Материал: 2254

Так, при обогащенной смеси, когда процент кислорода в выхлопной трубе меньше, напряжение возрастает, а при обеднении – снижается (рис. 4.2). Если α > 1, смесь бедная, Uвых = 0,1 В; α < 1 – богатая, Uвых = 0,9 В. Полученный в результате химической реакции электрический импульс подается на электронный блок управления (ЭБУ), параметры которого он сравнивает с данными памяти ЭБУ. При необходимости производится корректировка работы системы питания или снабжения воздухом (изменяется масса топлива или воздуха).

Рис. 4.2. Зависимость напряжения на выходе из датчика от коэффициента избытка воздуха

На рис. 4.3 показан разрез датчика кислорода, поясняющий его устройство.

Рис. 4.3. Устройство датчика кислорода (лямбда-зонда)

~26 ~

На многих автомобилях, чтобы снизить содержание вредных веществ в отработавших газах, используют каталитические нейтрализаторы. При этом выхлопная система оснащается не одним, а двумя датчиками кислорода (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Схема подключения двух датчиков кислорода

Процесс сгорания топлива в координатах Р – φ показан на рис. 4.5 (φ – угол поворота коленчатого вала). Примерно за 20 – 30о до верхней мёртвой точки (ВМТ) подаётся искра при помощи свечи (в центре искры температура достигает 10 000 оС), горючая смесь воспламеняется, кривая сгорания отделяется от кривой сжатия.

У двигателя с искровым зажиганием процесс сгорания можно услов-

но разбить на три фазы: I – начальный период сгорания (образование очага горения) (сгорает 6 – 8% топлива от начала подачи искры до начала сгорания топлива и повышения давления); II – основная фаза горения или распространение фронта пламени (80% топлива); III – догорание топлива [1]. Заканчивается процесс сгорания топлива, когда температура в цилиндре достигает максимального значения.

При нормальном процессе сгорания воспламенение свежих порций рабочей смеси и перемешивание фронта пламени по камере сгорания происходит вследствие передачи тепла под действием теплопроводности и лучеиспускания.

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.

~27 ~

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.

Рис. 4.5. Изменение давления газов в цилиндре бензинового двигателя

Нормальный процесс сгорания топлива 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.

На рис. 4.6 показаны процессы нормального и детонационного сгорания топлива в цилиндре двигателя.

Рис. 4.6. Нормальное и детонационное сгорание топлива (бензина)

~28 ~

На рис. 4.7 приведены графики изменения давления в цилиндре при нормальном процессе сгорания, слабой и сильной детонации.

Рис. 4.7. Изменение давления в цилиндре в процессе сгорания топлива

4.3. Управление углом опережения зажигания топлива

Значение угла опережения зажигания, обеспечивающее наиболее эф-

фективную 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 разомкнутое 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 [7]. Если вновь возникает детонация, то этот процесс повторяется. Величина уменьшения угла опережения зажигания устанавливается в зависимости от интенсивности детонации и осуществляется для того цилиндра, где возникло нарушение сгорания. При такой работе не исключается периодическое возникновение детонации, но количество циклов с детонацией значительно сокращается. Пример временной диаграммы работы контура обратной связи по сигналу датчика детонации в одном из цилиндров ДВС показан на рис. 4.8.

~29 ~