Особливості діагностування систем керування дизельними двигунами внутрішнього згорання

Особливості діагностування систем керування дизельними ДВИГУНАМИ ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРАННЯ

1. Загальні відомості про системи керування дизельними ДВЗ

Дамо порівняльну характеристику дизельних та бензинових двигунів з експлуатаційних показників.

Щодо паливної економічності - бензинові двигуни перетворюють до корисної роботи лише 25% теплоти, яка утворюється при згорянні палива. Дизельний двигун перетворює до корисної роботи біля 35% теплової енергії завдяки більш високому термічному коефіцієнту корисної дії. Це визначає перевагу дизельних двигунів над бензиновими.

Бензинові двигуни мають меншу відносну вагу, низьку шумність, більшу приємістість та швидкісний діапазон обертання до 8000 хв^-1. Дизельні двигуни працюють на обертах не вище за 5000 хв^-1, мають підвищену шумність у всьому діапазоні робочих режимів. За цими показниками бензинові двигуни є більш переважними, особливо при застосуванні у легкових автомобілях та малих вантажівках, які експлуатуються в умовах міста.

Дизельні двигуни працюють з більш високими ступенями стиску ніж бензинові завдяки відсутності детонаційних процесів при різному складі паливної суміші. Ці передумови передбачають застосування дизельних двигунів на вантажівках значної потужності.

Дизельні двигуни не вимагають застосування системи примусового запалювання паливної суміші, але потребують відносно коштовної системи паливоподачі. За вартістю виробництва бензинові двигуни є більш переважними. Слід додати, що застосування на бензинових двигунах системи упорскування палива значно зменшує різницю вартості на виробництво двигунів обох типів.

Дизельні двигуни здатні забезпечувати максимальний крутний момент у широкому діапазоні швидкісних режимів, що визначає їх більшу пристосованість до робочих режимів. Завдяки низькій летності дизельного палива двигун є більш переважним з боку пожежної безпеки.

Концентрація СО-складової у відпрацьованих газах дизельних двигунів значно менша, ніж у бензинових двигунах завдяки використанню більш збідненої суміші. Однак кількість викидів вуглеводнів, оксидів азоту та сажі у дизельних двигунах вище ніж у бензинових. Удосконалення конструкції камер згоряння та паливної апаратури дизельних двигунів поліпшує склад відпрацьованих газів. Таким чином, з боку токсичності вихлопу та забруднення навколишнього середовища дизельні та бензинові двигуни розглядаються як альтернативні.

Основною класифікаційною ознакою дизельних двигунів є спосіб упорскування палива. За цією ознакою розрізняють двигуни з упорскуванням палива у розділену камеру згоряння та з впорскуванням палива безпосередньо у циліндр.

У конструкціях з розділеною камерою впорскування палива здійснюється в окрему (вихрову) камеру, яка розташована у головці блоку циліндрів і має сполучення з основною камерою згоряння (циліндром) через канал надходження паливної суміші. Основна камера згоряння, як правило виконана у верхній частині поршня. Така система утворення паливної суміші забезпечує поступове згоряння палива, дозволяє форсувати частоту обертання двигуна.

Коли поршень переміщується до ВМТ, повітря із основної камери через канал сполучення витискується у вихрову камеру. Тангенційна спрямованість каналу викликає турбулентний рух повітря у вихровій камері. Паливна форсунка, яка теж сполучена з розділеною камерою, впорскує паливо через сопловий отвір в турбуленізований потік повітря. Це спричиняє швидке випарювання палива, утворюючи паливну суміш. В результаті адіабатичного процесу суміш спалахує та швидко підвищує тиск. Напівзгоріта суміш витискується через канал в основну камеру згоряння, підвищуючи турбулентність потоку та викликаючи додаткове розширення при її догорянні. Таким чином теплова енергія у формі підвищення тиску в зачиненому об'ємі перетворюється в механічну енергію поступового руху поршня (вниз від ВМТ).

В конструкціях з безпосереднім упорскуванням паливна форсунка розташована у голівці блоку циліндрів над камерою згоряння у поршні. Робочий процес відбувається аналогічним чином, але тільки в межах основної камери згоряння, яка одночасно виконує функцію вихроутворювача.

Щоб оптимізувати роботу дизельного двигуна за критеріями токсичності та паливної економічності застосовуються різні способи: каталітичне допалювання палива (каталітичні нейтралізатори); рециркуляція відпрацьованих газів (система EGR); дозування палива та керування кутом випередження впорскування (системи EDIC, EDC); полегшення пуску двигуна (система передпускового підігріву).

Для полегшення пуску дизельного двигуна застосовуються свічки накалювання, які підключаються до напруги АКБ через замок запалювання. Струм через свічки накалювання виникає, тільки якщо замок запалення знаходиться у положенні передпускового підігріву або стартерного режиму. Однією з важливих функцій, яку виконують електронні та мікропроцесорні системи керування дизельним двигуном, є оптимізація часу передпускового підігріву (часу включеного стану свічок накалювання) на основі інформації (сигналів з датчиків) про температурний стан двигуна, палива та повітря.

Системи керування свічками накалювання можуть бути реалізовані за декількома схемними рішеннями:

1. Для сигналізації увімкнення свічок запалювання (коли система працює) та можливості пуску двигуна (коли можна вмикати стартер) використовується сигналізатор на панелі приладів.

2. Застосовується дистанційне реле керування (вмикання) свічками накалювання для розвантаження контактів замка запалювання.

3. Використовується таймер, який забезпечує фіксований час підігріву двигуна, виконуючи вимикання свічки накалювання в автоматичному режимі.

4. На основі сигналу з датчика температури охолоджуючої рідини (температурний стан ДВЗ) ЕБК визначає необхідність підігріву двигуна та обмежує струм свічок накалювання в разі необхідності.

5. На основі сигналів з датчиків температури оточуючого повітря та температури охолоджуючої рідини ЕБК визначає час накалювання свічок залежно від температури в моторному відсіку.

6.Використовуються резистори в колах живлення свічок накалювання для стабілізації струму при зниженні рівня напруги АКБ.

7. Застосовуються плавкі та біметалеві запобіжники (автоматичні вимикачі) на випадок коротких замикань в колах свічок накалювання.

Принципи побудови мікропроцесорних систем керування ДВЗ однакові для дизельних і бензинових двигунів. Характерними рисами системи керування дизельними двигунами є відсутність елементів системи запалювання (модуль запалювання, свічки запалювання); наявність елементів системи полегшення пуску (факельні свічки, свічки накалювання); наявність паливного насоса високого тиску (ПНВТ), який одночасно виконує функції і об'єкта керування, і виконавчого пристрою. На даний час існує багате розмаїття систем керування дизельними двигунами (табл. 1).

В таблиці наведено перелік тільки мікропроцесорних систем керування паливоподачею дизельних двигунів, в яких передбачено (втілено) систему самодіагностики (СД). В таблиці також наведені приклади застосування систем керування до окремих марок автомобілів та двигунів.

Таблиця 1