Otto Cycle Motors с нови технологии, революционизиращи работата с висока производителност

Otto Cycle Motors с нови технологии, революционизиращи работата с висока производителност
Otto Cycle Motors с нови технологии, революционизиращи работата с висока производителност
Anonim

Директното впръскване, конфигурация, която се налага в двигателите с цикъл на Ото, въпреки по-високата цена, използва инжектори, монтирани директно в горивните камери. Тази система разпръсква горивото без посредничеството на всмукателния колектор, създавайки турбуленция вътре в горивната камера, позволявайки на двигателя да работи с по-високи съотношения на компресия, което подобрява неговата производителност, както и по-голяма ефективност при изгаряне и намаляване на емисиите на замърсители по време на фазата на загряване на двигателя.

При директно впръскване (фигури 1, 2 и 3), впръсканото гориво се изпарява вътре в цилиндъра, намалявайки температурата си и по този начин намалявайки вероятността от детонация. Инжекторите, проектирани да издържат на по-високи нива на топлина и налягане, имат повече изходни отвори за по-добър контрол на впръскването.

Тази система е невъзвратна горивна система, която смекчава температурните промени в резервоара за гориво, което води до намалени емисии от изпаряване.

Операция на системата

Системата се състои от два реда; ниско налягане, подобно на използваното в индиректните системи за впръскване и високо налягане, което работи със стойности на налягането около 2 до 15 Mpa (20 до 150 BAR/ 290 до 2176 PSI), в зависимост от режима на работа на двигателя. Тези стойности варират според системата, използвана от всеки производител.

Помпата изпраща гориво от резервоара през захранващата тръба към помпата за високо налягане.Горивото, което преминава през помпата за високо налягане, отива в разпределителната тръба. Горивото се впръсква под високо налягане в горивните камери през инжекторите. Пулсът на инжекторите се управлява от специален контролен модул, наричан в някои системи модул за управление на горивната помпа.

Режими на работа на системата

Системите за директно впръскване с бедно горене основно работят в три режима:

1. СТРАТИФИЦИРАН: Изгаряне с бедна смес (ламбда между 1, 8 и 3) и впръскване в края на времето на цикъла на компресия (фиг. 4).

Снимка 4 - Клапанът на всмукателния колектор е затворен, създавайки турбуленция в горивната камера и насочвайки въздушния поток към запалителната свещ

Този режим обикновено се появява, когато двигателят работи при ниски натоварвания, с максимално въртене около 3000 RPM.Горивото се впръсква в края на цикъла на компресия между 60 и 45° APMS. Сместа е леко богата около запалителната свещ, като е бедна в останалата част от горивната камера.

Критерии за активиране на стратифициран режим - В някои системи, за да може впръскването на гориво да работи в стратифициран режим на работа, всички следните спецификации трябва да са в съответствие:

• Двигателят трябва да работи при ниски обороти и диапазон на натоварване;

• Не трябва да има повреди в системата по отношение на отработените газове;

• Температурата на охлаждащата течност трябва да е над 50 °C;

• Сензорът за NOx трябва да е готов за работа;

• Температурата на NOx акумулаторния катализатор трябва да бъде между 250 °C и 500 °C.

2. ХОМОГЕННО: Изгаряне със смес около стехиометричния (ламбда=1) и инжектиране по време на цикъла на всмукване (фиг. 5).

ЗАБЕЛЕЖКА: ИЗПОЛЗВА СЕ В СИТУАЦИИ НА УСКОРЕНИЕ, НАТОВАР И МАКСИМАЛНА МОЩНОСТ

ЗАБЕЛЕЖКА: В двигатели, които имат променлив всмукателен колектор, клапаните или люковете, които са вътре в колектора, остават отворени в хомогенен режим, това се случва в ситуации на високо натоварване и завъртане. Инжектирането започва по време на приема при около 300ºAPMS

3. ХОМОГЕННО/БЕДНО:Обеднаквено горене (ламбда около 1,6) и впръскване по време на цикъла на всмукване. Режим, използван в преходната фаза между предишните режими (фигури 6 и 7).

ЗАБЕЛЕЖКА: ИЗПОЛЗВА СЕ ПО ВРЕМЕ НА ПРЕХОД МЕЖДУ СТРАТИФИЦИРАН И ХОМОГЕНЕН РЕЖИМ

Предимства на системата за директно впръскване:

• Чрез прецизно контролиране на процеса на горене, той позволява на двигателя да работи с бедни смеси (ламбда между 1,6 и 3,0), подобни на тези, използвани в дизеловите двигатели, което позволява значително намаляване на разхода на гориво (до 15% според на производителя Bosch) и емисиите на замърсители и увеличаването на въртящия момент (до 5% според същия производител).

• Тъй като налягането на впръскване е доста високо (50 до 100 бара), има по-хомогенна смес въздух/гориво (оптимизиране на процеса на горене).

• Топлината, необходима за пълното изпаряване на пулверизираното гориво, се извлича от нагрятия въздух, който е в горивната камера.

• Тъй като по време на работа на обеднена среда, горенето се случва главно около запалителната свещ, вътре в горивната камера се образува изолационен слой, образуван от въздух и рециркулирани отработени газове (EGR клапан), който намалява загубата на топлина през стените на цилиндъра и повишава топлинната ефективност на двигателя

Компоненти на системата за впръскване на гориво

снимка 8

Модул за управление на горивната помпа (снимка 8) - Свързан към комуникационна мрежа за данни, високоскоростна CAN мрежа, този модул се намира отдолу, отстрани на превозното средство и получава от контролния модул на двигателя (ECM), желаната информация за налягането на горивото и управлява горивната помпа, разположена вътре в резервоара.

Този модул изпраща PWM (широчинно-импулсна модулация) сигнал към горивната помпа, променяйки скоростта на помпата според получения сигнал. Максималният ток, подаван към горивната помпа, е 15 ампера и системата използва реле.

снимка 9

Гъвкав сензор за гориво (фиг. 9) - Измерва съдържанието на етанол-бензин в горивото, за да регулира момента на запалване и количеството гориво, което трябва да се впръска. Сензорът има 3-пинов конектор: маса, положителен и сигнал към модула за управление на двигателя (ECM), използва процесор вътре в сензора за измерване на процента етанол и променя изходния сигнал. Контролният модул на двигателя (ECM) осигурява напрежение от 5V. Нормалният честотен диапазон на сигнала варира между 50 и 150 Hz, като 50 Hz представляват 0% етанол, а 150 Hz представляват 100% от същото гориво.

снимка 10

Сензор за налягане на горивото (фиг. 10) - Разположен на тръбата за подаване на гориво от резервоара към помпата за високо налягане, той има 3 (три) щифта, които показват следното функции: положително 5V захранване, идващо от контролния модул на двигателя (ECM); сигнал за отговор към ECM; и заземяване, също контролирано чрез модула за управление на двигателя, през електрическия сноп.

Помпа на резервоара за гориво - Помпата на резервоара за гориво се намира вътре в резервоара и съдържа възвратен клапан за обратен поток, който поддържа налягането на горивото в захранващия тръбопровод, за да избягвайте трудности по време на стартиране.

Снимка 11 - Горивна помпа, филтър и резервоар за стабилизатор

Комплектът се формира от следните компоненти (фиг. 11):

• Сензор за ниво;

• Горивна помпа на резервоара на стабилизатора;

• Горивен филтър.

Образ

Горивна помпа за високо налягане - За директно впръскване е необходимо високо налягане на горивото. Помпата обикновено е монтирана в задната част на главата на цилиндъра и се задвижва, в зависимост от системата, от гърбици (4 издатини) на всмукателния разпределителен вал (фиг. 12). Тази помпа също регулира налягането на горивото чрез свързан соленоид. Модулът за управление на двигателя (ECM) контролира изменението на налягането от 2 до 15 Mpa (20 до 150 бара/ 290 до 2176 psi), вариращо в зависимост от режима на работа на двигателя.

Изходният сигнал на модула за управление на двигателя (ECM) изпраща напрежение от 12 волта към веригата за управление на помпата чрез PWM (широчинно-импулсна модулация) сигнал, който регулира налягането на горивото, затваряйки и отваряйки контролния клапан при определени пъти по време на ходове на помпата.

Когато управляващият соленоид не е включен, помпата работи при пълен поток. В случай на повреда в управлението на помпата, системата за високо налягане е защитена от предпазен клапан (фиг. 13 до 15).

Снимка 16

Гориворазпределителна тръба под високо налягане (фиг. 16) - Прикрепена към главата на цилиндъра, тя разпределя горивото под високо налягане равномерно към инжекторите. Следните компоненти са прикрепени към тази тръба:

• Горивни инжектори;

• Сензор за налягане на горивото.

Снимка 17

Горивни инжектори (фиг. 17) - Системата за директно впръскване на гориво работи под високо налягане. Инжекторите са фиксирани към главата на двигателя с директен вход в горивната камера и налягането на горивото трябва да бъде по-високо от налягането на компресията на двигателя.

Инжекторите се управляват от ECM (контролен модул на двигателя), който доставя захранване с високо напрежение (65 волта в началото на впръскването) към всеки инжектор. Кондензатор натрупва и разрежда това напрежение, позволявайки на инжектора да се отвори първоначално, който се държи отворен за 12 волта.

Тези инжектори имат удължен фин връх, за да позволят ефективно охлаждане в горивната камера, а техните отвори генерират конусовидна форма на пръскане.

Образ

За да премахнете инжектора, използвайте специални инструменти, както е показано на фигура 18.

Снимка 19

Когато инсталирате отново инжектора, трябва да смените уплътнителните пръстени, за това използвайте специален инструмент, както е показано на фигура 19:

снимка 20

Фигура 20 показва използването на мултицет за измерване на задвижващото напрежение на инжектора в този тип система.

Сензор за налягане в горивния колектор за високо налягане - Указва на ECM (контролен модул на двигателя) налягането на горивото вътре в горивния колектор с високо налягане. Модулът за управление доставя референтно напрежение от 5 V и земята, получавайки от сензора обратен сигнал с променливо напрежение, наблюдавайки го, така че, когато налягането на разпределителната тръба се увеличава, напрежението на реакция ще бъде високо, ако налягането в колектора е ниско, напрежението на реакция на сензора също ще бъде ниско.

В повечето превозни средства, задвижвани от електронно впръскване на гориво, сензорът за налягане в колектора (името, дадено на сензора за налягане на горивото) не е жизненоважен за системата, т.е. в случай на загуба на информация или комуникация между сензора и контролния блок, автомобилът продължава да работи и стартира нормално.Блокът за управление приема аварийни параметри с ограничени скорости и мощност, така че автомобилът да не подведе водача. В повечето системи за директно впръскване системата за високо налягане започва да работи със същото налягане като линията за ниско налягане, т.е. от 3 до 6 BAR (фигури 21 и 22).

Снимка 23

Вентил за регулиране на налягането на горивото (фиг. 23) - Това е електромагнитен клапан, който контролира потока на горивото, което отива към връщането и, следователно, контролира налягането в линия за гориво под високо налягане. Той се управлява електронно от модула за управление на двигателя, който се основава на сигнала от сензора за налягане от колектора за гориво с високо налягане. В повечето от настоящите системи за директно впръскване, като мярка за безопасност, този клапан остава отворен, когато няма захранване, което означава, че ако не получава енергия, помпата за високо налягане няма да може да генерира налягане за системата, и горивото се връща в линията за ниско налягане.

Снимка 24

NOX Storage Catalyst - NOX Storage Catalyst (фиг. 24) се намира на същото място и има същата функция като обикновения трипътен основен катализатор. Когато системата работи в хомогенен режим с ламбда=1, отличителната черта е, че тя може да трансформира (редуцира) азотните оксиди в свободен азот и по този начин да защити околната среда от действието на вредни газове.

В хомогенните бедни и стратифицирани режими на работа, с ламбда по-голяма от 1, той вече не може да извършва тази трансформация (намаляване); с това ги съхранява до точката на насищане на катализатора; когато това състояние се открие от сензора за NOX, контролният блок на сензора за NOX информира модула за управление на двигателя и това за няколко секунди обогатява сместа, насърчавайки химическата реакция, която води до образуването на свободен азот от азотните оксиди.

Сензор за температурата на отработените газове - Друг сензор, който си струва да се спомене, е сензорът за температурата на отработените газове, който е от съществено значение за правилното функциониране на системата за директно впръскване. Това е един от сензорите, отговорни за позволяването на системата за впръскване да варира от хомогенни до лоши и стратифицирани хомогенни режими.

Инжекционната система превключва от хомогенен към обеднен и стратифициран хомогенен режим само ако температурата на отработените газове е между 250°C и 500°C.

По този начин наблюдаваме, че системата за директно впръскване на гориво насърчава икономия на гориво, повишена топлинна ефективност и намалени емисии на замърсители. Това беше постигнато благодарение на следните иновации:

• Повишено работно налягане в системата, което води до по-добро образуване на смес.

• Прецизен контрол на количеството и подходящия момент на впръскване на горивото, благодарение на използването на специфични инжектори, монтирани директно в горивната камера и управлявани директно от ECM, който използва сигнал с високо напрежение за бързото им отваряне

• Използване на технология за изгаряне на бедна смес, която предвижда, наред с други неща, че горенето се извършва главно около запалителната свещ. А останалата част от горивната камера е пълна с въздух и рециркулирани газове, намалявайки топлинните загуби през стените на цилиндъра.

В допълнение представяме основните му конструктивни характеристики; принцип на работа; режими на работа на системата и нейните основни компоненти, подчертавайки тяхното местоположение, работа и насочващи стойности, които могат да варират в зависимост от приложението.

Популярна тема