Электронные системы управления автомбилем

Наиболее простым и очевидным решением управления топливоподачей явилась разработка системы, где механический регулятор рядного ТНВД заменен электрическим, который управляет работой ТНВД с помощью электромагнитного или электрогидравлического привода, получающего сигналы из ЭБУ. Пример такого ТНВД представлен на рис. 1 — это рядный ТНВД PR 39 фирмы R. Bosch с электронным регулированием под

ачи и УОВ [1].

Схема электронного управления дизелем с наддувом грузового автомобиля Mercedes-Benz OM442LA с рядным ТНВД представлена на рис. 2. Каналы управления насосом — по цикловой подаче УОВ. Электронный блок управления осуществляет оптимальное в рамках возможностей данной ТПА управление рабочим процессом дизеля с использованием сигналов ТНВД, автомобиля, дизеля коробки перемены передач (КПП) и механизма отбора мощности на внешние агрегаты. Датчик подъема иглы форсунки может отсутствовать. С использованием сигналов датчиков температуры и давления воздуха рассчитывается расход и коэффициент избытка воздуха. Это позволяет предотвратить дымление на рабочих режимах дизеля, включая работу на высоте до 4000 м над уровнем моря при минимальной потере мощности. Отключение подачи на режиме принудительного обеспечивает торможение автомобиля двигателем. Для особых условий движения, например, обгона, СУ допускает кратковременное нарушение ограничений по частоте и цикловой подаче. Она снабжена функциями самодиагностики, сигналы о неисправностях подаются на приборный щиток и запоминаются.

Известны и другие технические решения, реализованные в опытной ТПА. Так, управление рейкой цикловой подачи с помощью быстродействующего электропривода АО «Рыбинские моторы» для 4-секционного ТНВД АО «ЯЗТА», позволяет подавать в каждый цилиндр свою цикловую подачу в соответствии с особенностями его работы. Единая рейка переставляется за цикл работы дизеля 4 раза. Нидерландской фирмой Ship-und Industrial Enqineerinq разработано, а английской фирмой Bryce, входящей в группу Lucas Industries, выпускается ТПА с номинальными цикловыми подачами 3,3…17 г. Такие ТНВД для главных судовых дизелей сохранили рейку управление подачей, но снабжены электроклапаном слива топлива из надигольной полости в начале и конце подачи для регулирования УОВ. Этот принцип регулирования подробно рассмотрен ниже для насос-форсунок.

Использовать традиционный Т НВД с электронным регулированием УОВ позволяет ТПА по схеме проф. Н.Н. Патрахальцева. Дополнительный гибкий клапан, открываемый электромагнитным приводом, установлен у форсунки своим выходом в сторону нагнетательного трубопровода. В начале подачи он открыт за счет питания электромагнита, а подаваемое топливо стравливается на слив. В задаваемый электронным блоком момент питание электромагнита прекращается и под действием пружины и спутного потока топлива клапан закрывается. Так может изменятся УОВ. Дополнительное качество ТПА — гидроудар при «захлопывании» клапана, т.е. повышение давления впрыска в начале подачи.

Еще одна российская разработка — ТПА АОА «Ногинский завод топливной аппаратуры» с ТНВД с электроуправляемым дросселированием на всасывании в надплунжерную полость в период ее наполнения. Изменяя время открытого состояния низконапорного электроклапана, дросселирующего впускное окно втулки плунжера, изменяется наполнение полости. Реальное повышение давления и начало подачи будет определяться моментом окончания сжатия газопаровой фазы, т.е. количеством попавшего в полость топлива. Как и в предыдущем случае, цикловая подача обеспечивается соответствующей подстройкой рейкой подачи. Также обеспечивается возможность повышения давления впрыска, но требуется увеличение запаса ТНВД по производительности.

Дальнейшее развитие ТНВД с Электронным управлением подачей и УОВ, видимо, идет по другому пути — использованию ТНВД с одним электроуправляемым стравливающим клапаном.

Основными недостатками данных систем являются невозможность обеспечить нагнетание топлива только с использованием «полочки» на вершине диаграммы скорости. Тогда при изменении УОВ изменяется средняя скорость плунжера в период нагнетания и закон ее изменения по времени. Как следствие — изменение давления и характеристики впрыска в весьма широком поле допуска при изменении УОВ. Обеспечить оптимальное изменение опережения давления и характеристики впрыска по режимам работы дизеля при их жесткой взаимосвязи принципиально не возможно, но возможно нахождение некоторых компромиссов.

ТПА с распределительными насосами.

Одноплунжерные ТНВД с приводом от торцевой кулачковой шайбы типа VE начали производиться фирмой R.Bosch с 1976 г.

ТНВД VE служат для обслуживания дизелей с числом цилиндров 2,4,6 цилиндровой мощностью до 25 кВт, частотой до 5000 мин – 1, цикловой подачей до 100 мм3, давлением нагнетания до 100 МПа. Возможная комплектация: диаметр плунжера 8…12 мм, ход — 1,5…4 мм .В отличие от механического управления такими ТНВД электронное управление в ТНВД VE осуществляется более просто ввиду наличия встроенного автомата УОВ и меньших перестановочных усилий (рис. 3).

Электронная СУ ТПА с насосом VE изображена на рис. 4. Педаль акселератора водителя является лишь одним из датчиков СУ. Она, по существу является уже СУ двигателя, регулируя давление наддува, рециркуляцию ОГ (заслонкой перепуска), ускоритель пуска и прогрева, также уменьшающего шум на малых нагрузках (заслонкой на впуске). В более современных системах появились датчики температуры и давления атмосферного и наддувочного воздуха, скорости автомобиля, органов управления сцеплением и тормозами. Некоторые датчики перемещены в ТНВД. Электронное управление используется в ТНВД VE фирмы Isuzu, Zexel, Nippon Denso.

К недостаткам данного ТНВД можно отнести ограниченность его применения ввиду их ограниченности по напряжениям в сложном кулачковом приводе в условиях постоянно растущих давлений впрыска. Согласно схеме рис. 4, форсунка первого цилиндра имеет датчик подъема иглы для образования обратной связи по УОВ. Такой контроль УОВ более точен, чем с помощью датчика положения сервопоршня системы регулирования УОВ. Для дизелей конца 90-х годов с открытой камерой сгорания и частотой вращения 4000…4500 мин–1 фирма R. Boschm выпускает двухпружинные форсунки. Они призваны обеспечить ступенчатость переднего фронта характеристики впрыска. Однако попытки обеспечить ступенчатость характеристики впрыска в целях снижения выбросов NOx, как показывают результаты расчетов подачи, не удаётся: ступенчатость исчезает при больших нагрузках и при n>3000 мин–1, т.е. тогда, когда существенны выбросы NOx, см., например рис.5. При значительном повышении давления усиливаются негативные качества форсунки, а эффект ступенчатости всё равно неустойчив, поэтому такие задачи сейчас не ставят. К негативным свойствам форсунки относятся потери напора в запорном конусе и усиление зависимости режимов работы дизеля от давления впрыска.

Реальным достоинством работы форсунки является значительное снижение шумности работы дизеля на холостом ходу и малых нагрузках.

 Скачать реферат