Система зажигания дизельного двигателя: Принцип работы и устройство дизельного двигателя

Содержание

Система зажигания двигателя – устройство, регулировка + видео » АвтоНоватор

Система зажигания двигателя обеспечивает с помощью искры своевременное воспламенение смеси, из горючего и воздуха, которая попадает в камеру сгорания. Однако это необходимо для бензиновых авто, с дизельными машинами все иначе. В них воздух и топливо попадают в цилиндры отдельно, причем воздух сильно сжимается и соответственно нагревается (температура может достичь 700 С), таким образом, происходит самовоспламенение. Значение этой системы для обоих видов моторов вкратце понятно, но также немногословно описать ее установку будет непросто, поэтому посвятим ей нашу статью.

Система зажигания двигателя – отличие «дизеля» от бензинового мотора

Из-за указанных различий в самом процессе воспламенения бензинового и дизельного топлива в двигателе, можно отметить разницу и в строении зажигания. Очевидно хотя бы то, что такой системы, как в бензиновом авто, состоящей из прерывателя-распределителя, коммутатора или же датчиков импульсов, в дизельной машине нет. Однако зимой иногда с трудом удается завести дизельный движок, из-за того, что воздух слишком холодный, поэтому устанавливают специальную систему предварительного подогрева, чтобы увеличивать температуру воздуха в камере сгорания.

Можно сказать, что установка зажигания на дизельном двигателе – это не что иное, как выбор угла опережения впрыска горючего. А достигается это регулированием положения поршня, в момент впрыскивания «дизеля» в цилиндр. Это очень важно, так как при неправильном выборе угла впрыскивание будет несвоевременным, и, как следствие, топливо не будет сгорать до конца. А это негативно отразится на слаженной работе цилиндров.

Допустив незначительную ошибку, всего-то в один градус, можно спровоцировать выход из строя всего силового агрегата, из-за чего потребуется капитальный ремонт.

Система зажигания дизельного двигателя – устройство и принцип регулировки

Подытоживая, можно сказать, что система зажигания дизельного двигателя включает насос высокого давления (ТНВД), посредством которого и происходит ввод горючего в камеру сгорания. Современные автомобилисты находят в таком устройстве системы эффективность и экономичность расхода топлива, поэтому дизельные моторы становятся более популярными. Именно из-за увеличивающегося числа пользователей мы решили приоткрыть секреты обслуживания описанной системы зажигания.

Если в автомобиле стоит дизельный силовой агрегат с механической топливной аппаратурой, то регулировать угол опережения впрыска можно посредством поворота насоса вокруг своей оси. Еще можно поворачивать зубчатый шкив относительно ступицы. Если же ТНВД и зубчатый шкив жёстко закреплены, тогда регулировка происходит только за счет углового сдвига зубчатого шкива распределительного вала. Но это все лирика, пора перейти к действиям.

Регулировка зажигания дизельного двигателя – инструкция для решительных

Регулировка зажигания дизельного двигателя может производиться и самостоятельно. Для начала следует поднять крышку капота и зафиксировать ее на опорной стойке. Сверху слева на задней части двигателя необходимо найти маховик (массивное колесо), на корпусе кожуха которого расположено механическое устройство. Шток этого устройства требуется сначала приподнять и развернуть на 90 градусов, затем опустить в прорезь, которая находится на корпусе.

Теперь снимите грязезащитный щиток, для этого на кожухе маховика ключом 17 мм нужно открутить два болта (проще подобраться к этому месту из-под машины). В отверстие маховика через прорезь кожуха следует вставить металлический стержень и поворачивать коленвал двигателя. Направить его нужно слева направо, пока его ход не будет застопорен штоком фиксатора сверху.

Теперь самое время посмотреть на вал привода насоса для горючего, он расположен сверху от развала блока цилиндров (ось, от которой ряды цилиндров расходятся). Если установочная шкала приводной муфты (фланца, который служит для передачи вращений от приводного вала) ТВНД повернута вверх, то в этом случае риску на фланце топливного насоса следует совместить с нулевой меткой привода и затянуть два крепежных болта. Если установочная шкала приводной муфты не повернута вверх, тогда потребуется приподнять стопор, а коленвал двигателя повернуть на один оборот, и следом все вышеперечисленные действия необходимо повторить в том же порядке.

Как только болты приводной муфты затянули, нужно поднять вверх стопор маховика, повернуть на 90 градусов и опустить в паз. На кожухе маховика снизу можно вернуть на свое место грязезащитный щиток (крепится болтами). Теперь капот автомобиля пора закрыть, работа закончена. Остается завести автомобиль и проверить четкость срабатывания системы.

Оцените статью:

Поделитесь с друзьями!

Система зажигания инжекторного и дизельного двигателя автомобиля: виды (контактная и другие)

Эффективная работа автомобильного двигателя достигается только за счет нормальной работоспособности основных систем и узлов. Одной из таковых является система зажигания. Какие функции она выполняет, какие существуют виды СЗ, из каких механизмов и элементов она состоит? Ответы на эти и многие другие вопросы вы можете найти ниже.

Содержание

[ Раскрыть]

[ Скрыть]

Характеристика системы зажигания двигателя

Автомобильные бензиновые инжекторные и дизельные моторы не могут работать при неисправностях в работе системы зажигания. Если хотя бы один составляющий элемент СЗ по каким-то причинам выходит из строя, это приведет к некорректной работе мотора в целом. Для начала рассмотрим основные характеристики СЗ, начнем с предназначения.

Предназначение и функции

Предназначение СЗ заключается в подаче высоковольтного разряда (искры) на свечи в определенный так работы двигателя автомобиля. В частности, речь идет о бензиновых силовых агрегатах. Что касается дизельных моторов, то в данном случае под зажигание подразумевают момент впрыска горючего и такт сжатия.

Виды

Если с назначением все понятно, то перейдем к видам:

  1. Контактные СЗ, в данном случае процесс управления за процедурой накопления и распределения высоковольтного разряда по цилиндрам производится с помощью распределительного механизма. Более совершенствованные контактные СЗ стали транзисторными, в них в первичной цепи катушки используется специальный транзисторный коммутатор.
  2. Бесконтактные СЗ. В таких системах управление зарядом осуществления с помощью транзисторного коммутатора, который взаимодействует с бесконтактным датчиком Холла. Многоискровое коммутаторное устройство используется в качестве прерывателя, а процесс распределения энергии производится с помощью механического распределительного узла.
  3. Электронные СЗ. В таких системах применяются специальные управляющие модули, которые осуществляют накопление и дальнейшее распределение разряда одно- или двухконтурной СЗ.

Конструкция

Теперь перейдем к вопросу конструкции СЗ:

  1. Основным элементом считается источник питания, используется батарейное устройство (АКБ), а также генераторный узел. Первый применяется для запуска мотора, а второй — для питания оборудования во время езды.
  2. Выключатель, то есть замок, в который водитель вставляет ключ. Этот механизм используется для подачи напряжения на электросеть авто, а также на втягивающее реле стартерного узла.
  3. Катушка или модуль зажигания. Этот элемент используется непосредственно для накопления, а также дальнейшего преобразования электрической энергии в высоковольтный разряд. Накопители могут быть емкостными или индуктивными.
  4. Не менее важный элемент — это свечи. Эти элементы представляют собой устройства, оснащенные электродами, их количество может варьироваться в зависимости от типа свечей и их производителя. На центральной части конструкции расположен специальный проводниковый элемент.
  5. Механизм распределения. Его предназначение заключается в подачи высоковольтного заряда на определенный цилиндр в определенное время, то есть в самый оптимальный момент. Такие механизмы состоят из распределительных устройств (трамблеров), коммутаторов и управляющих модулей, но их состав может быть разным в зависимости от типа СЗ.
  6. Высоковольтные провода. По сути, это одножильный кабель, оснащенный надежной изоляцией. Проводник, расположенный внутри изоляции, может быть выполнен в виде спирали, это позволят предотвратить образование помех в радиодиапазоне.

Принцип работы и порядок зажигания

Как работает СЗ:

  1. На первом этапе происходит накопление электрической энергии, а также дальнейшая подача заряда нужного уровня.
  2. Далее, осуществляется преобразование накопленной энергии в высоковольтный разряд.
  3. На следующем этапе осуществляется распределение заряда по цилиндрам. Здесь же следует упомянуть о порядке. Порядок зажигания — это процесс подачи заряда на определенные цилиндры, данный параметр определяется производителем для каждого конкретного автомобиля. К примеру, в отечественных ВАЗ 2109 порядок такой — сначала заряд подается на первый цилиндр, затем на третий, четвертый, а потом на второй.
    В Газелях порядок немного другой — сначала в работу вступает первый цилиндр, затем второй, потом четвертый и третий. Если вам нужно точно узнать о порядке работы цилиндров, уточните эту информацию в сервисной книжке.
  4. Далее, с помощью свечей в цилиндрах образовывается искра.
  5. На завершающем этапе осуществляется возгорание топливовоздушной смеси, что приводит к запуску силового агрегата (автор видео — Михаил Нестеров).

Следует отметить, что на каждом из этапов важно, чтобы все компоненты системы работали слаженно, только это позволит добиться наиболее эффективной работы.

Характерные неисправности зажигания двигателя

Поскольку по своей конструкции СЗ — это достаточно сложная система, выход из строя одного из ее компонентов может привести к невозможности запуска мотора.

Если двигатель не запускается, причины могут быть следующими:

  1. Окислились контакты на прерывателе, возможно, между ними отсутствует зазор. В данном случае люфт следует отрегулировать, а сами контакты качественно очистить.
  2. Произошло замыкание на массу конденсаторного элемента или проводки контактов. Замыкание необходимо устранить для ликвидации неисправности, а конденсаторный компонент — поменять на работоспособный. Также причина может заключаться в его пробое.
  3. Произошел обрыв в электроцепи высоковольтного напряжения катушки, на ней могла появиться трещина. В данном случае катушка подлежит замене.
  4. В некоторых случаях причина кроется в неправильной установке момента, тогда его следует проверить и при необходимости — отрегулировать.
  5. Еще одна проблема — не включается замок, она актуальна для авто с замком, в машинах, где запуск мотора осуществляется путем нажатия на кнопку, такой проблемы не бывает. Необходимо полностью снять и разобрать механизм, зачистить его, а если нужно — поменять контактную группу (автор видео — канал Мир Матизов).

Если силовой агрегат функционирует неустойчиво на небольших и средних оборотах, причины могут быть такими:

  1. На крышке трамблера появилась трещина, загрязнился роторный механизм. Устройство необходимо протереть, а если трещина серьезная — то крышка подлежит замене.
  2. Заедает уголек крышки или этот компонент износился. Если есть возможность, то заедание следует устранить, а уголек можно поменять.
  3. Перегорело сопротивление, неисправность решается путем замены.
  4. Еще одна причина — пробой изоляции высоковольтных проводов. Неисправность нельзя решить путем дополнительного изолирования провода изолентой, это не тот случай. Нужно точно убедиться в том, что пробой имеет место, если есть необходимость, провод следует поменять.
  5. На свечах по каким-то причинам уменьшился или увеличился зазор, также сами свечи могли замаслиться. Если проблема в зазоре, то его следует отрегулировать. В том случае, если электроды перегорели, то свечи подлежат замене. Проблема замасливания решается путем очистки свечей, но также следует определить причину, по которым это произошло.
  6. Произошло подгорание распределительной пластины роторного механизма. В данном случае пластина подлежит очистке.

Фотогалерея «Неисправности СЗ»

Может быть такое, что мотор не позволяет развивать полную мощность, при этом нет приемистости двигателя, в некоторых случаях проблема может сопровождаться стуком поршневых колец.

Причины:

  1. На прерывательном механизме ослабла пружина подвижного контакта, можно попытаться произвести регулировку ее натяжения либо просто поменять.
  2. Выставлено позднее или ранее зажигание, необходимо его отрегулировать.
  3. Произошли перебои в образовании искры между электродами. Такая проблема, как правило, требует полной замены вышедшей из строя свечи.
  4. Если причина неисправности заключается в износе подшипниковых элементов прерывателя распределителя, то эти детали также полежат замене, поскольку отремонтировать их не получится.
  5. Проблема может быть обусловлена износом втулки подвижного контакта на прерывательном механизме. Необходимо произвести диагностику, а если есть необходимость, полностью поменять стойку с контактами.

Загрузка ... Загрузка …

Видео «Самостоятельно чистим свечи»

Как в домашних условиях произвести очистку свечей зажигания — подробная инструкция с описанием основных нюансов приведена в ролике ниже (автор видео — Oleg Ars).

Система зажигания дизельного двигателя

Система зажигания двигателя – устройство, регулировка + видео

Система зажигания двигателя обеспечивает с помощью искры своевременное воспламенение смеси, из горючего и воздуха, которая попадает в камеру сгорания. Однако это необходимо для бензиновых авто, с дизельными машинами все иначе. В них воздух и топливо попадают в цилиндры отдельно, причем воздух сильно сжимается и соответственно нагревается (температура может достичь 700 С), таким образом, происходит самовоспламенение. Значение этой системы для обоих видов моторов вкратце понятно, но также немногословно описать ее установку будет непросто, поэтому посвятим ей нашу статью.

Из-за указанных различий в самом процессе воспламенения бензинового и дизельного топлива в двигателе, можно отметить разницу и в строении зажигания. Очевидно хотя бы то, что такой системы, как в бензиновом авто, состоящей из прерывателя-распределителя, коммутатора или же датчиков импульсов, в дизельной машине нет. Однако зимой иногда с трудом удается завести дизельный движок, из-за того, что воздух слишком холодный, поэтому устанавливают специальную систему предварительного подогрева, чтобы увеличивать температуру воздуха в камере сгорания.

Можно сказать, что установка зажигания на дизельном двигателе – это не что иное, как выбор угла опережения впрыска горючего. А достигается это регулированием положения поршня, в момент впрыскивания «дизеля» в цилиндр. Это очень важно, так как при неправильном выборе угла впрыскивание будет несвоевременным, и, как следствие, топливо не будет сгорать до конца. А это негативно отразится на слаженной работе цилиндров.

Допустив незначительную ошибку, всего-то в один градус, можно спровоцировать выход из строя всего силового агрегата, из-за чего потребуется капитальный ремонт.

Подытоживая, можно сказать, что система зажигания дизельного двигателя включает насос высокого давления (ТНВД), посредством которого и происходит ввод горючего в камеру сгорания. Современные автомобилисты находят в таком устройстве системы эффективность и экономичность расхода топлива, поэтому дизельные моторы становятся более популярными. Именно из-за увеличивающегося числа пользователей мы решили приоткрыть секреты обслуживания описанной системы зажигания.

Если в автомобиле стоит дизельный силовой агрегат с механической топливной аппаратурой, то регулировать угол опережения впрыска можно посредством поворота насоса вокруг своей оси. Еще можно поворачивать зубчатый шкив относительно ступицы. Если же ТНВД и зубчатый шкив жёстко закреплены, тогда регулировка происходит только за счет углового сдвига зубчатого шкива распределительного вала. Но это все лирика, пора перейти к действиям.

Позднее или раннее зажигание — как определить, признаки на дизеле, симптомы на инжекторе, газу и прочие варианты » АвтоНоватор

Раннее или позднее зажигание. Что лучше? Лучше всего — оптимальное. А вот первые два случая могут принести владельцу автомобиля немало головной боли и потраченных нервов, ибо определить неполадку не так-то просто. Во всём есть свои нюансы, которые необходимо рассмотреть поближе.

Коротко о зажигании

Для начала надо поговорить о зажигании в общем, чтобы понимать, что именно надо настраивать. На бензиновых двигателях внутреннего сгорания существует ряд компонентов, ответственных за надлежащую и своевременную подачу напряжения на свечу, дабы последняя могла дать необходимую искру для воспламенения топливной смеси. Компоненты эти объединены в механизм под названием «трамблёр» или «прерыватель-распределитель», который в свою очередь установлен на блоке цилиндров двигателя, и вал трамблёра приходит в движение от распредвала двигателя. Вал трамблёра оснащён кулачками, основной задачей которых является размыкание цепи в нужный момент, после чего идёт возникновение искры на свече.

Чтобы мотор автомобиля давал желаемую мощность, возникновение искры в цилиндре должно совпадать с моментом максимально эффективного использования всей энергии сжатой топливной смеси. Когда искра подаётся с опережением, то энергия воспламенённых газов некоторое время будет работать навстречу движению поршня. В случае запоздавшей искры энергия уже идёт «вдогонку» уходящему поршню и не реализует себя в полной мере.

Одним из главных недостатков трамблёра является его механический износ и, соответственно, влияние этого процесса как на качество, так и на время подачи искры. Это может заметно сказываться на функционировании мотора и требовать вмешательства в его работу и настройку.

Система зажигания

Наглядная схема и устройство системы зажигания в бензиновом двигателе

Симптомы и признаки раннего

  • Чрезмерная детонация (дефект поршня, разрушение шатунов).
  • Хорошо слышимый звук стука в двигателе (повышенный износ).
  • Потеря мощности (особо заметная на малых оборотах).
  • Увеличенный расход топлива.

Симптомы и признаки позднего

  • Потеря мощности.
  • Плохой запуск (из-за чего страдает аккумулятор).
  • Повышенный расход топлива.
  • Перегрев двигателя (может вообще заклинить).

Приятного мало что в первом, что во втором случае. Тем не менее некоторые автолюбители (в частности, владельцы отечественных автомобилей) ставят позднее зажигание при старте и прогреве мотора. Другие же делают зажигание немного ранним (на 1 риску), что ведёт к заметно улучшенной динамике на повышенных оборотах. Только вот в последнем случае на низких оборотах как следствие будет наблюдаться проседание мощности. Так что всё на свой страх и риск.

Если стоит ГБО (автомобиль на газу)

Основная причина установки газобаллонного оборудования на автомобиль — снижение затрат на топливо. Газ выходит практически в два раза дешевле высокооктанового бензина, и для многих это является весомым доводом к установке ГБО. Но есть пару моментов, на которые стоит обратить внимание. Полностью на газ перейти не получится, и необходимость в бензине всегда остаётся (прогрев, работа при повышенных нагрузках или просто газ закончился). Кроме того, газ расходуется быстрее и обладает повышенным октановым числом, из-за чего топливно-воздушная смесь может догорать на стадии выпуска и оказывать негативное термическое воздействие на выпускной тракт. Так что оптимизация зажигания и процесса горения топливной смеси на автомобилях ГБО является одной из основных задач к решению, а правильная настройка оборудования поспособствует ещё большей экономии топлива.

Немного о дизелях

Приведённые выше симптомы на бензиновом двигателе во многом характерны и для дизельных моторов. Правда, причины ввиду иного принципа работы в данном случае надо искать в другом.

Основным отличием дизельного двигателя от бензинового является способ поджига топлива. В дизеле это происходит за счёт самовоспламенения солярки, вступающей в контакт с находящимся в цилиндре сильно сжатым и разогретым воздухом.

Регулировка зажигания в дизелях заключается в выставлении нужного угла опережения впрыска дизтоплива, которое должно подаваться точно в пиковый момент такта сжатия. В случае неверно выставленного угла впрыск получается несвоевременным. Это ведёт к неоптимальному сгоранию топливно-воздушной смеси и дисбалансу двигателя.

Так что в дизельных моторах основным элементом системы зажигания можно считать топливный насос высокого давления (ТНВД). Вместе с дизельными форсунками именно он отвечает за дозировку и подачу топлива в цилиндры.

Топливная система дизеля

Схема и основные узлы топливной системы в дизельных двигателях

Диагностика и устранение проблем

Компьютерная диагностика автомобиля

Будет лучше, если автомобиль на гарантии проверят официальные представители

Как проверить на карбюраторном двигателе

Перечень необходимого оборудования прост:

  • стробоскоп,
  • тахометр (если у автомобиля нет такового на приборной панели),
  • гаечный ключ на «10».
Видео по настройке зажигания на примере автомобиля ВАЗ 2109

Как определить на инжекторе

В данном случае зачастую всё упирается в электронику и решается программированием электронного блока управления (ЭБУ). В результате эксплуатации автомобиля в памяти ЭБУ со временем могут накапливаться различные ошибки. Со временем они могут привести к сбоям прошивки и некорректной работе двигателя, в том числе и системы зажигания. Необходимо лишь наличие специального оборудования для выявления, сброса накопленных ошибок и перепрошивки «мозгов» автомобиля. К сожалению, такая работа вряд ли под силу новичкам.

Программатор ЭБУ

Процесс настройки и калибровки электронного блока управления (ЭБУ)

Нередко причина может заключаться в датчике детонации, на основании данных которого инжектор регулирует впрыск топлива в цилиндры. Выход его из строя повлечёт за собой и неверную работу инжектора.

Какие действия эффективны на дизельном моторе

Можно попробовать выставить угол впрыска по меткам через смещение топливного насоса. Метод больше рассчитан на дизельные моторы с механической топливной аппаратурой. Но меток может и не быть, так что в таком случае придётся выставлять угол опытным путём. Надо будет снять трубку высокого давления с одной из форсунок, после чего надеть на неё прозрачную трубку. Следующим шагом будет замер верхней границы топлива в трубке при включении зажигания и проставка на шкиве соответствующей метки. Далее выставляются по меткам коленчатый и распределительный валы.

Регулировка момента впрыска на дизеле (видео)

На автомобилях с ГБО

Здесь есть два пути решения:

  • Увеличить степень сжатия, тем самым ускорив скорость горения газовоздушной смеси.
  • Смещение угла опережения в сторону более раннего.

Второй проще в реализации и менее затратен. Достигается путём установки вариатора угла опережения зажигания, подключаемого к датчику положения коленвала с последующей корректировкой его данных на заданную величину. Попутно вариатор подключается к газовому клапану и работу свою начинает лишь при запуске ГБО, дабы не вмешиваться, когда двигатель работает на бензине. Смещение угла приведёт к более раннему зажиганию газовоздушной смеси, что позволит ей успеть сгореть до открытия выпускных клапанов, оградив тем самым от излишнего термического воздействия те же клапана и катализатор.

вариатора угла опережения зажигания

Устройство для смещения угла зажигания на более раннее при наличии ГБО

Проблемы с зажиганием, независимо от того, раннее оно или позднее, хорошего ничего не сулят. Возможно, небольшие отклонения кто-то не будет считать критичными, но всё равно повышенный износ двигателя, его разбалансировка со временем дадут о себе знать, и работы будет не в пример больше. Если чувствуете, что собственных сил и понимания вопроса недостаточно, лучше обратитесь за помощью к квалифицированным специалистам.

Александр Черноморченко
Приветствую! Зовут меня Александр. Мне 34 года. По образованию — инженер морского транспорта.

Оцените статью:

Поделитесь с друзьями!

Контроль выбросов двигателя

Контроль выбросов двигателя

W. Addy Majewski, Hannu Jääskeläinen

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Увеличение количества дизельных двигателей создало давление на контроль выбросов твердых частиц и NOx из дизельного топлива. Первоначальный прогресс в борьбе с выбросами дизельного топлива был достигнут за счет технологий двигателей, включая изменения в конструкции камеры сгорания, улучшенные топливные системы, охлаждение наддувочного воздуха и особое внимание к расходу смазочного масла.Нормы выбросов, введенные в период 2005-2010 годов, дополнительно требуют использования методов нейтрализации выхлопных газов на новых дизельных двигателях. Эти методы включают дизельные фильтры твердых частиц, катализаторы СКВ с мочевиной и адсорберы NOx.

Введение

В современных двигателях внутреннего сгорания за образование и сокращение загрязняющих веществ отвечают две основные системы:

  • система сгорания и
  • система нейтрализации выбросов .

Система сгорания включает камеру сгорания, ее форму и характеристики, такие как состав заряда, движение заряда и распределение топлива. Здесь образуются такие загрязнители, как NOx, CO и PM, а также происходит неполное окисление топлива. На то, что происходит в системе сгорания, сильно влияют другие системы двигателя, такие как система управления впускным зарядом и система впрыска топлива. Фактически, основная цель этих вторичных систем — влиять на то, что происходит в процессе сгорания.Доступны многочисленные варианты ограничения образования загрязняющих веществ в системе сгорания. После того, как выхлопные газы покидают систему сгорания, их состав практически замораживается до тех пор, пока не попадет в систему доочистки выхлопных газов (ATS, также сокращенно EAT или EATS), где может быть реализовано дальнейшее сокращение загрязняющих веществ, а также там, где вторичные выбросы, такие как N 2 O, Могут происходить NO 2 и NH 3 .

Система доочистки состоит из каталитических реакторов, которые пытаются еще больше снизить загрязнение.В некоторых случаях, например, в двигателях со стехиометрическим искровым зажиганием (SI), одного трехкомпонентного катализатора (TWC) достаточно для достижения очень значительного сокращения загрязняющих веществ. В других случаях, таких как дизельные двигатели, работающие на обедненной смеси, требуется ряд каталитических устройств. Вторичные системы необходимы для обеспечения правильной работы АВР. К ним относятся: контроль состава выхлопных газов посредством управления стехиометрией выхлопных газов или подача дополнительных реагентов, которые обычно отсутствуют в выхлопном газе или отсутствуют в достаточном количестве (например,g., мочевина, дополнительные углеводороды, дополнительный воздух или O 2 ), терморегулирование для обеспечения работы катализаторов в пределах требуемого температурного окна, системы, обеспечивающие удаление загрязняющих веществ и загрязняющих веществ, которые могут накапливаться (регенерация фильтров, управление серой, мочевина отложения,) и системы для сведения к минимуму образования вторичных загрязнителей, таких как катализатор проскальзывания аммиака (ASC).

Было бы ошибкой рассматривать систему сгорания и АВР как отдельные системы.Чтобы максимизировать их эффективность, требуется высокая степень интеграции. Классическим примером является соотношение воздух-топливо (AFR) в двигателях SI, где требуется очень высокий уровень точности управления для обеспечения максимальной производительности TWC. Управление температурным режимом ATS может осуществляться с помощью настроек двигателя, чтобы повлиять на температуру выхлопных газов, выходящих из цилиндра. В некоторых случаях дополнительное топливо, необходимое для ATS (например, для регулирования температуры), может подаваться топливными форсунками двигателя.

Важно понимать, что целью оптимизации двигателя не является минимизация выбросов загрязняющих веществ из системы сгорания или максимальное сокращение выбросов загрязняющих веществ в ATS. Скорее цель состоит в том, чтобы достичь целевого уровня выбросов от всей системы. Целевой показатель, как правило, значительно ниже нормативного предела, чтобы учесть изменчивость производства. Это может потребовать увеличения выбросов некоторых загрязняющих веществ из системы сжигания, если показатели ATS достаточно высоки, чтобы все же обеспечить достижение проектной цели.Например, выбросы NOx из двигателей, оборудованных катализатором SCR мочевины, могут увеличиваться, чтобы минимизировать выбросы ПГ (из-за компромисса NOx-BSFC), если достигается высокая конверсия NOx в катализаторе SCR.

Горюче-смазочные материалы являются важным «партнером» в комбинированной системе двигателя и дополнительной обработки. Низкий уровень выбросов в течение срока службы двигателя будет невозможен, если загрязняющие вещества топлива, такие как сера и некоторые неорганические минералы, не будут контролироваться до очень низкого уровня.

Вышеупомянутые технологии, обсуждаемые далее в следующих разделах, применимы к новым двигателям внутреннего сгорания (OEM).Некоторые из этих технологий могут также использоваться для уменьшения выбросов и / или повышения эффективности существующих двигателей. Также существует группа технологий, разработанных специально для используемых приложений, которые обычно не используются в новых двигателях. Эти технологии более подробно обсуждаются в разделе «Контроль выбросов от используемых двигателей

».

Технологии контроля выбросов

Варианты контроля выбросов можно сгруппировать в три категории: (1) методы проектирования двигателя, (2) технологии, связанные с топливом и смазочными материалами, и (3) доочистка выхлопных газов.Каждый из этих подходов можно разделить на подкатегории, как показано в следующих таблицах. Кроме того, технологии интеграции и управления трансмиссией играют очень важную роль в сокращении выбросов и повышении эффективности двигателя и транспортного средства. Некоторые из описанных ниже методов реализованы в современных движках, другие, которые все еще находятся в стадии разработки, перспективны для будущих приложений.

Таблица 1
Технологии проектирования двигателей для снижения выбросов
Технология Воздействие на выбросы Значение
Двигатели с воспламенением от сжатия (дизельные)
Впрыск топлива Возможности значительно расширились.Значительные улучшения в технологии впрыска начались в 1990-х годах с повсеместного внедрения систем, способных изменять время впрыска за счет использования электронного управления. Двигатели с системой рециркуляции ОГ предъявляют самые высокие требования к давлению впрыска топлива. В легковых автомобилях используются самые сложные стратегии многократного впрыска.
Время впрыска В основном используется для ограничения выбросов NOx Время впрыска влияет на фазировку сгорания; замедление фазирования горения можно использовать для ограничения выбросов NOx.
Давление впрыска В основном используется для ограничения выбросов сажи (ТЧ) Более высокое давление впрыска может снизить выбросы сажи; особенно важно в сочетании с технологиями контроля NOx, такими как EGR, которые в противном случае увеличили бы выбросы сажи.
многократный впрыск Различный Стратегии множественного впрыска были разработаны для снижения выбросов NOx, сажи, HC и CO.
Рециркуляция выхлопных газов (EGR) В дизельных двигателях основное применение — контроль выбросов NOx. Обычно используется во многих дизельных двигателях малой и большой мощности.Подача EGR под высоким давлением может привести к снижению расхода топлива из-за более высоких насосных потерь. Система рециркуляции ОГ низкого давления имеет меньшие насосные потери, но ее труднее контролировать во время переходной работы. Могут потребоваться другие меры для ограничения потенциального увеличения количества сажи и, возможно, HC и CO.
Повышение уровня всасывания Влияние первичных выбросов заключается в снижении образования сажи (ТЧ). Также важно для повышения эффективности. Более высокое давление на впуске увеличивает соотношение воздух / топливо для данного количества впрыскиваемого топлива и снижает образование сажи.Может быть важной мерой для компенсации нежелательного снижения производительности и увеличения выбросов с помощью таких мер контроля NOx, как EGR. Часто сопровождается улучшенными возможностями охлаждения всасываемого заряда. Позволяет уменьшить размер двигателя для повышения эффективности. Вызывает проблемы, такие как отставание турбокомпрессора, которые могут потребовать комплексных решений.
Управление температурой на впуске Наиболее прямое влияние на выбросы NOx. Также может снизить выбросы сажи. Повышенное давление наддува и / или EGR может повысить температуру впускного коллектора.Для ограничения температуры всасываемого заряда и сведения к минимуму связанных с ним увеличения выбросов NOx, уменьшения воздушно-топливного отношения и потерь удельной мощности необходимы улучшения охлаждающей способности впускного заряда.
Конструкция камеры сгорания Важная мера по борьбе с сажей Изменения конструкции камеры сгорания обычно используются для компенсации увеличения выбросов сажи, когда принимаются меры по ограничению выбросов NOx. Во многих случаях усовершенствования улучшают перемешивание на поздних стадиях процесса сгорания, чтобы улучшить выгорание сажи.
Двигатели с принудительным зажиганием (SI)
Впрыск топлива Расход топлива и выбросы твердых частиц Переход от впрыска через порт к непосредственному впрыску бензина (GDI) был вызван уменьшением габаритов двигателя для соответствия расходу топлива и Требования CO 2 . Двигатели GDI имеют более высокую тенденцию к выбросу мелких частиц, что может быть частично компенсировано усовершенствованием конструкции системы впрыска топлива.
Повышение давления на впуске Расход топлива Фактор уменьшения габаритов двигателя и снижения расхода топлива и выбросов CO 2 .
Переменное срабатывание клапана Разное Некоторые примеры включают: регулировка фаз газораспределения — важная мера для уменьшения количества HC при холодном запуске. Регулируемый подъем клапана обеспечивает работу без дроссельной заслонки и повышает эффективность. Деактивация цилиндра снижает насосные потери при частичной нагрузке и повышает эффективность. Регулируемые фазы газораспределения позволяют использовать цикл Миллера для снижения насосных потерь.
Сжигание обедненной смеси Расход топлива Сжигание обедненной смеси может снизить насосные потери, теплопередачу и улучшить характеристики рабочей жидкости для повышения эффективности.Вводит потребность в дорогостоящих технологиях доочистки NOx.
Сгорание Расход топлива Современные концепции сгорания могут повысить эффективность за счет более быстрого сгорания и снижения тепловых потерь.
EGR Одно время использовалось для ограничения выбросов NOx. Современные подходы в основном направлены на снижение расхода топлива. В двигателях SI система EGR является альтернативой обогащению топлива при высоких нагрузках для снижения склонности к детонации и снижения температуры выхлопных газов при высокой мощности.В условиях частичной нагрузки это может снизить насосные потери.
Таблица 2
Топливно-смазочные технологии
Технология Воздействие на выбросы Значимость
Смазочное масло Важно для снижения расхода топлива Смазочные материалы с низкой вязкостью важны для снижения расхода топлива / CO 2 , но для обеспечения требуются другие изменения уровень износа двигателя не увеличивается.Ограничение содержания каталитических ядов (например, серы, неорганической золы, фосфора) является ключевым фактором обеспечения долговечности и эффективности технологий каталитического контроля выбросов выхлопных газов.
Альтернативные виды топлива Первичное воздействие — жизненный цикл CO 2 выбросов Ограниченные критерии Потенциал снижения выбросов от современных двигателей с полным спектром доочистки для NOx и PM. Некоторое влияние на критерии загрязнителей (PM, NOx, SOx) возможно в приложениях без дополнительной обработки (например,г., морской). В некоторых случаях более низкие эксплуатационные расходы являются основным соображением (например, природный газ). Спрос часто может определяться государственными стимулами или мандатами.
Присадки к топливу Разные Небольшой прямой выброс вредных веществ при использовании современных двигателей и высококачественного топлива. Важно поддерживать долгосрочную стабильную работу технологий контроля выбросов. Например, цетановые добавки помогают обеспечить постоянное и надежное качество воспламенения современного дизельного топлива для обеспечения надежных и предсказуемых характеристик; присадки для чистоты форсунок и смазывающие присадки предназначены для поддержания чистоты компонентов системы впрыска топлива и уменьшения износа, чтобы обеспечить долговечность и стабильную работу систем впрыска топлива; В некоторых системах сажевых фильтров используются топливные присадки, способствующие регенерации сажевых фильтров.
Таблица 3
Технологии доочистки выхлопных газов
Технология Воздействие на выбросы Значимость
Дизельные двигатели с воспламенением от сжатия
Дизельный катализатор окисления (DOC) Высокое снижение выбросов HC / CO, конверсия ТЧ от малого до среднего , Окисление NO до NO 2 увеличивает производительность систем SCR / DPF. Широко используется в автомобилях стандарта Euro 2/3 и некоторых дизельных двигателях US 1994 и более поздних версий для тяжелых и средних нагрузок. В современных двигателях используется в качестве вспомогательного катализатора в системах нейтрализации SCR / DPF (NO 2 поколения , контроль проскальзывания аммиака).
Катализаторы окисления твердых частиц Снижение выбросов ТЧ до ~ 50% Ограниченное коммерческое применение в избранных (оборудованных системой рециркуляции выхлопных газах) двигателях тяжелых грузовиков Евро IV, а также в некоторых двигателях малой и внедорожной техники.
Дизельные сажевые фильтры (DPF) 90% + сокращение выбросов твердых частиц Основная технология, используемая на всех дизельных двигателях малой грузоподъемности Евро 5 и США Tier 2 и более поздних версиях; во всех двигателях большой мощности US2007 и Euro VI и более поздних; во всех внедорожных двигателях Stage V; в программах модернизации по всему миру.
Катализаторы мочевина-СКВ 90% + снижение выбросов NOx Основная технология, используемая в двигателях US2010, Euro V и более поздних версиях для тяжелых условий эксплуатации; в легких дизельных транспортных средствах США Tier 2 и Euro 5/6 и выше; в внедорожных, морских и стационарных двигателях.
Катализаторы адсорбера NOx Снижение NOx до ~ 70-90%, в зависимости от ездового цикла Используется в качестве автономного катализатора снижения NOx в некоторых легких транспортных средствах США Tier 2 и Euro 5/6. Используется в качестве катализатора снижения выбросов NOx при холодном запуске на некоторых автомобилях стандарта Euro 6 с системой SCR.
Катализаторы обедненных NOx (HC-SCR) Потенциал снижения NOx ~ 10-20% в пассивных системах, до 50% в активных системах Ограниченное коммерческое применение OEM и модернизация, в основном в 2000-х годах.
Двигатели с принудительным зажиганием (SI)
Катализатор окисления (OC) 90% + сокращение выбросов HC и CO Используется в старых бензиновых автомобилях (примерно 1980–1990).
Трехкомпонентный катализатор (TWC) 90% + сокращение выбросов NOx, HC и CO Самая важная технология контроля выбросов бензиновых двигателей. Широко используется в двигателях со стехиометрической системой SI по всему миру.
Катализаторы адсорбера NOx ~ 70-90% Снижение NOx Используется в легких транспортных средствах с прямым впрыском бензина (GDI) с обедненным сжиганием (стратифицированной загрузкой), которые были распространены в Европе в 2000-х годах.
Бензиновые фильтры твердых частиц (GPF) ~ 90% сокращение выбросов PN Увеличение использования в легких транспортных средствах класса GDI стандарта Euro 6. Ожидается, что в Китае будут широко использоваться 6 легковых автомобилей.
Таблица 4
Технологии управления, диагностики и трансмиссии
Технология Воздействие на выбросы Значимость
Гибридизация В первую очередь для снижения расхода топлива Гибридизация с аккумуляторным электроприводом может позволить двигателю работать дольше в регионах с более высоким тепловым КПД и меньше при точки низкой эффективности, такие как холостой ход и низкая нагрузка.Повышение эффективности электродвигателя позволяет использовать технологии повышения эффективности, которые в противном случае были бы непрактичными из-за негативного воздействия на производительность.
Диагностика OBD обеспечивает долгосрочное соответствие требованиям по выбросам. Предназначен для обнаружения неисправностей, которые могут привести к увеличению выбросов в ходе сертификационного испытания выше определенного порогового значения.
Органы управления Электронные органы управления обеспечивают точный контроль за многочисленными выбросами, а компоненты управления трансмиссией могут поддерживаться в течение всего срока службы автомобиля.Возможны изменения в условиях окружающей среды, системная интеграция и эффекты старения системы. Элементы управления дизельным двигателем включают в себя: управление рециркуляцией отработавших газов, управление давлением наддува на впуске, управление синхронизацией впрыска топлива и управление сгоранием.
Контроль системы доочистки включает: дозирование мочевины, регулирование температуры для обеспечения высокой эффективности сокращения выбросов, контроль регенерации для обеспечения регулярного удаления накопленных материалов, таких как отложения сажи, серы и мочевины.
Интегрированное управление системой: некоторые функции управления требуют комплексного подхода для обеспечения совместной работы двигателя и системы нейтрализации выхлопных газов.Примеры включают в себя катализатор-адсорбер NOx, который требует регулярного обогащения воздушно-топливного отношения двигателя для удаления накопленных NOx; регулировка параметров двигателя, таких как время впрыска топлива, для повышения температуры выхлопных газов для поддержания высокой эффективности системы нейтрализации выхлопных газов; и регенерация DPF, которая может потребовать строгого контроля работы двигателя, чтобы избежать повреждения DPF.
Системы управления двигателем SI включают в себя: регулировку соотношения воздух / топливо, регулировку момента зажигания, регулировку холостого хода.Элементы управления системой дополнительной обработки
включают: управление температурным режимом для обеспечения быстрого прогрева и высокой эффективности снижения выбросов; и управление соотношением воздух / топливо для обеспечения максимального преобразования TWC.
Интегрированное управление системой: необходимость точного управления соотношением воздух / топливо обусловлена ​​очень узким окном отношения воздух / топливо, где в TWC возможно высокое преобразование NOx, HC и CO.

###

,

Что такое система зажигания?

Система зажигания — это совокупность компонентов, которые все участвуют в процессе воспламенения топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания. Поскольку существует два основных типа двигателей внутреннего сгорания, есть также два основных типа систем зажигания, а затем несколько других подтипов. Двигатели внутреннего сгорания с искровым зажиганием могут быть разделены на системы зажигания магнитного типа, системы искрового зажигания и катушки, в то время как дизельные двигатели полагаются на сжатие для воспламенения топливно-воздушной смеси.

История системы зажигания

«Пистолет Вольта» — это очень ранний пример концепции искрового зажигания.

Поскольку системы зажигания состоят из ряда различных компонентов, перед разработкой их пришлось собрать вместе множество различных движущихся частей. Один из самых ранних примеров некоторых основных принципов, используемых в системах искрового зажигания, восходит к 1780 году, когда Алессандро Вольта построил игрушечный электрический пистолет, который использовал электрическую искру для воспламенения смеси водорода и воздуха, чтобы стрелять из пробки.

Хотя Алессандро Вольта продемонстрировал, как электрическую искру можно использовать для приведения в движение того, что по сути составляло поршень, перед разработкой системы зажигания необходимо было изобрести два основных компонента. Первым компонентом был магнето, устройство, которое использует магниты для генерации электрического тока. Фарадей впервые продемонстрировал, как движущееся магнитное поле может генерировать ток в 1831 году, но первая система зажигания от магнето появилась только в 1890-х годах.

Еще одним переломным моментом в истории системы зажигания стало изобретение свечи зажигания в 1860 году.Этот компонент, который используется повсеместно в современных двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием, был разработан бельгийским инженером Этьеном Ленуаром для своего бензинового двигателя.

Примерно на рубеже веков Рудольф Дизель разработал дизельный цикл. В отличие от бензиновых двигателей, которые используют цикл Отто, дизельные двигатели полагаются на сжатие, а не на искру для воспламенения топливно-воздушной смеси. Это привело к разработке системы зажигания совершенно другого типа, в которой иногда используются такие компоненты, как свечи накаливания, для облегчения зажигания.

В начале 20-го века основные системы зажигания от магнето были преобразованы в переключаемые системы. Эти системы можно было вручную переключать с использования сменных сухих аккумуляторных батарей для запуска двигателя и работы его на низких скоростях на использование зажигания от магнето на более высоких скоростях.

Следующее крупное развитие в истории системы зажигания произошло в 1910 году, когда компания Cadillac представила двигатель, в котором использовалось зажигание от батареи и катушки. В этой системе были все те же основные части, которые использовались более полувека, включая катушку с батарейным питанием, конденсатор, точки и распределитель.Как и в современных системах зажигания, катушка генерировала ток, необходимый для возникновения искры, точки действовали как переключатель, запускающий катушку, а распределитель отправлял искру в нужный цилиндр в нужное время.

Современные системы зажигания используют электронное зажигание вместо механических устройств, таких как очки. Первая электронная система зажигания была разработана Delco-Remy в 1948 году, но какое-то время они не появлялись на легковых и грузовых автомобилях. Один из первых экземпляров электронной системы зажигания был предложен Pontiac в 1963 году, и в том же году появилась первая твердотельная система.

Катушки на свечных системах зажигания — относительно недавняя разработка в истории систем зажигания.

Следующим важным событием стало внедрение систем зажигания с электронным управлением. Эти системы начали набирать популярность в 1990-х годах, и теперь они используются во всей автомобильной промышленности. Вместо использования распределителя для направления тока от одной катушки в этих системах используются блоки катушек с компьютерным управлением, каждый из которых подключен к одной или двум свечам зажигания.

Компоненты системы зажигания

Поскольку существует несколько различных типов систем зажигания, не каждый двигатель имеет одинаковые компоненты системы зажигания. Двумя основными типами систем зажигания являются искровое зажигание и воспламенение от сжатия, а также существует ряд различных типов систем с искровым зажиганием.

Компоненты системы зажигания магнитного типа

Компоненты системы зажигания магнитного типа обычно включают:

  • магнето высокого напряжения
  • конденсатор
  • один или несколько контактных выключателей (свечи зажигания)
  • дистрибьютор

Основные элементы системы зажигания магнитного типа.

В базовых системах зажигания магнитного типа магнето высокого напряжения генерирует электрический ток, который проходит через контактный выключатель (свечу зажигания), чтобы вызвать искру и воспламенить топливно-воздушную смесь. Эти системы были популярны на заре автомобилестроения, но больше не используются в автомобилях. Такие системы часто используются в небольших двигателях, например в газонокосилках, поскольку для зажигания не требуется аккумулятор.

Переключаемые компоненты системы зажигания

Переключаемые системы — это гибриды, поэтому обычно они включают:

  • магнето
  • одна или несколько сухих батарей
  • катушка
  • дистрибьютор
  • два комплекта свечей зажигания

Переключаемое зажигание от магнето было гибридом между системами зажигания от магнето и батареи / катушки.

Одним из основных недостатков систем зажигания от магнето является фиксированная синхронизация. Чтобы помочь справиться с этой ситуацией, не отказываясь от предполагаемой надежности магнето, некоторые автомобили были оснащены переключаемыми системами. Эти системы зажигания представляли собой гибриды зажигания от магнето и катушки, и они обычно позволяли водителю переключаться с катушки на магнето после того, как транспортное средство уже было запущено и двигалось.

Батарея и компоненты системы зажигания катушки

Традиционные системы батарей и катушек обычно включают:

Основные элементы системы зажигания аккумуляторного и катушечного типа.

Аккумуляторные и катушечные системы зажигания стали действительно популярными после того, как появилась современная электрическая система, поскольку наличие батареи и метода ее зарядки (сначала генератор, а затем генератор переменного тока) сделали это надежным методом зажигания. Эти системы используют напряжение батареи и катушку для генерации высокого тока, необходимого для преодоления промежутка в свече зажигания, и возникающая искра воспламеняет топливно-воздушную смесь.

Традиционные системы батарей и катушек были полностью механическими по своей природе, что означает, что они использовали точки для активации катушки.Эти точки расположены внутри распределителя, и их необходимо регулярно заменять, поскольку они изнашиваются при нормальной эксплуатации.

Компоненты электронной системы зажигания

Электронные системы зажигания отказались от механических компонентов, поэтому они включают:

Основное различие между электронным зажиганием и традиционным аккумуляторным и катушечным зажиганием — отсутствие точек. Эти системы являются полностью твердотельными по своей природе, и они обычно используют модуль зажигания и какой-либо тип датчика или датчика внутри распределителя, чтобы определить, когда необходимо активировать катушку.

Современные системы зажигания без распределителя с электронным управлением похожи, но в них отсутствует распределитель. Вместо распределителя в этих системах используются катушки, которые активируются компьютерным управлением. У них также больше одной катушки. Некоторые из них имеют по одной катушке на цилиндр, а другие — по одной катушке на каждые два цилиндра. В этих случаях используется система «отработанной искры», которая включает зажигание двух свечей зажигания одновременно, хотя только одна находится в цилиндре на такте сгорания.

Компоненты системы зажигания дизельного двигателя

Дизельные двигатели используют воспламенение от сжатия вместо искрового зажигания, поэтому они существенно отличаются. Эти системы впрыскивают топливно-воздушную смесь в цилиндр, который затем сжимается до такой степени, что становится настолько горячим, что воспламеняется без искры.

Системы зажигания дизельных двигателей часто включают свечи накаливания.

Хотя дизельные системы зажигания относительно просты, они иногда включают в себя компоненты, облегчающие запуск при особенно холодном двигателе.Одним из таких компонентов является свеча накаливания, которая по сути представляет собой небольшой электрический нагреватель, который устанавливается либо в форкамеру, либо непосредственно в камере сгорания. Хотя свечи накаливания могут внешне выглядеть как свечи зажигания, их единственная функция — обеспечить достаточно тепла для процесса воспламенения от сжатия.

Некоторые дизельные двигатели также используют нагреватели впускного коллектора или впрыскивают эфир, чтобы помочь запустить процесс сгорания.

Отказ системы зажигания

Поскольку системы зажигания состоят из множества различных частей, существует множество различных точек потенциального отказа.Когда катушка неисправна, искра в катушке отсутствует. При выходе из строя распределителя или ротора на одном или нескольких проводах свечи зажигания не будет искры. Сами провода вилки также могут выйти из строя, и в этом случае они могут закоротить на массу или вообще оборвать контакт.

Чтобы диагностировать отказ системы зажигания, необходимо применять методический подход, чтобы устранять один потенциально отказавший компонент за другим, пока не будет окончательно обнаружен виновник. Этот процесс обычно состоит из проверки наличия искры на свечах и последующего движения обратно по системе, а также включает проверку наличия питания на катушке, тестирование модуля зажигания и проверку правильности работы других компонентов.

Когда отказ системы зажигания приводит к пропуску зажигания или другим подобным неисправностям, часто используется осциллограф, чтобы определить, в каких цилиндрах возникают пропуски зажигания и какова их потенциальная причина. Шаблоны осциллографа часто можно использовать, чтобы определить, загрязнена ли вилка, неисправен или закорочен провод вилки или существуют различные другие проблемы.

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *