в воздухе являются активными центрами воспламенения всей топливовоздушной смеси.

Вероятность возникновения пропусков воспламенения при работе ДВС на углеводородном газовом топливе (КПГ, СУГ) наоборот значительно выше из-за того, что для воспламенения газовой топливовоздушной смеси (КПГ - воздух, СУГ - воздух) требуется большая энергия

искрового разряда на свече зажигания, так как температура вспышки этих смесей значительно выше, чем температура вспышки паров бензина с воздухом. Поэтому если газовые форсунки имеют расходные характеристики в поле допуска, то причиной возникновения пропусков воспламенения могут быть система зажигания, недостаточный подогрев или наличие жидкой газовой фазы (для пропан-бутана) на выходе из редуктора. Перегрев газа на входе в газовую рампу может также привести к пропускам воспламенения из-за значительного обеднения газовоздушной смеси при снижении его плотности в зависимости от температуры. Для быстрого поиска неисправности диагностику системы зажигания необходимо выполнять при работе на бензине в соответствии с инструкцией по ремонту и обслуживанию конкретного двигателя и автомобиля.

Особое внимание необходимо уделить датчикам температуры и давления газа в рампе форсунок, так как по величине их сигналов ведется коррекция топливоподачи в ДВС. Если показания этих датчиков не соответствуют реальной температуре и давлению газа, то газовоздушная смесь может оказаться или переобедненной, или переобогащенной, что в свою очередь также может привести к неустойчивой работе ДВС и к пропускам воспламенения. Инерционность датчика температуры обычно составляет около 2-3 с, а это означает, что наличие двухфазного потока газа на входе в рампу форсунок приводит к неверной коррекции топливоподачи в электронном блоке управления ДВС. Некоторые датчики температуры газа на входе в рампу форсунок имеют пластмассовый корпус, что увеличивает их инерционность до 5 с. Кроме этого, необходимо правильно устанавливать рампу газовых форсунок и датчики температуры и давления газа на входе в моторном отсеке на конкретном автомобиле. Если датчик температуры будет обдуваться встречным потоком воздуха, то показания его изменяются, и коррекция топливоподачи нарушается. Это особенно заметно в холодный период времени, когда по этой причине может возникнуть неустойчивая работа ДВС, приводящая к про-

пускам воспламенения или повышенной неполноте сгорания из-за обеднения газовоздушной смеси, а в жаркий период времени, наоборот, к переобогащению. Поэтому датчик температуры газа в рампе форсунок должен быть расположен в такой зоне моторного отсека, где на него будет минимальное воздействие внешних факторов (набегающий поток воздуха, влияние температуры нагретых частей двигателя, попадание атмосферных осадков).

3. Алгоритм обнаружения пропусков воспламенения

Алгоритм обнаружения пропусков воспламенения при работе на газовом топливе такой же, как и при работе на бензине. Построение этого алгоритма зависит от наличия одного или нескольких необходимых на ДВС датчиков:

■ положения коленчатого вала двигателя;

■ детонации;

■ давления в камере сгорания;

■ ионных токов при сгорании топливовоздушной смеси;

■ температуры в камере сгорания.

3.1. При наличии датчика положения коленчатого вала пропуски воспламенения в одном из цилиндров ДВС определяются по знаку (отрицательный или положительный) и величине модуля скорости изменения частоты вращения КВ двигателя (или приравнивают к 0 вторую производную - ускорение - частоты вращения КВ двигателя по времени) или знаку и величине изменения крутящего момента. Условия пропуска воспламенения:

\dn7dt \< п и (или) М < М, ,

1 1 t у ' кр t '

где dn/dt - величина скорости изменения частоты вращения КВ двигателя;

п{ = f(dp/dt; п; ве) - некоторая граничная функция скорости изменения частоты вращения КВ двигателя, зависящая от скорости нажатия на педаль акселератора dp/dt, частоты вращения КВ двигателя п и расхода воздуха ве (нагрузки) через ДВС (значение п{ на стационарном режиме может быть, например, 25-100 мин-1/с, а для режима

-►

г

Рис. 1. Изменение частоты вращения коленчатого вала двигателя по времени при пропуске воспламенения на стационарном режиме и при увеличении режима работы ДВС: 1 - пропуск воспламенения на стационарном режиме при постоянной частоте вращения КВ двигателя; 2 - пропуск воспламенения при увеличении режима работы двигателя

pi

К«*."*

Мкр, кН*м

Рис. 2. Суммарный крутящий момент в зависимости от угла положения КВ двигателя у на одном из режимов работы (n = const, GB = const)

для четырехцилиндрового ДВС

ускорения, например, 0-25 мин-1/с, причем диапазоны этих значений больше примерно на 10-25% для двигателя, работающего на газе, по сравнению с двигателем, работающем на бензине);

Мр = f(Y) - величина максимального крутящего момента каждого цилиндра является функцией угла положения КВ двигателя y;

Mt = f (dp/dt; n; Gb) - некоторая граничная функция изменения крутящего момента, зависящая от скорости нажатия на педаль акселератора dfi/dt, частоты вращения КВ двигателя n и расхода воздуха Ge (нагрузки) через ДВС. Для каждого конкретного двигателя значения этой функции на стационарном режиме и режиме ускорения также будут различны, причем диапазоны этих значений больше примерно на 10-25% для двигателя, работающего на газе, по сравнению с двигателем, работающем на бензине. Последнее, в свою очередь, связано с конкретным снижением мощности и крутящего момента при переключении с бензина на газовое топливо. Для двигателя с наддувом цилиндров или с увеличенной степенью сжатия для работы на газе диапазоны граничных функций будут аналогичны тем, которые определены для двигателя, работающего на бензине, так как изменение мощности и крутящего момента при переходе с одного вида топлива на другое незначительно.

Примеры изменения частоты вращения КВ двигателя при пропуске воспламенения показаны на рис. 1, а изменение крутящего момента при работе всех четырех цилиндров - на рис. 2.

Если педаль акселератора находится в стационарном положении в = const (в - угол положения педали акселератора) или в режиме нажатия de/dt > 0, то при возникновении пропуска воспламенения в одном из цилиндров на постоянном режиме возникнет кратковременный провал частоты вращения КВ двигателя, а на режиме ускорения он не даст прироста этой частоты вращения, то есть или

будет провал по величине крутящего момента на стационарном режиме, или он не возрастет при ускорении по сравнению с работой предыдущего и последующего рабочих ходов соответствующих цилиндров, то есть (аП/Л) - отрицательное или равное 0, а в предыдущем (ёп/ё()_1 и последующем (ап/а^+1 - положительные.

Для стационарного режима работы ДВС (рис. 2) при пропуске воспламенения или при вялом сгорании газовоздушной смеси в одном из цилиндров произойдет снижение максимального значения крутящего момента (например, при углах положения коленчатого вала двигателя 130 град от ВМТ для первого цилиндра, 310 град для третьего цилиндра, 490 град для четвертого цилиндра и 670 град для второго цилиндра, если порядок работы цилиндров 1-3-4-2), например, на рис. 2 с 11,3 кН • м до значения ниже граничного Мр

Кроме этого, при обнаружении провала крутящего момента в момент рабочего хода одного из цилиндров или отсутствия его прироста в режиме ускорения электронный блок управления определяет номер этого цилиндра и далее ведет в нем счет количества пропусков воспламенения. При достижении 2% пропусков воспламенения электронный блок управления отключает топливоподачу через форсунку в данный цилиндр, отключает подачу зажигания в нем, а также обратную связь по сигналу с датчика кислорода в отработавших газах. Если педаль акселератора в режиме сброса газа dp/dt < 0, то, как обычно, происходит кратковременная отсечка топливоподачи с последующим ее восстановлением до режима, соответствующего конечному положению педали акселератора. В этом случае алгоритм обнаружения пропусков воспламенения необходимо отключить, чтобы не было ложных отключений цилиндров.

3.2. При наличии датчика детонации его сигнал также можно использовать в качестве исходного для обнаружения пропусков воспламенения в цилиндрах

у

Рис. 3. Изменение амплитуды сигнала датчика детонации по углу положения коленчатого вала двигателя или по времени при пропуске воспламенения: А - граница амплитуды сигнала датчика детонации для обнаружения пропуска воспламенения; 1 - нормальный процесс сгорания газовоздушной смеси в цилиндре; 2 - вялый процесс горения с большой неполнотой сгорания; 3 - пропуск воспламенения при работе ДВС

ДВС или в дополнение к сигналу датчика положения коленчатого вала двигателя, описанного выше, для повышения достоверности определения пропуска воспламенения.

Сигнал с датчика детонации в этом случае пропускается через специальный фильтр в соответствии с частотой вращения коленчатого вала ДВС. По величине амплитуды и частоте колебаний во время рабочего хода соответствующего цилиндра определяют наличие пропуска воспламенения или вялого горения с высокой неполнотой сгорания путем сравнивания значения амплитуды с некоторой граничной функцией. Граничную функцию можно определить экспериментальным путем изменения неполноты сгорания в цилиндре ДВС при изменении величины обеднения и обогащения газовоздушной смеси вплоть до получения пропуска воспламенения при разных температурах охлаждающей жидкости и различных внешних условиях. Если величина амплитуды Адд сигнала с датчика детонации ниже величины А{ граничной функции при соответствующих внешних условиях, то в данном цилиндре наблюдается пропуск воспламенения. Для процесса вялого горения для различной неполноты сгорания

газовоздушной смеси можно установить свою граничную функцию. На рис. 3 схематично показана возможность определения пропуска воспламенения с помощью сигнала с датчика детонации.

Необходимо отметить, что желательно использование сигнала с датчика детонации для обнаружения пропусков воспламенения совместно с сигналом датчика неровной дороги, что обеспечит наиболее точное определение пропуска воспламенения или вялого горения с высокой неполнотой сгорания. Номер цилиндра, в котором наблюдается пропуск воспламенения,определяется с помощью синхронизации сигналов с датчиков детонации и неровной дороги с фазой рабочего хода соответствующего цилиндра, которая в свою очередь может быть определена по фазе сигнала с датчика положения коленчатого вала двигателя или по фазе впрыска топлива в соответствующий цилиндр ДВС.

3.3. При наличии датчика давления в камере сгорания пропуск воспламенения можно определить по отсутствию или недостаточному росту давления Ре в процессе горения топливовоздушной смеси в цилиндре, если

Рис. 4. Изменение давления в камере сгорания ДВС в процессе горения топливовоздушной смеси по углу положения КВ двигателя

относительно верхней мертвой точки поршня: 1 - изменение давления при нормальном горении топливовоздушной смеси; 2 - изменение давления при пропуске воспламенения или вялом неполном сгорании

pi

К«*."*

был осуществлен впрыск топлива в этот цилиндр и соответственно подано зажигание. Условия пропуска воспламенения:

P > P ,

гр e

где P = f(s; у; T ; Г ; P ; h; n;Х ; n и т. д.) - некоторая

m гр ' атм двс атм 1 т 'сг m 1

граничная функция, зависящая от степени сжатия s, угла положения коленчатого вала у, температуры атмосферы Татм , температуры двигателя Тдвс , атмосферного давления PamM , влажности атмосферного воздуха h, коэффициента наполнения цилиндров топливовоздушной смесью n, химического состава топлива [3] и продуктов сгорания Хт, полноты сгорания топливовоздушной смеси na и других параметров.

Уровень граничной функции по давлению в камере сгорания при работе на газовом топливе по сравнению с работой на бензине будет ниже, если не предусмотрен наддув цилиндров или увеличение степени сжатия при работе на газовом топливе.

На рис. 4 схематично показано изменение давления в камере сгорания ДВС при нормальном горении и при пропуске воспламенения или вялом неполном сгорании топливовоздушной смеси.

Для улучшения достоверности определения пропуска воспламенения или вялого горения необходимо сравнить величину скорости повышения давления в камере сгорания в процессе горения топливовоздушной смеси с некоторой граничной функцией:

Pt > dPe/dt и (или) Pt > dPe/dy,

где dy - изменение угла положения коленчатого вала двигателя в процессе горения топливовоздушной смеси в цилиндре;

P, = f(s; у; Т ; Г ; P ; h; n; Х и т. д.) - некоторая гра-

^ ' атм двс атм 1 т m 1 1

ничная функция, также зависящая от степени сжатия s, угла положения коленчатого вала двигателя у, температуры атмосферы Татм , температуры двигателя Тдвс , атмосферного давления Pатм , влажности атмосферного воздуха h, коэффициента наполнения цилиндров топливовоздушной смесью n, химического состава топлива и продуктов сгорания Х и других параметров.

При отсутствии впрыска топлива и сигнала на зажигание при отсечке в режиме сброса газа алгоритм обнаружения пропусков воспламенения выключается.

3.4. При наличии датчика ионных токов в камере сгорания пропуски воспламенения определяются по величине этого тока в сравнении с некоторой функцией. Условия пропуска воспламенения в этом случае:

I > I,

гр

где 1гр = f(y; Тг; U.; Pe; h; Хт; na) - некоторая граничная функция ионного тока, зависящая от угла положения КВ двигателя у, температуры горения топливовоздушной смеси Тг , величины напряжения на датчике ионных токов U. , давления в камере сгорания в процессе горения топливовоздушной смеси Pe, влажности атмосферного воздуха h, химического состава топлива и продуктов сгорания Хт, полноты сгорания топливовоздушной смеси na и других параметров.

Изменение ионного тока в камере сгорания двигателя при нормальном горении и при пропуске воспламенения или вялом неполном сгорании топливовоздушной смеси показано на рис. 5.

По аналогии с датчиком давления в камере сгорания для большей достоверности обнаружения пропуска воспламенения можно ввести дополнительное условие по проверке скорости нарастания ионного тока dl/dt (или dl/dy) в процессе горения топливовоздушной смеси в сравнении с некоторой граничной функцией.

3.5. При наличии датчика температуры в камере сгорания пропуски воспламенения определяются по уровню средней температуры во всем объеме камеры сгорания в процессе горения топливовоздушной смеси в сравнении с некоторой граничной функцией. Условие пропуска воспламенения в этом случае:

Т > Т ,

гр пг '

где Т - граничная функция режима работы ДВС, состава топливовоздушной смеси, вида топлива и внешних условий;

Тпг - температура продуктов сгорания в определенном диапазоне углов положения коленчатого вала у в процессе горения топливовоздушной смеси.

Графическое изображение данного условия обнаружения пропуска воспламенения практически похоже на условие с ионными токами (рис. 4).

Все граничные функции для любого из вышеназванных датчиков можно определить экспериментальным путем. Для этого определяются значения функций Лп, ЛМкр, Ре, I, Тпг на всех режимах работы ДВС, а затем вводятся граничные функции, отличающиеся от этих параметров на 5-20% в зависимости от конкретного двигателя и режима его работы.

Граничные функции можно определить и расчетным путем при расчете параметров ДВС, делая запас по этим параметрам 5-20% в зависимости от конкретного двигателя и режима его работы. Но в этом случае потребуется экспериментальная проверка полученный граничных функций, что фактически по затратам окажется выше, чем прямое экспериментальное их определение.

Граничные функции для различных газовых топлив и бензинов, а также различных двигателей отличаются друг от друга разным уровнем их протекания в зависимости от соответствующих параметров.

Работы по внедрению в систему управления ДВС последних трех вышеназванных датчиков только начинаются и имеют большую перспективу, так как могут решить много проблем, связанных с точностью дозирования топлива, точностью процесса управления режимом ДВС, оптимизацией параметров ДВС, снижением расхода топлива и токсичности отработавших газов и т. д. Для этого требуется разработать практически новый алгоритм управления ДВС.

4. Развитие алгоритма управления ДВС при работе на бензине и газе

Перспективным является алгоритм, в котором при обнаружении пропусков воспламенения при работе на газовом топливе более 2% вместо отключения данного цилиндра его переключают на работу на бензине, при этом выдается код ошибки, по которому можно определить его номер для последующего устранения неисправности. В этом варианте двигатель будет работать без замечаний на всех цилиндрах, если причина пропуска воспламенения не в системе зажигания, а в системе газовой подачи. Если пропуски воспламенения в цилиндре, переведенном на работу с газа на бензин, продолжаются, то только в этом случае происходит отключение из работы данного цилиндра с отключением управления по обратной связи с управляющего датчика содержания кислорода в отработавших газах.

Для снижения влияния неравномерных нагрузок при возвратно-поступательных движениях, механического износа шатунно-поршневой группы (ШПГ) и вероятности ее механических повреждений при работе двигателя с одним выключенным цилиндром включают режим огра-

ничения мощности и крутящего момента. Этот алгоритм позволит во многих случаях нормально передвигаться автомобилю до станции технического обслуживания для устранения дефекта в системе подачи газового топлива. При выполнении автокалибровки газового электронного блока управления работой ДВС данный алгоритм необходимо выключать, чтобы он не вмешивался в формирование коэффициентов газовой подачи при возможных пропусках воспламенения или вялого неполного сгорания топливовоздушной смеси. После выполнения автокалибровки газового контура этот алгоритм включают и выполняют проверку его работы путем выключения подачи газа на одной из электромагнитных форсунок, при этом должна включиться в работу соответствующая бензиновая форсунка. В этом случае нет необходимости ограничения режима работы двигателя по мощности и крутящему моменту.

При возникновении пропуска воспламенения или вялого неполного сгорания газовоздушной смеси по причинам ее переобеднения или переобогащения в одном или нескольких цилиндрах представляется возможность введения в алгоритм управления функции самообучения электронного блока управления по топливоподаче в данные цилиндры. Сущность этого алгоритма заключается в том, что отключение цилиндра при пропусках воспламенения происходит после проведения операций по изменению обеднения или обогащения газовоздушной смеси на определенный промежуток времени с определением количества процентов пропусков воспламенения в данном цилиндре. Если этот показатель снижается при определенном составе смеси, например, менее 2%, то отключение цилиндра не происходит, а происходит запоминание коэффициента коррекции цикловой топливопода-чи в данный цилиндр на данном режиме работы ДВС t¡, = Кб• t ,

к об р

где ^ - скорректированное время впрыска газа через электромагнитную форсунку при наличии пропусков воспламенения не более 2% от общего количества рабочих тактов данного цилиндра;

tр - расчетное время впрыска газа через электромагнитную форсунку при работе ДВС без пропусков воспламенения;

Коб = ^п; в;Ыв) - коэффициент обучения является функцией частоты вращения коленчатого вала двигателя, расхода воздуха ве через ДВС и количества Ыв пропусков воспламенения в данном цилиндре.

Если не происходит изменения процентов пропусков воспламенения в данном цилиндре, то пропуск воспламенения не связан с переобеднением или переобогащением газовоздушной смеси, а возникает он по одной из причин, указанных в разд. 1 данной работы. В этом случае происходит отключение данного цилиндра.

Для начала самообучения в зависимости от частоты вращения КВ двигателя и нагрузки на двигатель определяется один коэффициент коррекции топливоподачи для

т

К«*."*

всего диапазона режимных параметров ДВС, а далее его можно уточнять в зависимости от конкретного режима работы и записывать в память электронного блока управления ДВС. По усредненному значению коэффициента коррекции топливоподачи в конкретном цилиндре ДВС, который можно считывать с электронного блока управления с помощью диагностической программы или тестера, можно определять состояние газовых электромагнитных форсунок. В случае значительного изменения данного коэффициента от единицы, например, более чем на 5% в одну или другую стороны выдается код ошибки, по которому необходимо выполнить настройку расходной характеристики или заменить данную газовую форсунку на новую, либо выполнить дополнительные проверки, которые выявят причины переобеднения (подсос дополнительного воздуха во впускном трубопроводе) или переобогащения (негерметичность впускного или выпускного клапанов) в данном цилиндре. Для получения достоверных данных по коэффициенту коррекции топливоподачи в конкретный цилиндр ДВС при пропусках воспламенения алгоритм самообучения, например, включают на стационарных режимах работы и выключают при сбросе или увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Заключение

1. Наличие пропусков воспламенения (более 2%) при работе ДВС на газовом топливе для автомобилей, выпол-

няющих нормы токсичности «Евро-3» и выше, приводит к отключению цилиндра, в котором они наблюдаются.

2. В данной работе показан метод поиска неисправности при пропусках воспламенения при работе ДВС на газовом топливе.

3. Для реализации в программном обеспечении в электронном блоке управления ДВС описаны основы алгоритма обнаружения пропусков воспламенения или вялого неполного сгорания топливовоздушной смеси в камере сгорания в процессе работы двигателя.

4. Даны предложения по развитию алгоритма управления ДВС при пропусках воспламенения или вялом неполном сгорании газовоздушной смеси.

Литература

1. Шишков В.А. Определение угла опережения зажигания при переключении с бензина на газ в зависимости от скорости горения топливной смеси. Транспорт на альтернативном топливе, № 3, 2008. С. 20-23.

2. Шишков В.А. Алгоритм управления и диагностики состояния электромагнитных газовых форсунок ДВС с искровым зажиганием. АГЗК+АТ, № 6 (30), 2006. С. 46-48.

3. Шишков В.А. Алгоритм адаптации электронной системы управления ДВС к различным химическим составам газового топлива. Транспорт на альтернативном топливе, № 1, 2008. С. 30-35.

ё

ООО «ВНИИГАЗ» приглашает пройти обучение ГАЗПРОМ по программе «Актуальные проблемы использования ВIIИ И ГАЗ природного газа на транспорте» (72 учебных часа)

Программа:

■ разработана с учетом последних научных и технологических достижений в области производства компримированного и сжиженного природного газа и его использования на транспорте, опыта эксплуатации, диагностики и ремонта АГНКС;

■ включает экономические аспекты применения газомоторной техники, технологии переоборудования автотракторной техники;

■ согласована с ОАО «Газпром» и включена в план повышения квалификации специалистов дочерних обществ и организаций ОАО «Газпром».

Занятия проводят ведущие специалисты ООО «ВНИИГАЗ», ведущих вузов, компаний группы «Газпром».

Слушатели обеспечиваются комплектом учебных материалов и нормативных документов. Возможно размещение в комфортабельной гостинице на территории института.

По окончании обучения выдается Удостоверение о повышении квалификации.

■ ■ I

ООО «ВНИИГАЗ» - ведущий научно-

исследовательский центр ОАО «Газпром»

и разработчик:

■ комплексных отраслевых и региональных программ развития газозаправочной сети и парка техники, работающей на природном газе;

■ новых технологий производства компримиро-ванного и сжиженного природного газа для автомобильных ГКС;

■ федеральных и отраслевых технических требований и стандартов в области газопроизводящей и газоиспользующей техники;

■ газовых и газодизельных двигателей для автомобилей и тракторов, работающих на компримиро-ванном и сжиженном природном газе.

По вопросам участия в курсовой подготовке обращаться по телефонам: (+7 495) 355-92-17, (+7 495) 719-61-75, www.vniigaz.ru, раздел «Обучение и карьера»