Допустимый люфт турбины дизельного двигателя

Допустимый люфт турбины - проверка осевого и радиального люфта

Люфт вала турбины в осевом и радиальном направлениях не должен превышать допустимых нормативов. Отклонения говорят о сильном износе турбокомпрессора и возможной поломке. К тому же увеличенный осевой люфт турбины может стать причиной разрушения крыльчатки, сальников и других деталей. Разберемся, какой люфт является нормой и как правильно самостоятельно снимать замеры.

Содержание:

Люфт вала турбины: основное понятие
Должен ли быть люфт в исправной турбине?
Осевой (продольный) люфт вала турбины
- Как проверить осевой люфт
Радиальный люфт вала турбины
- Как проверить радиальный люфт
Допустимые значени люфта ротора

Люфт вала турбины: основное понятие

Конструкционно между валом втулкой и средним корпусом турбины заложен зазор определенного размера. Он обеспечивает беспрепятственное вращение ротора. Собственно, смещение самого вала от оси вращения, которое появляется из-за зазора, это и есть люфт ротора турбины.

1. Осевой лютф; 2. Радиальный люфт.

Зазор оставляется для образования масляной пленки. Она предотвращает трение деталей друг об друга во время вращения турбины двигателя. Турбина дизеля способна совершать до 250 тыс. об/мин. Если эта пленка отсутствует, металл начинает тереться об металл. Происходит перегрев запчастей и как результат быстрый их износ. Это и приводит к поломкам турбокомпрессора.

Сам люфт не указывает на выход из строя ТКР, а вот его увеличение 100 % свидетельствует о серьезной неисправности. Например, вы услышали нетипичный шум в моторе или скрежет в районе турбины, усиливающийся при разгоне. В такой ситуации проблему нужно решать срочно или придется покупать новый турбокомпрессор, потому что старый починить слишком дорого обойдется. Во время диагностики в первую очередь проверяют люфт.

Должен ли быть люфт в исправной турбине?

Различают радиальный и продольный (осевой) люфты. Оба обязательны в исправной турбине. Однако не каждый из них ощутим.

В конструкции турбины вал ротора удерживается посредством подшипников скольжения: 1 упорный, 2 радиальных. Подача масла в зазоры к вращающимся деталям осуществляется под давлением. При этом образуется масляная пленка, исключающая трение металлических поверхностей. Эта пленка центрирует вал, он как будто «плавает» в масляной ванне.

Маслянные каналы внутри турбины

Зазор необходим для образования этой защитной масляной пленки. Какой он должен быть? Всего несколько десятков микрон. При смещении ротора в осевом направлении люфт можно и не почувствовать. В радиальном же направлении перемещение будет заметным даже визуально. Важно, чтобы люфты не выходили за пределы допустимых значений.

Многие люди думают, что люфт ротора или вала это люфт крыльчатки турбины. Скорее всего, такое понятие в обиходе появилось из-за постоянной проверки состояния лопаток во время диагностики люфта вала и зазоров. Однако с технической точки зрения люфт крыльчатки говорить неправильно.

Осевой (продольный) люфт вала турбины

Расстояние, на которое смещается вал параллельно оси это и есть продольный люфт. Часто такой люфт называют осевым.

Для дизельного двигателя осевой люфт турбины практически не должен быть ощутим. Допуск в пределах 0,05-0,09 мм, зависит от типа турбокомпрессора и его изношенности.

Как проверить осевой люфт

Перед началом диагностики не забудьте отсоединить впускной патрубок. На «глаз» проверить осевой люфт не получится. Для этих целей у вас должен быть измерительный прибор – микрометр. Однако, если попробовать рукой переместить ротор вверх/вниз и ничего не почувствовать, то значит все хорошо.

Болтание ротора свидетельствует о поломке и изношенности турбины. В такой ситуации важно не усугубить положение, а выполнить ремонт турбокомпрессора и устранить первопричину нарушения значений допустимого люфта. Ни в коем случае нельзя доводить до того, что турбина начнет гнать масло. Чаще проверяйте патрубки, небольшой конденсат допустим, а вот масляные подтеки – уже верный признак серьезной поломки.

Если продольный люфт ощущается и его значение превышает 0,1 мм, срочно нужно к специалистам. Узнать цену на ремонт турбины можно у наших специалистов. Мы производим ремонт используя точное современное оборудорвание для балансировки и даем гарантию 1 год без учета пробега.

Неполадки следует искать в выхлопной системе, а также топливной аппаратуре. А возможно уже стерлись стопорные кольца и вал начинает задевать корпус. При очередном запуске дизельного двигателя крыльчатки просто могут разлететься на части. Обломки затянет в мотор. И тогда уже понадобится не только замена турбины на новую, но дорогостоящий ремонт движка. Нужно ли это вам? Чтобы избежать данной ситуации следует периодически делать диагностику турбокомпрессора, в том числе проверять и осевой люфт, а также состояние упорного подшипника.

Радиальный люфт вала турбины

Допустимый радиальный люфт в каждой модели турбины свой. Но он точно больше осевого, поэтому даже при самостоятельной проверке будет отчетливо заметным. Главное, чтобы крыльчатки не соприкасались со стенками корпуса и между элементами был небольшой зазор.

Не ощутим люфт только в турбинах на шарикоподшипниках. У Garrett есть такие модели.

Как проверить радиальный люфт

Этот вид люфта называют еще поперечным. Проверяется он аналогично продольному.

Алгоритм проверки радиального люфта:

Отсоединяем выпускной патрубок.
Двигаем вал в радиальном направлении (пытаемся прижать к стенке).
Посредством щупа индикаторной головки производим замеры люфта.

Во время проверки радиального люфта турбины движения должны производиться аккуратно, сильно вдавливать деталь запрещается. Не стоит вставлять внутрь турбокомпрессора посторонние предметы, чтобы сместить вал. Так вы можете повредить узлы турбины.

При отсутствии микрометра можно попробовать размер люфта определить на глаз. Показатели не нормированы, но производители турбин указывают допустимые значения в спецификации к своим моделям.

Крыльчатки не должны касаться стенок. Если касание присутствует, будьте уверенны, что уже совсем скоро лопатки сломаются. Тут срочно необходим ремонт турбины.

Первые признаки радиального люфта — задиры на стенках турбины от крыльчатки.

Допустимые значения люфта новой турбины

Считается, что люфт — это показатель изношенности турбины. Поэтому многие автовладельцы думают, что в новых турбокомпрессорах люфта быть не должно. Это мнение не верно, так как зазоры необходимы для нормального вращения ротора. Однако показатели имеют четкие ограничения.

Тип	Минимальное значение	Максимальное значение
Осевой люфт	0,05 мм	0,09 мм
Радиальный люфт	не нормирован	не нормирован
Люфт колесо/корпус турбокомпрессора	0,2 мм	0,8 мм
Зазор колесо/корпус турбины	0,4 мм	0,97 мм

Допустимый люфт в новых турбинах.

Радиальный люфт у всех турбин разный. Он бывает в пределах 0,5-1,5 мм, зависит от модели. То есть точную его норму может определить только специалист. Если отклонение в радиальном направлении имеется, следует искать поломку. В большинстве случаев проблемы связаны с маслом. Увеличение же осевого люфта говорит о загрязненности выхлопной системы.

Большой люфт, сломанная крыльчатка и задранные стенки – признаки дорогого ремонта или уже полной замены турбины. Проводите иногда диагностику турбокомпрессора, своевременно меняйте масло, а также правильно эксплуатируйте дизель и тогда сможете значительно продлить ресурс турбокомпрессора.

➫ Люфт турбіни: норми | TurboRotor

Працездатність турбіни залежить від наявності люфтів ротора певної величини. Зазори між поверхнями обертових деталей формують ємність для змащення, що запобігає їх зносу. Оскільки частою причиною поломки турбін є відходження величини люфту від нормативів, необхідно провести відповідні заміри.

Вимірювання люфтів ротора турбіни

Наявність осьового і радіального люфту турбіни є обов'язковою умовою для підтримки її роботи в штатному режимі. Люфти, що формуються зазорами між обертовими деталями, наповнені змащуваним матеріалом. Таким чином, приведений в рух вал постійно знаходиться в масляній ванні, протидіє тертю.

Вал ротора утримується в центральному корпусі підшипниками ковзання:
двома радіальними (1) і одним наполегливою (2)

Як формується масляна ванна

Як відомо, вал ротора, що обертається розміщений в корпусі, фіксується парою з упорного і радіального підшипника. Вони постачаються у вигляді окремих деталей або об'єднані в єдиний «патрон». Змащування пар тертя здійснюється за допомогою подачі змащуваної речовини під тиском. В результаті в порожнині утворюється масляний клин, що представляє собою міцну плівку, яка:

розділяє контактуючі деталі;
протидіє зносу металевих поверхонь через постійне тертя;
центрує механізм.

Візуальна оцінка люфтів

Щоб сформувати масляний клин, досить зазору шириною всього в декілька десятків мікрон. Осьовий зсув практично не відчутно на дотик, при цьому радіальне переміщення легко помітити. Дане явище пояснюється тим, що задіяні в механізмі підшипники є плаваючими. При їх установці підсумовується відстань відносно не тільки вала, а й корпусу агрегату. Співвідношення частот обертання підшипника і ротора приблизно дорівнює одному до двох. Відчутне зміщення відбувається внаслідок того, що між ротором і корпусом утворюється відразу чотири проміжки, їх сумарна ширина сягає десятих часток міліметра.

Поперечний люфт перевіряють, хитаючи ротор турбіни поперек осі обертання.
Люфт в 0,2 ... 0,6 мм вважається допустимим. Коли під час роботи турбіна
наповнюється маслом, цей люфт пропадає

Також необхідно відзначити, що при розгойдуванні в радіальному напрямку причиною спостережуваного зсуву є скоріше не люфт, а перекладка ротора. Її розміри завжди перевершують ширину зазору через особливості геометрії, характерною для конструкції з двома опорами. Відповідно, для розрахунку перекладки слід враховувати люфт, а також відстань між вильотом вала по відношенню до опори. В середньому величина перекладки, утворена в легкових турбінах, досягає кілька сотень мікрон.

Радіальний люфт турбіни

Працездатність силового агрегату цілком залежить від наявності в конструкції зазорів заданої величини. При проведенні експертизи необхідно з'ясувати, чи відповідають люфти нормам допуску або ж присутнє відхилення. На жаль, отримати дані про нормативи безпосередньо від виробників практично неможливо, тому доводиться вивчати сторонні джерела інформації, з чим пов'язано ряд складнощів:

нормативи у різних моделей відрізняються;
кожен виробник техніки розробляє власну методику тестування;
якісна експертиза вимагає від фахівця досвіду роботи з технікою конкретного виробника.

Контроль допуску, в залежності від моделі турбіни, може здійснюватися через вимір перекладки, або вимірювання зміщення вала. Кожен випадок індивідуальний і вимагає чіткого дотримання технологічної процедури.

Що робити, якщо перевірка люфтів не показала відхилень

У тих випадках, коли експертиза люфтів не виявила відхилень від допуску, розбирання і подальший ремонт картриджа не тільки не дадуть позитивного результату, але і створять ризик загального розбалансування пристрою. Усунення можливих неполадок слід починати з обстеження герметичності ущільнювачів в складальному вузлі і розрахунку дисбалансу конструкції.

Противодавление выхлопных газов двигателя

Ханну Яаскеляйнен

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

Abstract : Компоненты выхлопной системы, такие как глушители и устройства для нейтрализации отработавших газов, являются источником противодавления выхлопных газов двигателя. Повышенный уровень противодавления может привести к увеличению выбросов, повышенному расходу топлива и отрицательно сказаться на работе двигателя.

Введение
Влияние на выбросы и расход топлива
Влияние на характеристики двигателя

Определение

Противодавление выхлопных газов двигателя определяется как давление выхлопных газов, которое создается двигателем для преодоления гидравлического сопротивления выхлопной системы, чтобы выпустить газы в атмосферу. Для этого обсуждения противодавление выхлопных газов - это манометрическое давление в выхлопной системе на выходе из выхлопной турбины в двигателях с турбонаддувом или давление на выходе из выпускного коллектора в двигателях без наддува. Термин «противодавление» также может быть записан одним словом (противодавление) или с использованием дефиса (противодавление).

Следует отметить, что термин «противодавление» нелогичен и может мешать правильному пониманию механики потока выхлопных газов. Слово против , по-видимому, предполагает давление, оказываемое на жидкость против направления ее потока — действительно, определения противодавления такого рода распространены в источниках с ослабленными научными стандартами. Есть две причины возражать. Во-первых, давление является скалярной, а не векторной величиной и не имеет направления. Во-вторых, поток газа управляется градиентом давления, при этом единственно возможным направлением потока является направление от более высокого давления к более низкому. Газ не может течь против повышения давления - это дизельный двигатель, который нагнетает газ, сжимая его до достаточно высокого давления, чтобы преодолеть препятствия потоку в выхлопной системе.

Учитывая, насколько широко оно укоренилось среди конструкторов двигателей, мы будем использовать термин противодавление , как определено выше, для обозначения давления выхлопных газов на выходе из турбокомпрессора (или выпускного коллектора), которое численно равно перепаду давления выхлопных газов на всю выхлопную систему. Однако мы считаем, что использование этого термина не следует распространять на отработавшие газы 9.0024 падение давления на определенных компонентах выхлопной системы, что иногда используется некоторыми авторами. Например, мы избегаем использования термина «противодавление в глушителе» вместо термина «падение давления в глушителе» (или «потеря давления») в соответствии с терминологией, используемой в гидродинамике.

Общие метрические единицы противодавления выхлопных газов включают килопаскаль (кПа), который мы используем в этой статье, и миллибар (мбар), последний равен гектопаскалю (гПа). Общие обычные единицы включают дюйм водяного столба (в H ₂ 0) и дюйм ртутного столба (в Hg). Между этими единицами существует следующая связь:

1 кПа = 10 гПа = 10 мбар = 4,0147 дюйма H ₂ 0 = 0,2953 дюйма Hg(1)

Эффекты обратного давления

В то время как разработчики выхлопных систем всегда сталкивались с вопросами противодавления, повышенный интерес к давлению выхлопных газов был вызван оснащением дизельных двигателей сажевыми фильтрами (DPF) и внедрением сложных систем доочистки в целом. Установка сажевых фильтров часто вызывает опасения по поводу повышенного противодавления выхлопных газов. В нормальных условиях уровни перепада давления, вызванные глушителем выхлопа и правильно спроектированным сажевым фильтром, могут быть практически одинаковыми. На рис. 1 показан эффект замены штатного глушителя сажевым фильтром на дизельном двигателе большой мощности при двух различных режимах цикла ISO 8178. Изменение противодавления составляет менее 1 кПа при чистом фильтре.

Рисунок 1 . Давление на выходе из турбины с глушителем и чистым DPF

1997 Cummins B3.9-C Двигатель внедорожной техники, соответствующий стандарту EPA Tier 1, с глушителем и 6-литровым DPF

Тем не менее, большая часть падения давления выхлопных газов на DPF, как правило, вызвана скопившейся сажей, а не субстратом фильтра. Проблемы возникают, если регенерация DPF не происходит регулярно, что приводит к увеличению перепада давления до неприемлемого уровня.

Повышенное давление выхлопных газов может иметь ряд последствий для дизельного двигателя, а именно:

Повышенная работа насоса
Пониженное давление наддува во впускном коллекторе
Продувка цилиндра и эффекты сгорания
Проблемы с турбокомпрессором

При повышенных уровнях противодавления двигатель должен сжимать выхлопные газы до более высокого давления, что требует дополнительной механической работы и/или меньшего количества энергии, извлекаемой выхлопной турбиной, что может повлиять на давление наддува во впускном коллекторе. Это может привести к увеличению расхода топлива, выбросов твердых частиц и CO и повышению температуры выхлопных газов. Повышенная температура выхлопных газов может привести к перегреву выпускных клапанов и турбины. Увеличение выбросов NOx также возможно из-за увеличения нагрузки на двигатель.

Возможны и другие воздействия на сгорание дизельного топлива, но они зависят от типа двигателя. Повышенное противодавление может повлиять на работу турбонагнетателя, вызывая изменения в соотношении воздух-топливо (обычно обогащение), что может быть источником выбросов и проблем с работой двигателя. Величина эффекта зависит от типа систем наддувочного воздуха. Повышенное давление выхлопных газов может также препятствовать выходу некоторых выхлопных газов из цилиндра (особенно в двигателях без наддува), создавая внутреннюю рециркуляцию выхлопных газов (EGR), ответственную за некоторое снижение содержания NOx. Небольшое снижение выбросов NOx, о котором сообщается при использовании некоторых систем DPF, обычно ограниченное 2-3% процента, возможно, объясняется этим эффектом.

Турбокомпрессоры обычно используют моторное смазочное масло в качестве смазочно-охлаждающей среды. Чрезмерное давление выхлопных газов может увеличить вероятность выхода из строя уплотнений турбокомпрессора, что приведет к утечке масла в выхлопную систему. В системах с каталитическими DPF или другими катализаторами такая утечка масла также может привести к дезактивации катализатора фосфором и/или другими отравляющими веществами катализатора, присутствующими в масле.

Пределы обратного давления

Все двигатели имеют максимально допустимое противодавление двигателя, указанное производителем двигателя. Эксплуатация двигателя при избыточном противодавлении может привести к аннулированию гарантии на двигатель. Чтобы облегчить модернизацию существующих двигателей с помощью DPF, особенно с использованием пассивных систем фильтрации, производители средств контроля выбросов и пользователи двигателей просили производителей двигателей увеличить максимально допустимые пределы обратного давления для своих двигателей.

Глушители обычно создают максимальное противодавление в диапазоне 6 кПа. В выхлопных системах с сажевым фильтром противодавление может достигать значительно более высоких уровней, особенно если фильтр сильно загружен сажей. Швейцарская программа VERT определила предельные значения максимального противодавления, чтобы сажевые фильтры можно было устанавливать на различное оборудование [1319] . В Таблице 1 приведены рекомендованные VERT предельные значения противодавления для различных размеров двигателей. Давление выхлопа для больших двигателей было ограничено низкими значениями из-за перекрытия клапанов и соображений высокого давления наддува.

**Таблица 1**
VERT Максимальное рекомендуемое противодавление выхлопных газов
Engine Size	Back Pressure Limit
Less than 50 kW	40 kPa
50-500 kW	20 kPa
500 kW and above	10 kPa

Производители двигателей обычно гораздо более консервативны в своих ограничениях противодавления. Например, двигатели дизель-генераторных установок от Caterpillar, Cummins, John Deere и DDC/MTU мощностью от 15 до более 1000 кВт имеют пределы противодавления в диапазоне от 6,7 до 10,2 кПа.

При установке пределов обратного давления необходимо учитывать множество факторов. К ним относятся влияние на производительность турбокомпрессора, выбросы выхлопных газов, расход топлива и температуру выхлопных газов. Предел, который может выдержать конкретный двигатель, будет зависеть от конкретных конструктивных факторов, и дать общие рекомендации сложно.

###

Заявка на патент США для процедуры и блока управления для работы дизельного двигателя. Заявка на патент (заявка № 20080053077, выданная 6 марта 2008 г.)

СОСТОЯНИЕ ТЕХНИКИ

Изобретение касается процедуры в соответствии с преамбулой пункта 1 и блока управления в соответствии с преамбулой пункта 9 . Каталитический нейтрализатор, имеющий характеристики трехкомпонентного преобразования, может представлять собой каталитический нейтрализатор окисления и/или накопительный каталитический нейтрализатор NO.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Допустимые выбросы дизельных двигателей все больше ограничиваются законом. Дизельные двигатели, используемые в серийных автомобилях, производят сравнительно большое количество NO 9.0042 x токсичность отработавших газов перед каталитическим нейтрализатором, особенно в то время, когда автомобиль сильно разгоняется в нижнем и среднем диапазонах оборотов дизеля практически на полном газу, и по этой причине двигатель близок к пределу дымности. Это особенно проблематично с учетом допустимых совокупных выбросов в ездовых циклах с большой долей таких мощных моментов ускорения.

Испытание на соответствие допустимым нормам выбросов проводится при определенных условиях эксплуатации в выбранных ездовых циклах на роликовом динамометрическом стенде. Используемый в США ездовой цикл FTP75 имеет большую долю таких мощных примеров ускорения. В то же время американский закон устанавливает очень требовательный № 9.0042 x пороговых значения специально для этого ездового цикла. Вытекающая из этого задача состоит в том, чтобы эффективно уменьшить выбросы NO _x, особенно в вышеупомянутых случаях мощных ускорений.

Эта задача решается процедурой типа, указанного в начале заявки, посредством отличительных признаков п. 1 и блоком управления типа, указанного в начале заявки, посредством отличительных признаки пункта 9 .

Трехступенчатая конверсия со среднестехиометрической топливно-воздушной смесью и попеременным созданием окислительной и восстановительной атмосфер выхлопных газов перед каталитическим нейтрализатором представляет собой современный уровень техники для бензиновых двигателей. Трехсторонняя конверсия загрязняющих веществ до сих пор не использовалась для снижения NO _x в дизельных двигателях, работающих с избытком воздуха. Это происходит потому, что доли НС и доли СО в выхлопных газах дизельного двигателя в каталитическом нейтрализаторе реагируют предпочтительно с остаточным кислородом из выхлопных газов и в меньшей степени с оксидами азота, содержащимися в выхлопных газах.

По этой причине другие концепции, которые имеют накопительный каталитический нейтрализатор NO _x или систему селективного каталитического восстановления (SCR) оксидов азота, предпочтительны для преобразования NO _x в дизельных двигателях. Накопительный каталитический нейтрализатор NO _x накапливает во время работы с избыточным воздухом, то есть в окисленной атмосфере отработавших газов, выделившиеся оксиды азота и преобразует эти накопленные оксиды азота в восстановительной атмосфере отработавших газов, среди прочего, в молекулярный азот. . Оксидированная атмосфера отработавших газов (лямбда больше 1) может поддерживаться в процессе в течение периодов времени величиной в несколько минут до того, как дизельный двигатель заработает для регенерации накопительного каталитического нейтрализатора в течение периода времени величиной секунд, в чтобы он создавал восстановительную атмосферу отработавших газов (лямбда меньше 1). Известная схема сгорания для работы дизелей со значениями лямбда меньше единицы предусматривает переключение значения лямбда при квазистационарной работе дизеля. При этом под квазистационарной работой дизельного двигателя понимается работа, при которой скорость вращения и нагрузка двигателя изменяются очень мало. Процедура выполняется таким образом, потому что в случае квазистационарной работы двигателя переключение массы воздуха или доли свежего воздуха в камере сгорания от заданного значения для работы на обедненной смеси (лямбда> 1, например, Lambda=3) до значения уставки в режиме обогащения (например, Lambda=0,9).) лучше всего выполнять без отрицательного влияния на крутящий момент и управляемость автомобиля. Этот процедурный подход, согласно которому операция, необходимая для регенерации с Lambda<1, происходит только в квазистационарных режимах работы, является недостатком по отношению к ездовым циклам, в которых эти условия присутствуют редко, поскольку часто возникают сильные ускорения.

В противоположность этому дизельный двигатель работает с помощью изобретения таким образом, что во время мощных ускорений он создает попеременно окислительную и восстановительную атмосферу выхлопных газов перед каталитическим нейтрализатором. В результате этого возникает одновременно несколько преимуществ:

Первоначальным преимуществом является то, что оксиды азота, выбрасываемые в сравнительно больших количествах именно в этом рабочем диапазоне двигателя, эффективно уменьшаются за счет трехступенчатой конверсии. Таким образом, прямое преобразование относительно высоких выбросов NO _x достигается в этом рабочем диапазоне благодаря функции трехкомпонентного каталитического нейтрализатора. Это преимущество не зависит от того, имеет ли система нейтрализации отработавших газов дизельного двигателя накопительный каталитический нейтрализатор, а также имеет место, например, при использовании каталитического нейтрализатора окисления в качестве составной части системы нейтрализации отработавших газов. Если система доочистки отработавших газов имеет накопительный нейтрализатор, возникает дополнительное преимущество, заключающееся в возможности дополнительной полной или частичной регенерации накопительного каталитического нейтрализатора.

Дополнительным преимуществом является то, что значение лямбда для наполнителей камеры сгорания уже снижается со значений лямбда в диапазоне от 2 до 4 до значений лямбда в диапазоне от 1,1 до 1,6. Это падение происходит за счет замкнутого контроля качества дизельного двигателя, в котором крутящий момент регулируется в меньшей степени количеством (количеством) наполнения камеры сгорания и в большей степени пропорцией (качеством) топлива в камере сгорания. заполнение. Высокие требования к крутящему моменту, которые присутствуют во время мощных ускорений, приводят соответственно к высоким пропорциям топлива и, по этой причине, к вышеупомянутым значениям лямбда в диапазоне от 1,1 до 1,6, которые уже находятся сравнительно близко к значениям лямбда, при которых восстановительный выхлопной газ возникает атмосфера.

Дополнительным преимуществом является то, что современные системы управления дизельными двигателями уже регулируют массу воздуха, соответственно долю свежего воздуха в камерах сгорания, в рабочих точках, характерных для мощного ускорения, практически оптимально для значений лямбда меньше 1. По этой причине , реальная адаптация к значениям лямбда меньше 1 происходит путем изменения впрыска; то есть изменением количества и, если необходимо, изменением распределения количества на один или несколько частичных впрысков и/или на один или несколько моментов времени впрыска. Вмешательства в систему впуска воздуха, служащие для дополнительного уменьшения воздушных масс, необходимы в меньшей степени из-за и без того низких лямбд; однако они не исключаются из рассмотрения.

Значительное улучшение характеристик преобразования NO _x во время ездовых циклов с частыми фазами ускорения в целом достигается за счет вышеупомянутых преимуществ. Вмешательства в систему управления дизельным двигателем, необходимые для достижения этих улучшений, действительно изменяют шум сгорания и генерацию крутящего момента. Эти изменения, однако, ожидаются, когда действия водителя требуют мощного ускорения и, следовательно, не должны беспокоить водителя.

Дополнительные преимущества вытекают из описания и прилагаемых рисунков.

Само собой разумеется, что ранее упомянутые признаки и те, которые будут пояснены далее, применимы не только в комбинации, представленной в каждом конкретном случае, но также применимы в других комбинациях или по отдельности, не выходя за рамки изобретения под рукой.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Примеры воплощения изобретения изображены на чертежах и подробно поясняются в последующем описании. В каждом случае схематично показано следующее:

РИС. 1 дизель с системой нейтрализации выхлопных газов и блоком управления;

РИС. 2 диапазон рабочих точек дизеля, построенный по массе топлива и значениям частоты вращения двигателя;

РИС. 3 хронологические последовательности различных рабочих параметров дизеля при разгоне;

РИС. 4 блок-схема в качестве примера выполнения процедуры согласно изобретению; и

РИС. 5 - конфигурация блок-схемы с фиг. 4.

ВАРИАНТЫ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

РИС. 1 подробно показан дизельный двигатель 10 автомобиля с системой нейтрализации отработавших газов 12 и блоком управления 14 . Блок управления 14 управляет дизельным двигателем 10 и другими устройствами таким образом, что двигатель обеспечивает крутящий момент, запрашиваемый водителем транспортного средства посредством управления датчиком ввода данных водителем 16 . Дополнительно блок управления 14 управляет дизельным двигателем 10 с учетом требований системы нейтрализации отработавших газов 12 . Для этих задач управления в блок управления 14 в дополнение к сигналу датчика ввода водителя 16 подаются сигналы от дополнительных датчиков, отображающих параметры работы дизеля 10 . Существенными рабочими параметрами в этой связи являются, в частности, частота вращения n дизеля 9.0127 10 , который обеспечивается датчиком частоты вращения 18 , и массой воздуха mL, поступающей в дизельный двигатель 10 и получаемой датчиком массы воздуха 20 .

Блок управления 14 рассчитывает по частоте вращения двигателя n и массе воздуха mL, среди прочего, значения заполнения камер сгорания дизеля 10 воздухом. Современные дизельные двигатели имеют помимо этих дополнительных датчиков дополнительные параметры работы, такие как температура и/или концентрация компонентов выхлопных газов, и/или давление в камере сгорания и т.д. Список датчиков 16 , 18 и 20 , перечисленные здесь, не являются окончательным списком.

Блок управления 14 дополнительно активирует исполнительные элементы дизельного двигателя 10 , чтобы управлять дизельным двигателем 10 желаемым образом. Система управления двигателем действует таким образом, чтобы дизельный двигатель 10 обеспечивал требуемый водителем крутящий момент. При этом блок управления 10 контролирует, в частности, количество топлива, впрыскиваемого посредством конфигурации клапана впрыска 22 в камеры сгорания дизельного двигателя 10 . Современные дизельные двигатели имеют помимо конфигурации клапана впрыска 22 дополнительные исполнительные элементы, такие как клапаны рециркуляции отработавших газов, турбонагнетатели с регулируемой геометрией турбины, дроссельные заслонки для дросселирования подачи воздуха и т. д. В то время как конфигурация клапана впрыска 22 может быть назначена управление подачей топлива дизельного двигателя 10 , остальные исполнительные элементы можно отнести к системе управления воздухом дизельного двигателя 10 . Также в этом случае верно то, что вышеупомянутые исполнительные элементы не следует понимать как окончательный список.

Система нейтрализации отработавших газов 12 имеет как минимум один каталитический нейтрализатор 24 и/или 26 с характеристиками трехкомпонентного преобразования. В варианте осуществления на фиг. 1, каталитический нейтрализатор 24 представляет собой каталитический нейтрализатор окисления, а каталитический нейтрализатор 26 представляет собой накопительный каталитический нейтрализатор NO _x. В других вариантах реализации систем доочистки отработавших газов 12 имеется каталитический нейтрализатор SCR за каталитическим нейтрализатором окисления 24 и/или сажевый фильтр за каталитическим нейтрализатором окисления 24 . Дополнительные варианты систем нейтрализации отработавших газов работают с комбинациями трех систем нейтрализации отработавших газов, например, с тандемным соединением, состоящим из каталитического нейтрализатора окисления, накопительного каталитического нейтрализатора и сажевого фильтра, или с тандемным соединением, состоящим из накопительного каталитического нейтрализатора. и сажевый фильтр. В каждом случае важно, чтобы в системе нейтрализации отработавших газов 9 присутствовал по крайней мере один каталитический нейтрализатор с трехкомпонентной характеристикой преобразования.0127 12 .

Дизельный двигатель 10 работает таким образом при достаточно мощном разгоне автомобиля, возникающем при соответствующем запросе водителем крутящего момента в нижнем и среднем диапазоне частот вращения двигателя, в рамках изобретения посредством вмешательства блока управления 14 в управление подачей воздуха и/или управление подачей топлива, так что дизельный двигатель 10 создает попеременно окислительную и восстановительную атмосферу выхлопных газов перед окислительным каталитическим нейтрализатором 24 как вариант каталитического нейтрализатора с трехступенчатой характеристикой преобразования.

Управление двигателем дизельного двигателя 10 блоком управления 14 происходит не только таким образом, чтобы обеспечить требуемый крутящий момент, но, кроме того, таким образом, чтобы преобразование NO, происходило максимально эффективно посредством взаимодействие отработавших газов дизеля 10 с их системой нейтрализации отработавших газов 12 .

Для распознавания достаточно сильных ускорений, которые служат критерием срабатывания для работы с чередующейся окислительной и восстановительной атмосферой отработавших газов, рабочие параметры и/или изменения рабочих параметров дизельного двигателя 10 оцениваются в воплощение. В варианте осуществления оцениваются значения массы mk топлива, впрыскиваемого на одно заполнение камеры сгорания, и частоты вращения n дизельного двигателя 10 . ИНЖИР. 2 представлен график возможных пар значений mk, n, к которым при работе дизеля можно приблизиться, и тем самым определить диапазон возможных рабочих точек АД дизеля. При этом спектр возможных значений частоты вращения двигателя расширяется от нейтральной частоты вращения холостого хода n_LL до максимальной частоты вращения n_max; и спектр возможных масс топлива простирается от значения mk_min до значения mk_max. 9На фиг. 2. К этим четырем рабочим точкам последовательно приближаются во время типичного действия ускорения. В рабочей точке BP 1 автомобиль движется со сравнительно небольшой нагрузкой и частотой вращения двигателя, немного превышающей частоту вращения холостого хода на нейтральной передаче n_LL в установившемся режиме работы дизельного двигателя 10 . Затем драйвер запрашивает через отправитель 9 ввода драйвера.0127 16 повышенный крутящий момент для ускорения автомобиля. Для реализации повышенного крутящего момента блок управления 14 увеличивает массу mk впрыскиваемого топлива, при этом частота вращения двигателя n на схематическом изображении изначально остается неизменной. После установки повышенной топливной массы дизель 10 находится в рабочей точке ВР 2 . Здесь двигатель создает крутящий момент, который уже не укладывается в относительно низкую частоту вращения двигателя рабочей точки ВР 9.0127 1 , чтобы автомобиль разгонялся и соответственно увеличивалась частота вращения n дизеля 10 с. Если в рабочей точке ВР 3 желаемая скорость движения достигается при повышенной частоте вращения n дизеля 10 , водитель возвращает запрос крутящего момента и блок управления 14 настраивается на меньшую массу топлива мк, при котором автомобиль продолжает работать в рабочей точке ВР 4 в установившемся режиме при повышенной частоте вращения двигателя.

Масса топлива mk представляет тем самым все параметры, отображающие нагрузку дизельного двигателя 10 . Вместо массы топлива mk можно, например, использовать параметр запроса крутящего момента для нагрузки. Кроме того, измерение нагрузки также может быть получено из сигналов датчика камеры сгорания, датчика давления наддува и т. д.0127 10 увеличивается без превышения порогового значения скорости вращения двигателя n_S в процессе, и поэтому его нагрузка превышает пороговое значение нагрузки mk_S. Это случай на фиг. 2 при переходе от рабочей точки БП 2 к рабочей точке БП 3 .

Дизельный двигатель 10 согласно изобретению работает таким образом, что во время такого перехода, который обозначает мощное ускорение, двигатель попеременно создает окислительную и восстановительную атмосферу выхлопных газов перед каталитическим нейтрализатором 24 .

Это подробно поясняется ниже со ссылкой на фиг. 3. При этом на фиг. 3 a показывает хронологическую прогрессию 28 частоты вращения двигателя n при переходе между рабочими точками BP 1 и BP 4 . Последовательность 30 соответствует соответствующей последовательности крутящего момента, а последовательность 32 соответствует соответствующей последовательности выбросов NO _x перед каталитическим нейтрализатором дизельного двигателя 9.0127 10 во время этого перехода. Можно легко распознать, как крутящий момент увеличивается от низкого пускового значения при низкой пусковой частоте вращения двигателя до высокого значения, при этом скорость вращения двигателя одновременно увеличивается под влиянием высокого крутящего момента, прежде чем крутящий момент снижается до дополнительного устойчивого состояния. значение, при котором появляется постоянная повышенная частота вращения двигателя. Во время ускорения с увеличением частоты вращения двигателя, происходящего между двумя состояниями в установившемся режиме, NO _x выбросы перед каталитическим нейтрализатором дизельного двигателя 10 повышены. ИНЖИР. 3 b показывает соответствующую прогрессию 34 числа воздуха λ (сплошная линия), как она проявляется во время знакомой процедуры, и прогрессию 36 числа воздуха λ (пунктирная линия), как она появляется во время осуществление процедуры согласно изобретению. На рисунке число воздуха λ обозначает соотношение двух количеств воздуха, при этом первое количество воздуха имеется в числителе для сжигания определенной массы топлива, а воздушная масса, находящаяся в знаменателе, соответствует воздушной массе, что требуется для стехиометрического сгорания этой топливной массы. Значения λ больше 1 соответствуют в результате избытку воздуха и приводят к окислительной атмосфере выхлопных газов, тогда как значения λ меньше 1 соответствуют недостатку воздуха или избытку топлива и, следовательно, приводят к восстановительным выхлопным газам. атмосфера.

В последовательности 34 показано увеличение массы топлива mk за счет приведения к значениям λ в окрестности 1 при переходе между рабочими точками BP 1 и BP 4 , при этом однако скорректированные значения λ постоянно находятся выше линии λ=1. Соответственно, во время движения 34 перед каталитическим нейтрализатором 24 постоянно возникает окислительная атмосфера выхлопных газов. В атмосфере выхлопных газов повышенное содержание NO _x выбросы прогрессии 32 из фиг. 3 и не подвергаются прямой каталитической конверсии.

Напротив, восстановительная атмосфера отработавших газов, которая попеременно генерируется с окислительной атмосферой отработавших газов, также появляется в последовательности 36 , которая периодически опускается ниже линии λ=1. Как следствие, возникает изначально известный эффект трехстороннего преобразования, при котором повышенные выбросы NO _x последовательности 32 с РИС. 3 и испытывают прямую каталитическую конверсию при мощном ускорении между рабочими точками ВР 1 и ВР 4 .

РИС. 4 показана блок-схема в качестве примера варианта осуществления процедуры согласно изобретению. Этап 38 соответствует приоритетной основной программе HP для управления двигателем дизельного двигателя 10 , поскольку он обрабатывается в блоке управления 14 . Шаг 40 , вытекающий из этапа 38 , осуществляется тем, что выполняется проверка, превышает ли параметр нагрузки, например масса mk топлива, пороговое значение, например пороговое значение mk_S. Если это не так, программа возвращается к основной программе шага 38 . Если, с другой стороны, запрос на этапе 40 подтвержден, на этапе 42 дополнительно выполняется проверка, чтобы увидеть, превышает ли скорость n вращения двигателя пороговое значение скорости вращения n_S. Если этот запрос подтверждается, то это указывает на рабочую точку с требовательной нагрузкой и высокой частотой вращения двигателя, которая не обязательно связана с мгновенным ускорением, но, например, также может быть достигнута при движении с постоянно высокой скоростью. В этом случае программа также возвращается к основной программе шага 9.0127 38 .

Если, с другой стороны, запрос на этапе 42 отрицается, это указывает на рабочее состояние со сравнительно высокой нагрузкой и низкой частотой вращения двигателя, что типично для отдельного ускорения. В этом случае программа переходит далее к этапу 44 , на котором блок управления 14 устанавливает поочередно значения λ>1 и <1, так что дизельный двигатель 10 попеременно генерирует окислительный и восстановительный выхлопные газы. атмосфера перед каталитическим нейтрализатором 24 .

Пороговое значение mk_S предпочтительно проводит четкую разделительную линию между рабочими состояниями, расположенными вблизи полной нагрузки, и другими рабочими состояниями. Пороговое значение n_S предпочтительно проводит разделительную линию между низкими и средними частотами вращения двигателя и более высокими частотами вращения. Пороговое значение mk_S в одном варианте осуществления составляет приблизительно 80% от значения mk_max полной нагрузки, а пороговое значение n_S скорости вращения двигателя составляет в одном варианте осуществления приблизительно 60% от максимальной скорости вращения n_max. Значение λ окислительной атмосферы отработавших газов предпочтительно уже снижено до значения λ>1,2 перед созданием восстановительной атмосферы отработавших газов на этапе 9.0127 44 . Также предпочтительно, чтобы значение λ было >0,8 во время создания восстановительной атмосферы выхлопных газов и оставалось <1,2 во время создания окислительной атмосферы выхлопных газов. Это приводит к сравнительно небольшим колебаниям значения λ при переходе между восстановительной атмосферой отработавших газов и окислительной атмосферой отработавших газов и наоборот. Как следствие, возникают только колебания крутящего момента и колебания шума сгорания, которые еще допустимы.

Кроме того, попеременное образование восстановительной и окислительной атмосферы выхлопных газов на этапе 44 контролируется путем вмешательства в топливную систему, соответственно, в управление подачей топлива дизельного двигателя 10 . Это может быть вызвано, например, изменением количества mk впрыскиваемого топлива и/или схемы впрыска топлива. При этом особенно предпочтительно, чтобы количество впрыскиваемого топлива и схема впрыска топлива изменялись таким образом, чтобы изменение количества впрыскиваемого топлива влияло на крутящий момент дизельного двигателя 9.0127 10 , по крайней мере, частично компенсируются влиянием парадигмы впрыска топлива на крутящий момент. Это может быть достигнуто, например, за счет того, что увеличение количества впрыскиваемого топлива для создания восстановительной атмосферы отработавших газов сочетается с замедлением начала впрыска.

РИС. 5 показан дополнительный вариант осуществления, в котором изменение между восстановительной и окислительной атмосферами выхлопных газов устанавливается только тогда, когда блок управления 14 инициирует регенерацию накопительного каталитического нейтрализатора 9.0127 26 . При этом после этапа 42 дополнительно выполняется проверка на этапе 43 , была ли инициирована регенерация накопительного каталитического нейтрализатора NO _x. Это имеет место в варианте осуществления, если накопительный каталитический нейтрализатор 26 в определенной степени загружен оксидами азота. Для этой цели устанавливают измерение В для истощения каталитического нейтрализатора и сравнивают на этапе 43 с пороговым значением B_S. Если пороговое значение B_S не превышено, программа возвращается к основной программе шага 9.0127 38 и повышенные выбросы NO _x перед каталитическим нейтрализатором дизельного двигателя 10 преобразуются путем обхода хранилища в каталитическом нейтрализаторе NO _x 26 .