КОНЦЕПЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КАТАЛИТИЧЕСКИХ НЕЙТРАЛИЗАТОРОВ ТРОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ

В одной из используемых в настоящее время систем управления основное внимание уделяется регулированию состава отработавших газов. Эта система применяется для управления работой двигателя при использовании каталитического нейтрализатора тройного действия (TWC-нейтрализатора). Каталитический нейтрализатор тройного действия изменяет состав отработавших газов, что позволяет снизить требования к составу продуктов сгорания топлива в двигателе. Состав газов, выходящих из выпускной трубы автомобиля, должен удовлетворять требованиям ЕРА. Использование каталитического нейтрализатора тройного действия позволяет снизить требования к составу продуктов сгорания топлива в двигателе и, таким образом, дает возможность улучшить характеристики двигателя. Выше указывалось, что эффективность применения каталитического нейтрализатора тройного действия для уменьшения трех основных вредных примесей зависит от отношения количества воздуха к количеству топлива в топливной смеси. Невозможно добиться одновременно наибольшего уменьшения всех трех примесей. Однако вполне приемлемый компромисс достигается при значении отношения количества воздуха к количеству топлива в топливной смеси, очень близком к стехиометрическому.

Эта система управления является системой управления с обратной связью, которая позволяет поддерживать среднее значение отношения количества воздуха к количеству топлива в топливной смеси в пределах ±0,05 относительно стехиометрического. Другие параметры работы двигателя (например, угол опережения зажигания и количество рециркулирующих отработавших газов) подбираются так, чтобы удовлетворить другим требованиям к характеристикам двигателя при условии нужного регулирования уровня токсичности отработавших газов.

В разработке электронных систем управления двигателем в настоящее время наметилась тенденция к созданию всеобъемлющих систем, оснащенных цифровыми устройствами. Фактически оснащенная цифровым устройством (т. е. микроЭВМ) система электронного управления, основным назначением которой является обеспечение стехиометрического состава топливной смеси при использовании каталитического нейтрализатора тройного действия, осуществляет ряд дополнительных функций, среди которых управление системой подачи воздуха, электронное управление опережением зажигания, управление числом оборотов холостого хода, управление продувкой, управление сцеплением гидротрансформатора и самодиагностика. Исполнение этих функций рассматривается отдельно, поскольку оно осуществляется почти независимо.

Как будет показано, в нормальном режиме работы по замкнутому циклу с неполностью открытой дроссельной заслонкой эта система регулирования состава топливной смеси является, по существу, обычной системой управления с обратной связью. Эта система имеет привод, позволяющий регулировать состав поступающей в двигатель тепловоздушной смеси, и датчик, позволяющий определить состав отработавших газов двигателя. Перед тем, как приступить к рассмотрению принципов работы этой системы, целесообразно отметить значение определения состава отработавших газов.

Состав отработавших газов определяется в молярных долях углерода, водорода и кислорода. Знание соотношения количеств этих веществ в отработавших газах позволяет оценить необходимое для их образования количество подаваемого воздуха и топлива, т. е. отношение количества воздуха к количеству топлива в топливовоздушной смеси.

Система управления имеет дополнительный режим работы, используемый при пуске двигателя. Указанный режим обеспечивает подачу богатой смеси в период пуска. Еще один режим работы, применяемый при больших нагрузках, обеспечивает обогащение топливовоздушной смеси.

Важной дополнительной функцией описываемой системы управления является регулирование угла зажигания. Угол может выбираться из условия оптимизации показателей двигателя по отношению к крутящему моменту или топливной экономичности. Подсистемами управления составом отработавших газов являются устройства регулирования подачи дополнительного воздуха.