Управление работой дизельного двигателя Реферат. Реферат №1. Управление работой дизельного двигателя
 Скачать 0.98 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования РЕФЕРАТ на тему: «Управление работой дизельного двигателя» Кемерово 2021 Содержание: Конструктивные требования к работе дизельного двигателя Основная функция системы управления дизельным двигателем Точность регулирования Электронная система управления дизельным двигателем Принципы действия системы ЕДС на дизельном двигателе Блоки системы управления дизельным двигателем Обработка данных  В дизельном двигателе топливо всегда впрыскивается непосредственно в камеру сгорания под давлением от 200 до 2200 бар. В зависимости от конструкции, в двигателях с непрямым впрыском топливо впрыскивается в форкамеру под относительно низким давлением (менее 350 бар). В системах прямого впрыска топлива, получивших наибольшее распространение, топливо впрыскивается в неразделенную камеру сгорания под высоким давлением (до более чем 2200 бар). Вот о том, как происходит управление работой дизельного двигателя, мы и поговорим в этой статье. Конструктивные требования к работе дизельного двигателя Вырабатываемая дизельным двигателем мощность Р определяется крутящим моментом на коленчатом вале, передаваемым сцеплению, и частотой вращения коленчатого вала. Крутящий момент на коленчатом вале равняется крутящему моменту, создаваемому в процессе сгорания топлива, за вычетом механических потерь на трение, газообмен и привод вспомогательных агрегатов. Крутящий момент создается в процессе силового цикла, и при наличии достаточного количества воздуха определятся следующими переменными: массой подаваемого топлива, моментом начала сгорания топлива, определяемым началом впрыска, и процессами впрыска и сгорания топлива. Кроме того, максимальный, зависящий от частоты вращения коленчатого вала крутящий момент ограничен требованиями к ограничению дымности выхлопа, давлением в цилиндрах, тепловой нагрузкой различных компонентов и величиной механической нагрузки всей кинематической цепи привода. Основная функция системы управления дизельным двигателем Основной функцией системы управления двигателем является регулирование создаваемого двигателем крутящего момента или, при некоторых условиях, регулирование частоты вращения коленчатого вала в пределах допустимого диапазона (например, оборотов холостого хода). В дизельном двигателе очистка отработавших газов и подавление шума осуществляются в значительной степени внутри самого двигателя, т.е. путем управления процессом сгорания топлива. Это, в свою очередь, осуществляется системой управления двигателем посредством управления следующими переменными: Заряд смеси в цилиндре; Объем заряда смеси, подаваемого во время такта впуска; Состав заряда смеси (рециркуляция отработавших газов); Движение заряда (завихрения на впуске); Момент начала впрыска; Давление впрыска; Распределение впрыска топлива (например, предварительный впрыск, разделенный впрыск топлива и т.д.). До начала 1980-х годов управление впрыском топлива и зажиганием осуществлялось исключительно при помощи механических устройств. Например, в топливном насосе высокого давления количество подаваемого топлива регулируется в зависимости от нагрузки двигателя и частоты вращения коленчатого вала путем поворота плунжера насоса, имеющего спиральную канавку. В случае механического регулирования начало впрыска/подачи топлива регулируется при помощи центробежного регулятора (зависимого от скорости вращения). Также применялись гидравлические системы регулирования, в которых количество топлива менялось посредством регулирования давления в зависимости от нагрузки и частоты вращения коленчатого вала. Точность регулирования В настоящее время, в связи со строгими требованиями законодательства в отношении ограничения токсичности выбросов, требуется очень точное регулирование количества впрыскиваемого топлива и момента начала впрыска в зависимости от таких переменных, как температура, частота вращения коленчатого вала, нагрузка и высота над уровнем моря. Это может быть обеспечено только при помощи электронных систем управления. Сегодня электронные системы управления полностью вытеснили механические. Это единственный метод управления, позволяющий осуществлять непрерывный мониторинг функций системы впрыска топлива, влияющих на содержание вредных веществ в выбросах автомобиля. В некоторых случаях законодательство требует также наличия системы бортовой диагностики. Регулирование количества впрыскиваемого топлива и момента начала впрыска осуществляется системами EDC (электронная система управления дизельным двигателем) при помощи электромагнитных клапанов высокого или низкого давления, или иных исполнительных устройств. Регулирование подачи топлива, т.е. количества топлива на один градус поворота коленчатого вала, может осуществляться косвенным образом, например, при помощи сервоклапана и регулирования величины подъема игольчатого клапана. Электронная система управления дизельным двигателем Электронная система управления дизельным двигателем позволяет осуществлять точную и дифференцированную модуляцию параметров процесса впрыска топлива. Это единственный способ удовлетворить самые разные требования, предъявляемые к современному дизельному двигателю. Обзор электронной системы управления дизельным двигателем Конструктивные требования Снижение расхода топлива и содержания вредных веществ (NOx, СО, НС, твердых частиц) в отработавших газах с одновременным повышением эффективной мощности двигателя являются главными задачами, стоящими перед разработчиками дизельных двигателей. За последние годы это привело ко все большему распространению систем прямого впрыска топлива (DI), в которых давление впрыска значительно больше, чем в системах непрямого впрыска (IDI) с вихрекамерами или форкамерами. Кроме того, большое влияние оказывают возросшие требования к уровню комфорта современных автомобилей. Все более строгие требования предъявляются к уровню шума. В результате также значительно возросли требования, предъявляемые к системам управления двигателем и впрыска топлива, в частности в отношении: Высоких давлений впрыска; Формирования параметров; Предварительного и, при необходимости, последующего впрыска топлива; Регулирования количества впрыскиваемого топлива, давления наддувочного воздуха и момента начала впрыска, в зависимости от условий работы двигателя; Подачи дополнительного, зависимого от температуры, количества топлива при пуске двигателя; Независимого от нагрузки регулирования частоты вращения коленчатого вала при работе двигателя на холостом ходу; Регулируемой рециркуляции отработавших газов; Системы круиз-контроля; Высокой точности регулирования момента начала впрыска топлива и количества впрыскиваемого топлива на протяжении всего срока службы двигателя. В обычных механических системах регулирования частоты вращения коленчатого вала используется ряд регулирующих устройств, назначением которых является адаптация к различным условиям работы двигателя. Тем не менее, такие системы ограничиваются простым контуром регулирования, и существует ряд важных переменных величин, которых они не могут учитывать или не могут достаточно быстро реагировать на их изменения. В связи с возросшими требованиями, относительно простые системы управления с использованием электрических исполнительных устройств развились в сложные электронные системы управления двигателем, способные обрабатывать большие объемы данных в режиме реального времени. Они могут составлять часть общей электронной системы управления автомобилем. Благодаря возросшей степени интеграции электронных компонентов, блоки управления чрезвычайно компактны. Принципы действия системы ЕДС на дизельном двигателе Электронная система управления дизельным двигателем (EDC) способна обеспечивать выполнение всех вышеуказанных требований, благодаря применению микропроцессоров. В отличие от автомобилей с дизельными двигателями с обычным рядным или распределительным топливным насосом высокого давления, водитель автомобиля с EDC не оказывает прямого влияния на количество впрыскиваемого топлива при помощи педали акселератора и троса управления дроссельной заслонкой. Вместо этого количество впрыскиваемого топлива определяется рядом переменных величин. Это, например, команды водителя (положение педали подачи топлива), условия работы двигателя, температура двигателя, вмешательства других систем (например, системы управления тяговым усилием) и состав отработавших газов. Момент начала впрыска также может регулироваться. Все это требует наличия всеобъемлющей концепции системы мониторинга, определяющей несоответствия и инициирующей соответствующие действия (например, ограничение крутящего момента или переход на аварийный режим в диапазоне оборотов холостого хода). Отсюда следует, что электронная система управления дизельным двигателем должна содержать большое количество контуров регулирования. Электронная система управления дизельным двигателем может осуществлять обмен данными с другими электронными системами, такими как система регулирования тягового усилия (TCS), электронная система управления трансмиссией (ЕТС) или система курсовой устойчивости (ESP). Отсюда следует, что система управления двигателем может быть встроена в общую систему управления автомобилем, приобретая новые функции, такие как снижение крутящего момента двигателя во время переключения передач автоматической трансмиссией или регулирование крутящего момента для компенсации пробуксовки колес. Система EDC полностью интегрирована в систему диагностики автомобиля. Она отвечает всем требованиям OBD (система бортовой диагностики) и E0BD (европейские нормы OBD). Блоки системы управления дизельным двигателем Электронная система управления дизельным двигателем (EDC) разделена на три блока (см. рис. «Компоненты электронной системы управления дизельным двигателем (EDC)» ).  Компоненты электронной системы управления дизельным двигателем (EDC) Датчики и генераторы управляющих сигналов определяют условия работы двигателя (например, частоту вращения коленчатого вала) и значения управляющих сигналов (например, положение выключателей). Они преобразуют физические переменные в электрические сигналы. Блок управления двигателем обрабатывает сигналы датчиков и генераторов управляющих сигналов в соответствии с заложенными в нем алгоритмами вычислений (алгоритмами управления с обратной связью и без обратной связи). Посредством электрических выходных сигналов он осуществляет управление исполнительными механизмами. Кроме того, блок управления двигателем действует в качестве интерфейса с другими системами и с системой диагностики автомобиля. Исполнительные механизмы (такие как электромагнитный клапан системы впрыска топлива) преобразуют электрические сигналы в механические параметры. Обработка данных Основная функция электронной системы управления дизельным двигателем (EDC) — регулирование количества впрыскиваемого топлива, момента начала впрыска и продолжительности впрыска. Система впрыска топлива с общей топливной магистралью также регулирует давление топлива. Кроме того, блок управления двигателем осуществляет управление большим количеством других исполнительных механизмов. Для эффективной работы всех компонентов функции системы EDC на дизельном двигателе должны быть точно согласованы с каждым автомобилем и каждым двигателем. Это единственный способ оптимизировать взаимодействие компонентов (см. рис. «Основные последовательности функционирования элементов электронной системы управления дизельным двигателем» ). Блок управления двигателем обрабатывает сигналы датчиков и ограничивает их до допустимого уровня напряжения. Некоторые входные сигналы также проверяются на предмет достоверности. Используя эти входные данные и хранящиеся в памяти программы, микропроцессор вычисляет момент и продолжительность впрыска топлива. Затем эта информация преобразуется в сигналы, согласованные с положениями поршней цилиндров двигателя. Эта программа вычислений имеет название «программное обеспечение блока управления». Основные последовательности функционирования элементов электронной системы управления дизельным двигателем  Необходимая большая точность вместе с высокими динамическими качествами двигателя требуют высокой вычислительной мощности. Выходные сигналы подаются на выходные каскады, обеспечивающие достаточную электрическую мощность для приведения в действие исполнительных механизмов (например, клапанов высокого давления системы впрыска топлива, клапана системы рециркуляции отработавших газов или регулятора давления наддува). Кроме того, система осуществляет управление рядом вспомогательных компонентов (например, реле свечей накаливания и системой кондиционирования воздуха). Отклонения характеристик сигналов определяются системой диагностики электромагнитных клапанов. Кроме того, блок управления осуществляет обмен сигналами и другими системами автомобиля через соответствующие интерфейсы. Блок управления двигателем производит мониторинг всей системы впрыска топлива, являющийся частью общей стратегии обеспечения безопасности. |