Добавить в Избранное Internet Explorer
Добавить в Закладки (для Firefox)

Просто инжектор

При перепечатках ссылка на http://injector.fotocrimea.com обязательна

 

Проблемы ха-ха

 

 

Дивишься драгоценности нашего языка: что ни звук, то и

подарок… иное название ещё драгоценней самой вещи.

Н.В.Гоголь

 

Женатый тянет по жизни семью, холостой – только себя. Образ холостяка у нас быстро применили к двигателям: когда двигатель вращает только самого себя, по-русски это так и называется – холостой ход. Другие языки дойти до этого не сумели. Холостой в смысле неженатый – по-английски single, по-немецки ledig и unverheiratet. А холостой ход двигателя – idle и free-running (англ.), leerlauf (нем.), что означает «свободный», «пустой»; вроде и похоже, но смысл уже неточный. На самом деле холостой ход не свободный и не пустой, иначе не было бы с ним столько проблем. А чтобы проблемы казались проще, относиться к ним надо легко, с юмором. Русский язык и тут нашёл выход – даже серьёзная техническая литература обозначает холостой ход как ХХ или х.х., но и то, и другое звучит одинаково: «ха-ха».

Попробуем и мы взглянуть на х.х. и его проблемы попроще – настолько, насколько это возможно. И поразмышлять с точки зрения диагноста и ремонтника.

 

Назначение

Представим на минуту, что холостого хода вообще не существует, и не предусмотрен. Подъехали к перекрёстку на красный свет, двигатель заглох.  Вскорости – зелёный, а мы – заводить. И непрерывно подгазовываем, чтобы не заглохнуть. В движении сбросили газ, и опять заводи. Ну, заводить беспрерывно это ещё туда-сюда, хоть и неудобно, и аккумулятора со стартером жалко. А если без двигателя электропотребители не работают, например, кондиционер? Ладно, переживём. А если дорожную обстановку не успеваем отследить? А если заглохли на железнодорожном переезде? А если вырубились тормоза и рулевое управление? Это, ясно, уже намного хуже. Да не просто хуже, а чревато аварией, а то и катастрофой. Значит, автомобиль без холостого хода просто-напросто эксплуатировать нельзя, опасно.

И если бы холостого хода не было, то его обязательно бы придумали. Газ сбросил, но мотор на холостых оборотах – в полной готовности, всё работает, и автомобиль в любую секунду готов выполнить любой приказ водителя. Теперь ничего не подведёт, а важно лишь одно – чтобы приказ тот был верным… Потому и существует холостой ход, и не просто, а как один из важных, особых режимов работы двигателя.

 

Суть

Холостой ход – это вращение двигателя на минимально возможной устойчивой частоте при закрытой дроссельной заслонке. Такая частота (обороты) определяется конструктивными особенностями конкретного двигателя и указывается в его технических характеристиках. На холостом ходу двигатель обязан развивать такую минимально необходимую мощность, которой достаточно для преодоления нагрузки, создаваемой системами самого двигателя и теми агрегатами автомобиля, которые должны быть в постоянной готовности. Эта нагрузка заключается, прежде всего, в трении цилиндро-поршневой группы, кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, системах смазки, охлаждения, приводных ремнях и шкивах, а также в токе генератора, давлении масла и различных жидкостей – гидроусилителя руля, автоматической коробки передач, кондиционера и т.д.

Правильный холостой ход водитель должен ощущать как плавное, устойчивое, комфортное вращение в пределах номинальных колебаний стрелки тахометра. Таким же должен быть и переход к холостому ходу из других режимов – плавным, быстрым и устойчивым.

 

Виды

Существует несколько основных разновидностей режимов холостого хода.

Обычный холостой ход применяется на прогретом двигателе при минимуме необходимой нагрузки.

Холодный двигатель при постстарте и прогреве характеризуется повышенным трением и потерями топлива на каплеообразование в результате конденсации. Ясно, что для его устойчивого вращения необходимы повышенные обороты, поэтому применяется повышенный х.х.

Повышенный х.х. необходим также при постстарте прогретого двигателя для быстрого набора устойчивых оборотов. При включении мощной нагрузки, например, кондиционера или автоматической коробки передач, устойчивые обороты также достигаются повышенным х.х.. В каждом из этих режимов число оборотов – своё.

Принудительный х.х., он же режим торможения двигателем – это когда автомобиль едет накатом при включенной передаче и отпущенной педали газа. При этом обороты коленвала определяются частотой вращения колёс и передаточным числом коробки передач.

Понятно, что все перечисленные режимы необходимы для нормальной эксплуатации автомобиля, и отказаться нельзя ни от одного из них. Следовательно, необходимо учитывать при конструировании, эксплуатации, диагностике и ремонте.

 

Условия

Ну, казалось бы, что тут особенного – крутится себе двигатель и крутится. Но не тут-то было – ведь в отличие от остальных режимов цилиндры на холостом ходу работают при закрытой дроссельной заслонке. Точнее, при чуть-чуть открытой, так как совсем без воздуха двигатель остановится. Впрочем, заслонка может быть и полностью закрыта, но тогда воздух должен идти мимо заслонки через один или несколько специально сконструированных узких обходных, так называемых байпасных (by-pass), каналов (рис.1). Чем меньше суммарное проходное сечение всех байпасных каналов, тем меньше воздуха и тем ниже обороты холостого хода.

 

 

Рис. 1. Движение воздушного потока в режиме холостого хода:

1 – байпасные каналы: – автоматически регулируемый байпасный канал с регулятором холостого хода, 1b – вручную настраиваемый байпасный канал с винтом настройки;  2 – регулятор холостого хода; 3 – винт настройки; 4 – дроссельная заслонка

 

К чему же приводит резкое снижение количества всасываемого воздуха? Скорость воздуха, поступающего в цилиндры, мала, а в узких каналах – значительно выше, здесь поток воздуха завихряется, и движение его становится беспорядочным. Как следствие, масса воздуха в цилиндрах – неодинаковая и неравномерная. Невзирая на принудительное распыление топлива форсунками, перемешивание его с воздухом недостаточное. Поэтому горючая смесь неоднородная, качество её горения снижено. Цилиндры недостаточно очищаются от отработавших газов, а небольшая масса свежего заряда смеси этому мало способствует.

Всё это вызывает снижение мощности двигателя, неравномерность и неустойчивость вращения. Иными словами, холостой ход принципиально капризен. А значит, требуются специальные меры.

 

Меры

Первая и самая очевидная мера – повысить обороты путём увеличения проходного сечения основного или байпасного воздушного канала. Например, в карбюраторных и некоторых инжекторных двигателях винтом «количества» приоткрывается дроссельная заслонка. А в других – несколько выкручивается винт регулировки холостого хода. Но это не решает проблему устойчивости до конца, да и обороты надо поднимать слишком высоко. Не оптимальна работа трансмиссии, а также повышен расход топлива.

Вторая, более кардинальная, мера – увеличить мощность двигателя. Этого можно добиться, если подавать в цилиндры обогащённую смесь. Известно, что наибольшей мощностью обладает смесь с коэффициентом избытка кислорода α = 0,85…0,90, а пик мощности приходится на α = 0,86...0,88. Это практически полностью решает проблему устойчивости холостого хода при сравнительно невысоких оборотах, но…  В отработавших газах при этом значительно увеличивается количество оксида углерода СО и углеводородов СН (рис. 2а). Именно потому в «классике» и в инжекторах без каталитических нейтрализаторов на холостом ходу допускается СО = 2% и более. Пока количество автомобилей не столь сильно отравляло окружающую среду, с этим мирились.

 

 

а                                   б

 

Рис. 2. Зависимость мощности двигателя и токсичности отработавших газов от состава смеси:

а – без каталитического нейтрализатора; б – с каталитическим нейтрализатором; РДВС – мощность двигателя; СО, СН, NOx – токсичные компоненты отработавших газов; СТ – стехиометрическая точка; НС – нормальная смесь

 

Затем, когда загазованность, особенно в крупных городах, стала нестерпимой, экологические соображения взяли верх. «Качество» смеси пришлось не только снизить до нормального (α  1), но и удерживать вблизи стехиометрической точки (α = 1), чтобы эффективно дожигать отработавшие газы в нейтрализаторе (рис. 2б). А снижение устойчивости вращения – компенсировать системой автоматического регулирования (САР) холостого хода, в которой проходное сечение байпасного канала непрерывно корректируется по командам контроллера (электронного блока управления). На САР попутно возложили и другие функции управления оборотами для обеспечения всех видов холостого хода, после чего она по существу превратилась в систему автоматического управления (САУ). Казалось бы, проблема решена. Но вместе с неоспоримыми достоинствами такое решение привнесло и те сложности, которые присущи всем САУ в случае тех или иных неполадок и отклонений.

 

САУ

Автоматическое регулирование и управление осуществляется без участия человека. Принцип действия системы автоматического управления поясняется рисунком 3.

 

 

Рис. 3. Функциональная схема системы автоматического управления:

ЗУ – задающее устройство; СУ – сравнивающее устройство; Р – регулятор; ОУ – объект управления;  n0 – требуемое значение выходной величины;  n – действительное значение выходной величины; ε – отклонение действительного значения выходной величины от требуемого; u – управляющее воздействие; f – возмущающее воздействие; n-n – цепь обратной связи

 

Процесс автоматического регулирования заключается в поддержании выходной величины n на заданном уровне. Задающее устройство ЗУ формирует требуемое значение выходной величины n0. Это значение подаётся на один вход сравнивающего устройства СУ. На другой вход СУ по цепи обратной связи n-n подаётся действительное значение n с выхода САУ. В СУ значения n0 и n сравниваются (вычитаются), чем определяется отклонение ε = n0 n. Это отклонение с выхода СУ подается на вход регулятора Р. Регулятор формирует управляющее воздействие u, которое влияет на объект управления ОУ до тех пор, пока не обеспечится равенство n = n0, и отклонение не станет равным нулю, т.е.  ε = 0.

При изменении величины возмущающего воздействия f изменяется также выходная величина n. Возникает отличное от нуля отклонение ε. Под его воздействием регулятор Р подаёт на ОУ новое управляющее воздействие u, и ОУ возвращает в СУ величину n, пока она не сравняется с n0. Процесс автоматического регулирования повторяется непрерывно.

Процесс автоматического управления заключается в изменении выходной величины n по заданному закону. Для этого величина n0 изменяется по этому закону, и система аналогично устремляет значение n к новому значению n0, пока они не сравняются.

Так как в сравнивающем устройстве значение n используется со знаком минус, то обратная связь называется отрицательной.

По такому же принципу построена система автоматического управления холостым ходом (назовём её сокращенно – САУХХ).

 

Читать далее 2стр. тут >>


Для перехода на главную страницу нажмите З Д Е С Ь




Copyright: "Просто Инжектор©" 2007

Rambler's Top100