Исследование характеристик датчиков системы воздухопередачи бензиновых ДВС

Размещено на http://www.allbest.ru/

9

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ДАТЧИКОВ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОПОДАЧИ БЕНЗИНОВЫХ ДВС

Пузаков А.В., кандидат технических наук

Федотов А.М., кандидат технических наук

Оренбургский государственный университет

Несовершенство существующих способов определения параметра нагрузки двигателей внутреннего сгорания снижает динамику разгона, повышает расход топлива и токсичность отработавших газов.

При изменении технического состояния датчиков электронных систем управления двигателями внутреннего сгорания (ЭСУД) ситуация усугубляется, однако бортовые системы диагностирования не реагируют на такие изменения.

В связи с вышеизложенным, совершенствование способа определения параметра нагрузки двигателей внутреннего сгорания является актуальной задачей.

Учитывая важность функции датчика массового расхода воздуха и датчика абсолютного давления воздуха в продуктивной и долгосрочной работе электронной системы управления двигателем, необходимо своевременно приступать к диагностике при возникновении первых симптомов неисправности датчиков определения параметров нагрузки бензиновых двигателей внутреннего сгорания (ДВС). В ходе эксплуатации транспортного средства, двигатель постоянно функционирует в различных режимах. Каждый режим ДВС, подразумевает формирование оптимальной топливовоздушной смеси (ТВС). Датчики определения параметров нагрузки бензиновых ДВС играют важную роль в создании топливовоздушной смеси, передавая электронному блоку управления информацию об изменениях входящего воздушного потока.

Основная функция этих устройств определять количество воздушного потока, который поступает в цилиндры двигателя. Несмотря на важность функции датчиков в системе транспортного средства, сами анализаторы имеют достаточно простое устройство и понятный принцип функционирования.

Исправная функция датчиков определения параметров нагрузки бензиновых ДВС, гарантирует оптимальную работу двигателя [9]. Как известно, определяющим фактором в характеристике производительности мотора является правильное формирования топливовоздушной смеси. Именно поэтому неисправные датчики влекут за собой неблагоприятные последствия (рисунок 1).

Анализатор датчика массового расхода воздуха (ДМРВ) имеет достаточно хрупкую конструкцию и повредить его можно даже при очистке поверхности специальным составом [8]. Поскольку анализатор постоянно функционирует в сложных условиях, нередко он приходит в неисправность в ходе механических повреждений или термического воздействия. Отремонтировать повреждённый датчик невозможно, поэтому при выявлении неисправности анализатора необходимо оперативно приступить к замене ДМРВ [4].

Признаки неисправности датчиков определения параметров нагрузки бензиновых ДВС: неустойчивая работа двигателя; увеличение расхода топлива (рисунок 2); снижение динамических характеристик двигателя; повышение содержания вредных веществ в обработавших газах (рисунок 3).

Рисунок 1 - Последствия эксплуатации автомобиля с неисправными датчиками определения параметров нагрузки

Рисунок 2 - Увеличение расхода топлива

Существует четыре основных способа определения параметров нагрузки на двигатель [2]:

? Mass Air Flow (датчик массового расхода воздуха, ДМРВ);

? Speed Density (датчик абсолютного давления, ДАД);

? Alpha N (датчик положения дроссельной заслонки, ДПДЗ);

? Датчик положения коленчатого вала.

Рисунок 3 - Увеличение токсичности отработавших газов

У всех на выходе получаем величину нагрузки на двигатель, коррелирующую с величиной циклового наполнения. Сведения о ранее проведенных исследованиях приведены в таблице 1.

Таблица 1.1 - Ранее проведенные исследования по теме

В качестве конструкторской разработки [1, 3] спроектирован стенд для исследования характеристик датчиков определения параметров нагрузки бензиновых ДВС. Отличительной особенностью стенда является возможность исследовать сравнительные характеристики датчика массового расхода воздуха и датчика абсолютного давления.

Разработав стенд, удалось имитировать работу системы воздухоподачи бензинового ДВС, сохранив основные принципы работы. Были установлены контрольные приборы для снятия показаний датчиков.

Стенд представляет собой корпус персонального компьютера с закрепленными на нем элементами. На лицевой панели расположены: электродвигатель от пылесоса, который с помощью раструба переходного диаметра соединен с электронной дроссельной заслонкой; датчик массового расхода воздуха, крепящийся через адаптер к электронной дроссельной заслонке; электронная педаль газа; датчик абсолютного давления воздуха; приборы контроля; приборные клеммы; тумблер переключения датчиков и 2 светодиода.

Общий вид стенда для исследования характеристик датчиков определения параметра нагрузки бензиновых ДВС представлен на рисунке 4.

Все органы управления стендом для исследования характеристик датчиков определения параметров нагрузки бензиновых ДВС находятся на лицевой панели стенда. Для начала работы к стенду необходимо подключить ЛАТР (клеммы на боковой стенке корпуса). Стенд подключить к сети питания 220 В 50 Гц используя штепсельную вилку, соединенную с блоком питания.

Перевести выключатель, расположенный на блоке питания в положение «I» - включено. С помощью тумблера, находящегося на лицевой панели выбрать исследуемый датчик. При переводе тумблера в крайнее левое положение вольтметр будет отображать напряжение ДМРВ, загорится зеленый светодиод. При переводе тумблера в крайнее правое положение, на приборе отобразится напряжение ДАД и загорится синий светодиод.

Напряжение датчиков также можно измерять на приборных клеммах, расположенных непосредственно рядом с ними, пользуясь мультиметром. ЛАТРом устанавливается частота вращения вала электродвигателя вентилятора, необходимая для конкретных задач эксперимента. Данный параметр отображается на правом вольтметре, служащим тахометром. Шкала прибора проградуирована от 0 до 7500 об/мин.

Используя электронную педаль газа, можно менять угол открытия электронной дроссельной заслонки. На клеммах, расположенных рядом с ЭПГ, можно измерять сопротивление потенциометров педали, пользуясь для этого мультиметром.

Эксперимент проводился в следующей последовательности: сначала для датчика абсолютного давления воздуха осуществлялось измерение величины выходного напряжения на разных частотах вращения двигателя вентилятора (разного расхода воздуха). Результаты представлены в левой части рисунка 5. Затем аналогичная процедура была выполнена для датчика массового расхода воздуха, результаты приведены в правой части рисунка 6.

1 - кронштейн; 2 - адаптер; 3 - лицевая панель; 4 - раструб; 5 - корпус; 6 - электродвигатель МД-010; 7 - электронная дроссельная заслонка 21116-1148010; 8 - электронная педаль газа 11183-1108500; 9 - датчик массового расхода воздуха 21083-113--10; 10 - вольтметр М42100; 11 - вольтметр Э8095; 12 - датчик абсолютного давления воздуха 45.3829; 13 - тумблер трехпозиционный; 14 - светодиод; 15 - тумблер двухпозиционный

Рисунок 4 - Общий вид стенда

Пользуясь штатными характеристиками датчика абсолютного давления - зависимость выходного напряжения от абсолютного давления воздуха, и датчика массового расхода воздуха - зависимость выходного напряжения от расхода воздуха было произведено вычисление параметра нагрузки и построены зависимости параметра нагрузки от выходного напряжения датчиков (правая часть рисунка 5 и левая часть рисунка 6).

Рисунок 5 - Построение зависимости параметра нагрузки от величины выходного напряжения датчика абсолютного давления

Рисунок 6 - Построение зависимости параметра нагрузки от величины выходного напряжения датчика массового расхода воздуха

Из рисунков 5 и 6 следует, что датчик массового расхода воздуха обладает большей чувствительностью в области больших нагрузок (параметр нагрузки более 30%), а датчик абсолютного давления воздуха обладает одинаковой чувствительностью во всем диапазоне нагрузок.

Следовательно, для оценки параметра нагрузки спортивных и форсированных автомобилей предпочтительно использование датчика массового расхода воздуха, или комбинации обоих датчиков, что реализовано, например, на автомобиле Mitsubishi Lancer.

датчик расход воздуха топливо двигатель

Список литературы

1. Пузаков, А.В. Совершенствование лабораторной базы при изучении электрического и электронного оборудования автомобилей / А.В. Пузаков, А.М. Федотов // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: материалы Всероссийской научно- методической конференции. - Оренбург: ОГУ, 2016. - С. 443-446.

2. Киданов, А.Д. Исследование характеристик автоматического управления подачей воздуха в бензиновых двигателях / А.Д. Киданов, А.В. Пузаков // Проблемы функционирования систем транспорта: материалы международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 14-15 декабря 2015 г. В 2 т. Т. 1. / Отв. ред. В. И. Бауэр - Тюмень: ТюмГНГУ, 2015. - С. 286-290.

3. Каверин, А.Д. Разработка стенда для исследования характеристик системы подачи воздуха ДВС / А.Д. Каверин // Новые технологии - нефтегазовому региону: материалы международной научно-практической конференции. Т.5. - Тюмень: ТИУ, 2017. - С. 63-65.

4. Костин, Д.Ю. Способ диагностирования датчиков массового расхода воздуха на автомобиле и устройство для его осуществления / Д.Ю. Костин // Технические науки - агропромышленному комплексу России: материалы международной научно-практической конференции. - Троицк: Южно-Уральский государственный аграрный университет, 2017. - С.170-175 с.

5. Абросимов, А.В. Диагностирование датчиков массового расхода воздуха двигателей с электронной системой управления / А.В. Абросимов, А.В. Гриценко, К.И. Лукомский // Достижения науки - агропромышленному производству: материалы LIII международной научно-технической конференции. Под редакцией П.Г. Свечникова. Челябинск: Челябинская государственная агроинженерная академия, 2014. - С.10-17.

6. Бутнев, А.Б. Метод и система определения действительного расхода воздуха на двигателе внутреннего сгорания с применением датчика массового расхода воздуха / А.Б. Бутнев // Итоги и перспективы интегрированной системы образования в высшей школе России: образование - наука - инновационная деятельность: труды конференции. - М.: МГИУ - ИТИП РАО - МИИР - ИМБ - МАН ИПТ, 2011. - С. 737-739.

7. Горбань, М.В. Методы оценки и способы повышения эксплуатационной надёжности датчиков массового расхода воздуха двигателем / М.В. Горбань, Е.А. Павленко. - Надежность. - 2017. - Т. 17 - №4(63) - С. 44-48.

8. Оганисян, А.П. Диагностика датчика массового расхода воздуха плёночного типа / А.П. Оганисян // Интеграция науки и практики как условие технологического прорыва: сборник статей Международной научно-практической конференции: в 3 частях. - Уфа: Общество с ограниченной ответственностью "Аэтерна", 2017. - С.77-79.

9. Гриценко, А.В. Расчет эффективности и внедрение технологии диагностирования датчиков массового расхода воздуха на тестовых режимах / А.В. Гриценко, К.И. Лукомский, К.В. Глемба. - АПК России. - 2018. - Т.25. - №1. - С. 104-113.

10. Гончаров, А.А. Оценка влияния датчика массового расхода воздуха на выходные характеристики двигателя и методы его восстановления / А.А. Гончаров, С.Е. Горлатов, П.А. Гончаров // Прогрессивные технологии в транспортных системах: сборник докладов VII Российской научно-практической конференции. - Оренбург: ОГУ, 2005. - С. 111-116.

11. Гриценко, А.В. Диагностирование датчиков массового расхода воздуха легковых автомобилей / А.В. Гриценко, О.Н. Ларин, К.В. Глемба. - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. - 2013. - Т.13. - № 2. - С. 113-118.

12. Новиков, А.Н. Особенности диагностирования датчиков нагрузки современных систем бензинового впрыска / А.Н. Новиков, И.В. Михалевский, А.А. Катунин // Актуальные вопросы инновационного развития транспортного комплекса: Материалы 2-ой Международной научно-практической конференции. - Орел: Госуниверситет-УНПК, 2012. - С.43-46

Размещено на Allbest.ru