Оптимальное управление двигателем в поле эксплуатационных режимов

Однако при качественном регулировании уменьшение подачи топлива при неизменном наполнении рабочей полости воздушным зарядом существенно (в 5 .6 раз) повышает коэффициент избытка воздуха, что делает невозможным сгорание такой горючей смеси при традиционном способе ее воспламенения. Поэтому переход к качественному или частично качественному регулированию обычно связан с использованием специальных способов воспламенения и сжигания бедных смесей. В частности, определенные возможности в этой области имеют способы расслоенного и разделенного смесеобразования.

Частично качественное регулирование мощности использовано в двигателях с непосредственным впрыскиванием бензина. Системы непосредственного впрыскивания работают по сложной программе компьютерного управления. Основным управляющим параметром является положение педали подачи топлива. В зависимости от него устанавливается угол открытия дроссельной заслонки, изменяется давление впрыскивания топлива, регулируются фазы газораспределения и моменты впрыскивания и зажигания. Может изменяться и энергия искрового разряда.

Так, например, в двигателе Peugeot при полной подаче топлива давление впрыскивания увеличивается до 10 МПа, а на режиме холостого хода снижается до 7 МПа. На переходных режимах это давление падает до 3 МПа.

При послойном смесеобразовании на частичных нагрузках, когда в зоне свечи сосредоточена обогащенная часть заряда, а на периферии камеры сгорания отношение «воздух-топливо» увеличивается до 30:1, энергия искрового разряда возрастает до 100 мДж.

При полной нагрузке, когда за счет более раннего впрыскивания топлива образуется достаточно равномерная горючая смесь, близкая по своему составу к стехиометрической, энергия искрообразования снижается до 50 мДж. Используется также увеличение количества остаточных газов на режимах, наиболее опасных с точки зрения образования оксидов азота.

Регулирование общего избытка воздуха осуществляется за счет автономного управления дроссельной заслонкой. При полной подаче топлива (педаль управления подачей нажата полностью) дроссельная заслонка открыта, что обеспечивает образование стехиометрической смеси. На режиме холостого хода дроссельная заслонка открывается на 20 градусов относительно ее закрытого состояния, что значительно превышает степень открытия заслонки в традиционных схемах на этом режиме. Правда, как было уже указано выше, качественное регулирование усложняет работу трехкомпонентных нейтрализаторов, которые переводятся на режим накопления и периодической разовой нейтрализации оксидов азота.

В связи с этим появились конструкции (например, двигатели SAAB), которые позволяют применить своеобразное качественное регулирование. В этих двигателях осуществляется управляемое горение SAAB Combustion Control (SCC) при непосредственном впрыскивании бензина, регулируемых фазах газораспределения и двух различных искровых зазорах между электродами [ ].

Впрыскивание топлива осуществляется с помощью сжатого воздуха форсункой в конце выпуска в период перекрытия клапанов. Вследствие повышенного давления в цилиндре часть топлива, смешанного с отработавшими газами, выбрасывается через открытые клапаны как в выпускную, так и во впускную систему. Начавшееся после верхней мертвой точки (ВМТ) «всасывающее» движение поршня возвращает эти «выбросы» в цилиндр, а после закрытия выпускного клапана в рабочую полость поступает тройная смесь из топлива, воздуха и отработавших газов, причем количество воздуха в ней увеличивается в зависимости от изменяемой продолжительности открытия впускного клапана. В средней части процесса сжатия в цилиндр подается дополнительный воздух, обеспечивающий турбулизацию заряда с целью создания благоприятных условий для воспламенения и сгорания топлива.