CC BY
10
УДК 621.43
ПОПОВ Д.В., к.т.н. (ДонНАБА); ПРИЛЕПСЬКИЙ Ю.В., к.т.н., доцент (Дон1ЗТ).
Вплив елемен^в системи управлiння двигуном на еколоНчш показ-ники транспортного засобу
Вступ
Виконання сучасних норм на викиди шкщливих речовин (ШР) в атмосферу з вщпрацьованими газами (ВГ) можливе лише при наявностi в системi випуску трикомпонентних регульованих катал^и-чних нейтралiзаторiв. Широке викорис-тання таких нейтралiзаторiв стало можли-вим, в основному, в двигунах з системами впорскування палива, в яких забезпечу-сться автоматичне регулювання складу горючо'1 сумiшi за допомогою бортово'1 мшропроцесорно! системи i кисневого датчика (А - зонда), що встановлюсться у випускнiй системi двигуна [1].
В умовах експлуатацп на економiчнi та екологiчнi показники роботи двигуна впливають: стан системи живлення, стан та працездатшсть датчикiв системи управлшня, хiмiчний склад палива, стан нейтралiзатора в системi ВГ. Контроль роботи системи живлення здшснюеться електронним блоком управлшня, який отримуе iнформацiю вщ багатьох датчикiв та приладiв. Показники, що впливають на яюсть роботи системи живлення, е температура охолоджуючо'1 рiдини, частота обертання колшчастого вала, концентра-цiя кисню у ВГ, положення дросельно'1 заслiнки, витрата пов^ря, тощо.
Мета роботи
Сучасш транспортнi засоби, що оснащеннi системою впорскування, част-ково вирiшують проблему пов'язану з по-рушенням процесу дозування палива, яке викликане попршенням роботи деяких да-
тчикiв системи управлшня. Метою дано'1' роботи е визначення впливу стану окремих датчиюв на роботу блока управлiння складом горючо'1 сумiшi. В свою чергу, склад горючо'1 сумiшi впливае на еколопчш та економiчнi параметри транспортного засобу, що i е предметом дослщження. Для отримання таких даних на кафедрi «Дви-гуни та теплотехнiка» НТУ було прове-дення випробування двигуна типу 649,5/6,7 обладнаного системою впорскування палива Bosh "Motronik ML 4.1" [2].
Основна частина_
Змша годинно'1 витрати палива 0Пр
на режимах штенсивного розгону двигуна, коли дросельна заслшка перемщуеть-ся в бiк збiльшення подачi палива, опису-еться залежнiстю [4]
а
GoP = G •
(1)
а.
де а - коефщент нaдмiру повiтря на усталеному режим^ а « 1;
аМ - коефiцiент нaдмiру повiтря на режимах розгону.
Шд час штенсивного розгону ам = 0,85...0,86, тобто збшьшуеться витрата палива приблизно на 15% та попр-шуються екологiчнi показники роботи двигуна. В аваршному режимi двигун не перестае працювати, а в його цилшдри впорскуеться збагачена сумiш. Тому мож-на припустити, що витрату палива в такому режимi можливо визначити з рiвняння (1). Це призводить до збшьшення кшькос-т ШР у ВГ. Крiм цього збшьшення про-дуктiв неповного згоряння палива (СН)
призведе до попршення роботи катал^и-чного нейтралiзатора. Ефектившсть його роботи знижуеться, а при тривалш екс-плуатацп двигуна за таких умов призведе до дострокового виходу з ладу активних елеменпв нейтралiзатора.
При випробуваннях на лаборатор-них установках штучно почергово виво-дили з ладу рiзнi датчики та прилади, що вiдповiдають за склад паливно-повiтряноi сумiшi. В ходi випробувань було отрима-но сер1ю навантажувальних характерис-
тик двигуна при рiзних несправностях. Результати випробувань порiвнювались з даними, що були отримаш при робот! двигуна в штатному режимi [2].
Основними показниками, що конт-ролювались при випробуваннi були: кон-центрацiя ШР до i тсля нейтралiзатора, витрати палива та пов^ря та iншi показ-ники роботи двигуна. Розрахунками ви-значалась ефектившсть роботи катал^ич-ного нейтралiзатора (рисунок 1).
МОх,млн 1
-(справна система)
---(несправний ?. зонд)
Рисунок 1. - Навантажувальна характеристика двигуна 649,5/6,7
Неполадки бшьшосп датчиюв та приладiв системи живлення призводять до значного попршення роботи двигуна, оскшьки в цьому випадку система живлення переходить до аваршного режиму роботи.
Наявшсть кисневого датчика в сис-темi випуску ВГ забезпечуе автоматичне пiдтримання, практично, постшного складу горючо'1 сумiшi (а = 1) в усьому наван-тажувальному дiапазонi роботи двигуна.
При несправному датчику сигнали вщ нього не поступають в електронний блок управлшня. В цьому випадку корек-тування складу сумiшi здiйснюeться за величиною, прийнятою «за умовчанням» (умовчання — це вибiр програмою зна-чення змiнноï при вiдсутностi вступу ш-формацп про неï ззовш та дорiвнюe 0,45В), запрограмованою в контролер^ в результатi а зменшуеться до а = 0,9, що негативно впливае на токсичшсть ВГ. При цьому помина збiльшення витрата палива, концентрацп СО, СН та NOx при переходi на аваршний режим роботи зна-чно змшюеться. Кiлькiсть оксиду вуглецю СО та вуглеводшв СН у ВГ збшьшуються, а концентрацп NOx - зменшуються.
Характер змiни цих компонентiв тсля нейтралiзатора при переходi системи живлення на аваршний режим роботи за-лишаеться таким же як i до нейтралiзатора.
Ефективнiсть нейтралiзацiï для ок-сидiв вуглецю СО та вуглеводшв СН майже однакова та не перевищуе вщповь дно 18% та 20%. Ступшь перетворювання оксидiв азоту досягае в середньому 42%. За роботи двигуна в штатному режимi щ показники вщповщно складають: СО - 83 ... 85%, СпНт - 62 ... 82%, NOx -95...98%.
Основним параметром, що визначае дозування палива, е обсяг всмоктуваного повiтря, що вимiрюеться витратомiром повiтря. Повггряний потiк вiдхиляе вимь рювальну заслшку на певний кут, який перетворюеться потенцiометром в елект-ричний сигнал, видаваний на контролер.
Останнш визначае кiлькiсть палива, необ-хiдне в цей момент для роботи двигуна, i видае на електромагштш форсунки iMny-льси часу подачi палива.
При несправносп датчика витрати пов^ря його сигнал не змiнюеться (отр датчика складае вiд 300 до 1100 Ом. [4] При обривi резистора датчика його отр збшьшуеться i на блок управляння пода-еться сигнал, що вiдповiдае максимальному опору датчика). Електронний блок управлшня слщкуе за змшою встановле-ного ранiше сигналу. В перший час вихо-ду датчика з ладу вщбуваеться збiльшення часу впорскування. З часом збшьшення часу впорскування зменшуеться i двигун починае працювати при стабiльнiй частотi обертання. Таким чином вплив ше'1 несправносп на екологiчнi показники вщбу-ваеться лише в начальний перюд, а з часом система управлшня виходить на ста-бiльний режим роботи i погiршення еко-лопчних показникiв не вiдбyваеться.
При несправному датчику темпера-тури, показники двигуна за навантажува-льними характеристиками попршуються Це пояснюеться тим, що при несправносп датчикiв температури охолодно'1 рiдини, температури всмоктуваного повiтря, по-тенцiометра вимiрника витрати повiтря, контролер починае працювати зпдно з величинами, прийнятими «за замовчуван-ням». Пiсля повернення контролера до нормального режиму використання величин, прийнятих «за замовчуванням», при-пиняеться. Однак на еколопчш показники це впливае не значно, оскшьки сигнал на входi блока управлшня вщповщае стану простого двигуна.
Значення купв випередження запа-лювання, закладенi блок пам'ят контролера, порiвнюються з дшсними значення-ми й вщповщним чином коректуються, що дозволяе виключити порушення режиму роботи двигуна iз змiною наванта-ження на двигун та частоти обертання ко-лiнчастого вала. У шестицилшдровому двигyнi такий вид керування упорскуван-
ням можливий тшьки, якщо контролер одержуе сигнал вщ датчика моменту за-палювання, установленого на CBi4^BiM дротi шостого цилшдра. Якщо датчик моменту запалювання не видае сигнал на контролер, вщбуваеться одночасне упорску-вання через ус форсунки при кожному обертi колшчатого вала. Що призведе до збшьшення витрати палива, нестабшьш роботi двигуна та рiзкому погiршеннi еко-лопчних показникiв. При цьому рiзко зменшуеться ефективнiсть нейтралiзацп за окислами вуглецю, та вуглеводнiв, яка в цьому випадку зменшуеться вщповщно до 15% та 20%.
На холостому ходi аваршного режиму роботи системи живлення ефектив-нiсть нейтралiзацiï NOx досягае 72 %, а ефектившсть нейтралiзацiï для СО та CnHm знижуеться до 1%, при цьому в штатному режимi роботи системи живлення ефектившсть очистки для вах трьох ком-понентiв складае близько 62 .. .82%.
Висновки
1. Дослщженнями показане, що ви-хщ з ладу датчикiв автоматичноï системи регулювання складу горючоï сумiшi при-зводить до значних похибок в процес до-зування палива, фактичноï втрати функць ональних вад та значного перевитрати па-лива.
2. Еколопчш показники по основ-ним викидам при цьому значно попршу-ються за рахунок збiльшення шкiдливих речовин у вщпрацьованих газах.
Список лггератури
1. Говорун А.Н., Корпач, А.О., Попов Д.В. Ощнка ефективностi роботи катал^ичного нейтралiзатора вщпрацьо-ваних газiв двигуна за роботи сумiшi бензину i паливному етанолу // Вюник Швнь
чного наукового центру транспортноï ака-демп Украши. Випуск 9.-К.: Автошляхо-вик Украши, 2006. - Окремий випуск, с.40-43.
2. Росс Твег. Системы впрыска бензина. Устройство, обслуживание, ремонт. - М.: ЗАО «КЖИ «За рулем», 2004. - 144с.
3. Говорун А.Г., Корпач А.О., Попов Д.В. Вплив неусталених режимiв на вмют шкщливих речовин у вщпрацьова-них газах двигуна з впорскуванням палива // Вюник Нащонального транспортного ушверситету. - К.: НТУ, 2006.- Випуск 13. с.62 - 67.
4. Системы впрыска топлива. Руководство по техническому обслуживанию, регулировке и устранению неисправностей систем впрыска топлива. 4.IV. -Санкт Петербург : ГЕЗА-КОМ, 1992 - 84 с.
Анотацн:
В статп розглянуто вплив стану датчишв системи управлшня двигуном на еколопчш показники транспортних засоб1в. При несправних датчиках система управлшня переходить до аваршного режиму роботи, який ввдповщае робот двигуна на збагачених сумшах. При цьому р1зко попршу-ються еколопчш показники, та збшьшуеться ви-трата палива на р1зних режимах роботи двигуна.
В статье рассмотрено влияние состояния датчиков системы управления двигателем на экологические показатели транспортных средств. При неисправных датчиках система управления переходит в аварийный режим, который соответствует работа двигателя на обогащенных смесях. При этом резко ухудшаются экологические показатели, и увеличивается расход топлива на разных режимах работы двигателя.
Influence of condition of gages of a control system by the engine on ecological indicators of vehicles is considered in the article. The control system passes in emergency operation which engine work on the enriched mixes corresponds at faulty gages. Thus ecological indicators sharply worsen, and fuel consumption on different power setting increases.
