Системы управления наполнением цилиндров зарядом рабочей смеси

ОГЛАВЛЕНИЕ Управление наполнением цилиндров зарядом воздуха § § Обычные системы Система EGAS Регулируемые фазы газораспределения § § Регулирование фаз газораспределения за счет поворота распределительного вала Использование кулачков с разными профилями на распределительном валу Полновариантное газораспределение посредством распределительного вала Полновариантное газораспределение и изменение высоты подъема клапанов без использования распределительного вала Управляемое движение заряда Рециркуляция ОГ Динамический наддув § § § • • • Инерционный наддув Резонансный наддув Впускной трубопровод с изменяемой геометрией Изменение геометрии впускного трубопровода при инерционном наддуве Изменение геометрии впускного трубопровода при резонансном наддуве Изменение геометрии впускного трубопровода при инерционном и резонансном наддуве

Управление наполнением цилиндров зарядом воздуха Для сгорания топлива необходим кислород, который двигатель получает из подводимого воздуха. У двигателей с внешним приготовлением смеси, а также с непосредственным впрыскиванием топлива, создаваемый крутящий момент напрямую зависит от поступающей массы воздуха. Воздушным потоком, всасываемым в цилиндры, и тем самым наполнением цилиндра управляет дроссельная заслонка, находящаяся во впускном трубопроводе. Обычные системы Система EGAS

Обычные системы 1 -педаль газа 2 -тросовый привод либо система тяг 3 -дроссельная заслонка 4 -впускной тракт 5 -поток воздуха на впуске 6 -воздух, поступающий через обходной (байпасный) канал 7 -регулятор холостого хода 8 -электронный блок управления 9 -входные переменные (электрические сигналы)

Обычные системы Недостаток Регулирование подачей воздуха происходит в ограниченных пределах

Система EGAS (электронное управление дроссельной заслонкой) 1 -датчик положения педали газа 2 -электронный блок управления работой двигателя 3 -датчик углового положения дроссельной заслонки 4 -привод дроссельной заслонки (двигатель постоянного тока) 5 -дроссельная заслонка

Система EGAS (электронное управление дроссельной заслонкой) Преимущества Система EGAS позволяет добиться более оптимального состава смеси для обеспечения все более строгих требований по снижению токсичности ОГ.

Регулируемые фазы газораспределения Благодаря регулируемым фазам газораспределения можно влиять как на количество свежего заряда, так и на долю остаточных ОГ. Регулируемые фазы газораспределения позволяют вносить корректировки с учетом изменяемой частоты вращения коленчатого вала и различного наполнения цилиндров рабочей смесью.

Регулируемые фазы газораспределения Требование Обеспечение быстрого открытия и закрытия клапанов в строго определенный момент, оптимальный для каждого скоростного, нагрузочного и теплового режима.

Регулируемые фазы газораспределения Преимущества • Увеличение выходной мощности двигателя; • Благоприятная характеристика изменения крутящего момента (кривая) в широком диапазоне оборотов коленчатого вала; • Снижение выбросов вредных веществ с ОГ; • Уменьшение расхода топлива; • Снижение шумности двигателя.

Регулируемые фазы газораспределения • Регулирование фаз газораспределения за счет поворота распределительного вала • Использование кулачков с разными профилями на распределительном валу • Полновариантное газораспределение посредством распределительного вала • Полновариантное газораспределение и изменение высоты подъема клапанов без использования распределительного вала

Регулирование фаз газораспределения за счет поворота распределительного вала • Регулировка моментов открытия и закрытия впускного клапана на запаздывание • Регулировка моментов открытия и закрытия впускного клапана на опережение • Регулировка моментов открытия и закрытия клапана за счет поворота распределительного вала

Регулирование фаз газораспределения за счет поворота распределительного вала 1 -запаздывание открытия впускного клапана 2 -обычное открытие впускного клапана 3 -опережение открытия впускного клапана А-перекрытие клапанов

Использование кулачков с разными профилями на распределительном валу 1 -основной профиль на кулачке 2 -дополнительный профиль на кулачке

Полновариантное газораспределение посредством распределительного вала Изменение как высоты подъема клапана, так и фаз газораспределения а-минимальная высота подъема клапана в-максимальная высота подъема клапана

Полновариантное газораспределение и изменение высоты подъема клапанов без использования распределительного вала Электромагнитные исполнительные механизмы, управляемые дополнительным блоком управления. Преимущества • Максимальная степень свободы при регулировании фаз газораспределения; • Значительное снижение потерь на дросселирование смеси во впускном трубопроводе с очень малыми насосными потерями при газообмене; • Наилучшее наполнение цилиндров смесью с получением максимального крутящего момента; • Лучшее приготовление смеси, что позволяет уменьшить концентрацию вредных веществ в ОГ.

Полновариантное газораспределение и изменение высоты подъема клапанов без использования распределительного вала Недостатки • • повышенная инерционность большой расход энергии большие размеры высокая ударная нагрузка на седло клапана, вызывающая повышенный шум, • повышенные напряжения в клапанном приводе

Управляемое движение заряда • Выборочное введение в действие кулачков с разными профилями на одном распределительном валу; • Заслонка управления движением заряда

Управляемое движение заряда 1 -впускной трубопровод 2 -дроссельная заслонка 3 -заслонка управления движением заряда 4 -перемычка 5 -впускной клапан

Рециркуляция ОГ 1 -поступление свежего заряда воздуха 2 -дроссельная заслонка 3 -отвод части потока ОГ из выпускного коллектора 4 -блок управления двигателем 5 -клапан системы рециркуляции ОГ 6 -ОГ n-частота вращения коленчатого вала rl-коэффициент наполнения цилиндра воздухом

Рециркуляция ОГ Применение системы рециркуляции ОГ обеспечивает: • Ограничение эмиссии оксидов азота с ОГ • Снижение расхода топлива

Рециркуляция ОГ Требования Система рециркуляции ОГ должна работать точно и надежно, а также препятствовать образованию отложений, которые могут образовываться в системе выпуска при низких температурах ОГ.

Динамический наддув • Инерционный наддув • Резонансный наддув • Впускной трубопровод с изменяемой геометрией

Инерционный наддув 1 -цилиндр двигателя 2 -отдельная резонаторная трубка 3 -сборная камера 4 -дроссельная заслонка

Резонансный наддув 1 -цилиндр 2 -короткая впускная трубка 3 -резонансная камера 4 -резонансный впускной трубопровод 5 -сборная камера 6 -дроссельная заслонка А, В-группы цилиндров

Впускной трубопровод с изменяемой геометрией 1 -система с резонансным наддувом 2 -система с обычным впускным трубопроводом

Впускной трубопровод с изменяемой геометрией При помощи специальных заслонок можно производить: • Регулирование длины резонаторных впускных трубок; • Изменение длины или диаметра резонаторных трубок; • По выбору - отключение одной из отдельной впускной трубки на цилиндр из системы нескольких трубок; • Изменение объемов накопителей.

Впускной трубопровод с изменяемой геометрией • Изменение геометрии впускного трубопровода при инерционном наддуве • Изменение геометрии впускного трубопровода при резонансном наддуве • Изменение геометрии впускного трубопровода при инерционном и резонансном наддуве

Изменение геометрии впускного трубопровода при инерционном наддуве а – геометрия впускного трубопровода при закрытой заслонке в - геометрия впускного трубопровода при открытой заслонке 1 – переключающая заслонка 2 – сборный резервуар (накопитель) 3 – длинная узкая резонирующая впускная трубка при закрытой переключающей заслонке 4 – короткая широкая резонирующая впускная трубка при открытой переключающей заслонке

Изменение геометрии впускного трубопровода при резонансном наддуве С открытием резонансной заслонки подключается дополнительный резонансный впускной трубопровод, таким образом изменяется частота собственных колебаний системы впуска. Этим улучшается наполнение цилиндра в нижнем диапазоне частот вращения коленчатого вала.

Изменение геометрии впускного трубопровода при инерционном и резонансном наддуве • • • 1 – цилиндр 2 – резонирующая впускная трубка (короткая) 3 – резонансная камера 4 – резонансный впускной трубопровод 5 – сборный резервуар (накопитель) 6 – дроссельная заслонка 7 – переключающая заслонка А, В – группы цилиндров а – условия работы впускного трубопровода при закрытой переключающей заслонке в - условия работы впускного трубопровода при закрытой переключающей заслонке