Реферат: План график работ по теме 44 Заключение 45

АДАПТИВНАЯ

СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ

ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ


ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ


Разработал ___________________ В.П. Сергеев


Содержание

1. Введение 3

2. Постановка проблемы 5

3. Техническое описание проекта 6

3.1. Обзор существующих средств и методов решения аналогичных проблем. 6

3.2. Анализ лучших аналогичных проектов 7

3.3. Существо предлагаемого проекта и ожидаемые преимущества по сравнению с лучшими аналогичными проектами 8

4. Вопросы конкурентоспособности прибора 9

4.1. Перспективы адаптивной системы зажигания «СТИМУЛ» 9

4.2. Работа двигателя на обеднённых смесях 14

4.3. Регистрация давления в камере сгорания с помощью ионного тока 19

4.4. Работа двигателей на альтернативных топливах. 22

4.5. Комплектация серийно выпускаемых двигателей 24

5. Экспериментальная часть. 25

5.1. Оценка результатов сравнительных испытаний. 27

5.2. Основные результаты сравнительных испытаний прибора зажигания «Стимул» относительно МС-2713 37

6. Патентование и другие мероприятия по охране интеллектуальной собственности. 38

7. Анализ рынка спроса и оценка срока окупаемости проекта. 39

Дополнительный анализ рынка спроса адаптивной системы зажигания для ДВС в новых экономических условиях 41

7.1. Ориентировочная структура цен разработки проекта. 43

7.2 План - график работ по теме 44

8. Заключение 45



1. Введение

Технико - экономическое обоснование (ТЭО) является составной частью бизнес - плана. ТЭО должно убедить инвестора в том, что вложение капитала в предлагаемый проект является прибыльным и с минимальным риском для его потери. В ТЭО излагаются отличия будущего производимого продукта от других, обосновываются предпочтения потребителем именно этого продукта и привлекательность для инвестора дальнейших перспектив настоящей разработки

.


С момента разработки (1979 год) фирмами «Bosch», «Siemens», «GM» комплексных систем управления впрыском и зажиганием типа «Motronic», «Fenix», «GM», европейские производители автомобилей не очень торопятся их применять. Это определяется экономическими соображениями , основанными на том, что потеря универсальности комплексной системы управления применительно к широкому ряду модификаций двигателей не компенсируется сомнительными преимуществами этой системы из-за уже устаревшего алгоритма ее работы.

Анализ производства автомобилей с впрысковыми системами смесеобразования на заводах восемнадцати известных европейских автомобилестроительных фирм показал, что такие комплексные совмещенные системы управления двигателем используются не более, чем в 30 % выпущенных и выпускаемых автомобилях. Это можно видеть из таблицы, данные которой взяты из справочника «Системы впрыска топлива» 1995 года.


^ Автомобили с впрысковой системой подачи топлива



№

Автомобильная

фирма

^ Общее

количество

модификаций

Совмещенная

система

зажигания

и впрыска

Самостоятельная

система

зажигания

1

Alfa-Romeo

16

7

9

2

Audi

35

5

30

3

BMW

44

26

18

4

Citroen

17

5

12

5

Ferrari

10

1

9

6

Fiat

17

0

17

7

Ford

8

0

8

8

Lancia

12

0

12

9

Mercedes

23

0

23

10

Jaguar

3

0

3

11

Opel

30

12

18

12

Peugeot

26

5

21

13

Porsche

16

7

9

14

Renault

6

0

6

15

SAAB

5

0

5

16

Seat

3

0

3

17

VW

36

11

25

18

Volvo

26

3

23

19

ВАЗ

1

1

0

20

ГАЗ

1

1

0






335

84

251




%

100%

25,1%

74,9%



Отсюда видно, что европейские автомобильные фирмы более 70 % своих автомобилей с впрысковой системой подачи топлива комплектуют самостоятельной системой зажигания. Самостоятельной системой зажигания комплектуются, разумеется, все автомобили оснащённые карбюратором. Поэтому актуальность разработки автономной адаптивной системы зажигания для ДВС не снижается. Это относится ко всем автономным системам зажигания

Разработка адаптивной системы зажигания «Стимул» находится в русле этого направления, причём, она может быть использована в качестве замены любой самостоятельной системы зажигания из приведённой выше таблицы.


^ 2. Постановка проблемы

Вопросы увеличения мощности двигателя внутреннего сгорания, улучшения его динамичности, экономичности, увеличения его моторесурса, а так же снижения токсичности отработанных газов были всегда в центре внимания разработчиков, и эти же параметры определяют в конечном результате потребительские качества всего двигателя.

Решение перечисленных проблем возможно только при условии оптимизации всех процессов работы двигателя, важнейшим из которых является процесс сгорания рабочей смеси в камере сгорания. Одним из основных факторов, влияющих на этот процесс горения, является выбор момента зажигания.

Целью настоящего проекта по созданию прибора "Стимул", предназначенного для определения и обеспечения оптимальных моментов зажигания в ДВС во всех условиях его работы, как раз и является улучшение перечисленных выше параметров.


^ 3. Техническое описание проекта


3.1. Обзор существующих средств и методов решения аналогичных проблем.

Существующие системы зажигания в ДВС используют известные способы определения и установки оптимальных моментов зажигания рабочей смеси заключающиеся в следующем.

Для каждого типа ДВС опытным путем на стадии отработки для основных установившихся режимов его работы отыскиваются такие моменты зажигания (обычно выражающиеся через углы опережения зажигания), которые обеспечивают получение от ДВС максимальной мощности на этих режимах. Эти найденные моменты зажигания считают оптимальными с точки зрения получения от ДВС максимальной мощности, представляют их в виде таблиц или графиков в функции от отдельных параметров ДВС и считают их типовыми для всех серийно изготавливаемых двигателей этого типа на весь срок их эксплуатации.

В соответствии с этими зависимостями моментов зажигания рабочей смеси от отдельных параметров работы ДВС на реальных двигателях разрабатываются устройства установки этих моментов зажигания. К ним относятся широко известные центробежные регуляторы угла опережения зажигания, отрабатывающие зависимость моментов зажигания от частоты вращения коленчатого вала двигателя, и вакуумные регуляторы угла опережения зажигания, позволяющие корректировать моменты зажигания в зависимости от нагрузки двигателя.

К этим же устройствам относятся и электронные (процессорные) блоки, которые методами электроники реализуют определенные ранее зависимости моментов зажигания от тех же отдельных параметров.

Перечисленные устройства представляют собой разомкнутые системы прямого регулирования по заданным программам. Характерной особенностью этих систем является отсутствие обратной связи по основному параметру оптимизации - мощности ДВС.


^ 3.2. Анализ лучших аналогичных проектов

Использование выше указанных принципов заложено во всех известных системах зажигания фирм "Bosch", "Siemens", "Lukas" и других разработчиков, достигших больших успехов в этой области и заслуженно пользующихся популярностью у потребителей.

Однако все существующие системы зажигания имеют весьма существенные недостатки.

1. В связи с тем, что в этих системах определение и установка моментов зажигания рабочей смеси в ДВС разделены во времени (определение - на этапе отработки двигателя, установка - на этапе его эксплуатации), оптимальность может быть достигнута только в расчете на идентичность конструкций и характеристик двигателя в целом и отдельных его узлов, идентичность горючих и смазочных материалов, идентичность всех условий работы ДВС как в период отработки этого типа двигателя, так и в течение всего дальнейшего периода серийного выпуска двигателей этого типа и периода эксплуатации конкретных экземпляров. Даже небольшие отклонения указанных параметров реального экземпляра двигателя, работающего в реальных условиях, от соответствующих параметров, сложившихся в период снятия его характеристик при отработке, может привести к значительным отклонениям реализуемых значений моментов зажигания от оптимальных.

2. Определение оптимальных моментов зажигания при отработке двигателя производится только лишь на установившихся режимах. Однако, эти значения моментов зажигания для переходных, неустановившихся режимов работы ДВС оптимальными не являются. В реальных условиях эксплуатации двигателей значительную часть времени занимают именно такие переходные, неустановившиеся режимы работы, особенно характерные для городских циклов движения транспорта.

Таким образом, значительную часть времени работы двигателя занимают режимы с неоптимальными моментами зажигания.

3. Установка и определение моментов зажигания в существующих системах предполагает отработку только нескольких параметров, определяемых режимами работы двигателя. К числу отрабатываемых параметров относятся, как правило, частота вращения коленчатого вала двигателя и его нагрузка, характеризуемая давлением во впускном трубопроводе. В некоторых случаях учитываются еще температура двигателя и наличие или отсутствие детонации, которые реализуются упрощенными, так называемыми, релейными зависимостями. Существующие системы зажигания не в состоянии учесть и отработать (по различным причинам) все параметры, от которых зависят оптимальные моменты зажигания рабочей смеси, например, теплотворная способность и качество используемого в конкретных условиях топлива, температура, влажность и атмосферное давление окружающего воздуха, состав и качество рабочей смеси, которая приготовлена конкретными устройствами смесеобразования в конкретных условиях работы, степень наполнения рабочей смесью цилиндров в конкретных режимах работы, и другие.


^ 3.3. Существо предлагаемого проекта и ожидаемые преимущества по сравнению с лучшими аналогичными проектами

Настоящий проект предусматривает разработку и создание прибора «Стимул», предназначенного для определения и обеспечения оптимальных моментов зажигания в двигателе внутреннего сгорания. Прибор "Стимул" совместно с двигателем образуют замкнутую систему автоматического регулирования, которая обеспечивает работу двигателя с максимальной мощностью в любых, конкретно сложившихся условиях работы. В качестве обратной связи используется величина давления в цилиндрах двигателя при сгорании рабочей смеси, которая регистрируется датчиком давления.

Организация обратной связи непосредственно из камеры сгорания двигателя позволяет системе, вне зависимости от конкретных факторов изменяющих условия работы, адаптироваться таким образом, чтобы в измененных условиях, за счет коррекции моментов зажигания, обеспечить максимальную мощность двигателя.

В соответствии с теорией, условием получения от двигателя наибольшей мощности в конкретных условиях работы, является поддержание таких моментов зажигания, которые обеспечивают создание максимального давления в камере сгорания на углах поворота коленчатого вала 15 - 18 градусов после ВМТ. При этом уместно отметить, что в этом режиме работы отсутствует один из самых негативных факторов работы двигателя - детонация, так как углы максимального давления при детонации значительно меньше.

Таким образом, использование этого принципа работы в приборе "Стимул", позволит устранить все перечисленные выше недостатки, присущие системам прямого регулирования.

Реализация этой новой системы зажигания в автомобиле позволит получить ряд преимуществ.

На этапе проектирования и отработки двигателя:

Отпадает необходимость в проведении целого направления работ по исследованию двигателя для определения оптимальных моментов зажигания в зависимости от отдельных параметров его работы.

Отпадает необходимость в разработке и изготовлении специальных устройств (таких как, например, центробежный и вакуумный регуляторы) служащих для установки моментов зажигания в зависимости от значений отдельных параметров работы двигателя, а также устройств, предназначенных для исключения детонации.

На этапе эксплуатации:

Увеличивается реальная мощность двигателя.

Снижается расход топлива.

Увеличивается моторесурс двигателя.

Снижается токсичность выхлопных газов.

Улучшается динамичность автомобиля.

Появляется возможность использования топлива с различным показателем качества без дополнительных регулировок.

Появляется возможность с помощью цифрового индикатора, входящего в состав прибора, оперативно контролировать качество используемого топлива.



^ 4. Вопросы конкурентоспособности прибора


4.1. Перспективы адаптивной системы зажигания «СТИМУЛ»
По сравнению с имеющимися на сегодняшний день устройствами зажигания, система «Стимул» имеет ряд существенных преимуществ, особенно в перспективных разработках.

В первую очередь это связано с её универсальностью, что дает возможность мобильно применять её не только в карбюраторных двигателях, но и в двигателях с впрысковым приготовлением рабочей смеси, оснащенных любой системой управления впрыском, как механической, так и электронной.

Во-вторых, система зажигания «Стимул» позволяет оптимизировать моменты подачи искры зажигания индивидуально для каждого цилиндра, что для всех существующих систем является неразрешимой проблемой.

Кроме того, следует выделить перспективу применения системы зажигания "Стимул" для дизельных двигателей, а также для разрабатываемых в настоящее время искровых двигателей с непосредственным впрыском топлива в камеру сгорания с целью оптимизации не только момента подачи искры, но и момента самого впрыска. Таким образом, эта система позволяет брать на себя выполнение некоторых функций управления впрыском.

Возможности системы зажигания “Стимул” дают основания для создания на её базе комплексной системы управления впрыском топлива и зажиганием бензинового двигателя с новым оригинальным алгоритмом работы, который является "KNOW-HOW" этой перспективной разработки. Такая комплексная система управления двигателем позволит решить одну из наиболее сложных и престижных проблем - обеспечение оптимальной работы двигателя при эксплуатации на обедненных смесях. Актуальность решения этой проблемы определяет как экономические, так и экологические показатели работы двигателя.

В связи с тем, что предлагаемая система управления двигателем адаптивная, имеющая замкнутую обратную связь по основному параметру регулирования, она не требует трудоемкого и продолжительного процесса снятия калибровочных значений и введения в память системы управления параметров работы конкретного типа двигателя для всех возможных режимов его работы. Это позволяет не только сэкономить средства при ее отладке, но и получить совершенно новое качество, которым не обладает ни одна из известных систем - унификацию по отношению к типу двигателя и любому применяемому топливу.

Кроме того, алгоритмы работы комплексной системы управления двигателем позволяет отказаться от применения целого ряда дорогостоящих датчиков таких как: датчик массового расхода воздуха, датчик давления во впускной системе коллектора, датчик температуры охлаждающей жидкости, датчик детонации, датчик содержания кислорода в выхлопных газах ( - зонд). За счет этого система получается проще и дешевле существующих в настоящее время систем управления.



Перспективы системы зажигания «Стимул» можно проследить по приведенному ниже рисунку 1.

Система зажигания «Стимул», во-первых, непосредственно способна взаимодействовать с карбюраторными двигателями и двигателями с впрысковой системой подачи топлива для определения и установки оптимальных моментов зажигания, а также с дизельными двигателями для определения и установки оптимальных моментов впрыска топлива. Во-вторых, она является основой для создания перспективной системы управления двигателем, работающим на бедных смесях, использующей новый оригинальный алгоритм, существо которого составляет «KNOW-HOW». При этом необходимо отметить, что ни одна из существующих систем управления работой автомобильного двигателя не пригодны для создания перспективных систем управления двигателем. Это относится как к системам управления зажиганием, например, типа МС-2713 и МКД-105, так и к комплексным системам управления двигателем, например, типа МИКАС, ЯНВАРЬ, MOTRONIC, FENIX.

Области применения системы зажигания «Стимул», представленные на рисунке 1а, достаточно обширны и разносторонни. В каждой из этих областей имеются свои проблемы, решение которых существующими системами зажигания не найдено.


В соответствии с ^ Теорией автоматического регулирования, все системы регулирования, имеющие замкнутые обратные связи в основном контуре регулирования, называются замкнутыми и являются системами более высокого уровня по сравнению с системами прямого регулирования, у которых отсутствует обратная связь по регулируемому параметру. Поэтому, замкнутая адаптивная система зажигания «Стимул» принадлежит к более высокому уровню в ряду регулирующих систем зажигания и является новым этапом в развитии этих систем, что наглядно представлено на рисунке 2.











^ 4.2. Работа двигателя на обеднённых смесях

В настоящее время перед автомобилестроителями России поставлена задача по разработке конструкции и технологии производства автомобилей, обеспечивающих трёхкратное повышение экономии топлива (до 3л/100км пробега), удовлетворяющих требованиям по безопасности движения и уровню вредных выбросов.

Обязательным условием для выполнения поставленной задачи является организация стабильной работы двигателя на обеднённых смесях. Этот режим может быть обеспечен путём применения в современном двигателе адаптивной системы управления, использующей информацию о процессе горения рабочей смеси в цилиндрах. Существующие в настоящее время системы управления такой режим работы обеспечить не в состоянии.

Необходимость создания систем управления, обеспечивающих работу ДВС на обеднённых смесях, западными специалистами обоснована около десяти лет назад. С 1994 года ведущие автомобильные концерны США и Западной Европы вопросами создания высокоэкономичных и малотоксичных автомобилей нового поколения занимаются на государственном и межотраслевом уровнях. В настоящее время концерн «WV» уже выпустил автомобиль, у которого расход топлива составляет именно 3л/на 100км пробега. Стоимость такого автомобиля - 27.000DM.

Анализ материалов работы семинара «Электронные системы управления впрыском топлива и зажиганием бензиновых двигателей», который проходил в июне 1999 года в г. Суздале, показал, что решением этих проблем в России никто не занимается.


Двигатель, работающий на обеднённых смесях (оснащённый системой сгорания бедной смеси), позволяет снизить выброс окислов азота при существенной экономии топлива. С таким двигателем можно также использовать системы контроля отработанных газов с различными уровнями каталитической нейтрализации.

Преимущества системы сгорания бедной смеси можно полностью реализовать только при использовании новейших систем электронного управления в сочетании с усовершенствованными датчиками. Применение адаптивного управления обеспечит работу каждого отдельного цилиндра в оптимальном режиме, при этом будет учитываться разброс в параметрах двигателей, определяемый производственными допусками, и будут модифицироваться эксплуатационные характеристики в соответствии с износом компонентов.

Система сгорания бедной смеси обычно ассоциируется с двигателями с рабочим объёмом цилиндров менее 1,4 литра, как средство для выполнения законодательства по снижению токсичности ОГ без каталитического нейтрализатора; такой двигатель выигрывает в снижении себестоимости ввиду отсутствия дополнительного оборудования по очистке ОГ.

Однако сам характер систем сгорания бедной смеси делает их идеальными и для применения в двигателях с рабочим объёмом цилиндров 1,4 - 2,0 литров и более.


Трудности создания двигателей с системой сгорания бедной смеси в основном связаны с обеспечением одинакового процесса сгорания во всех цилиндрах. В результате производственных допусков, а также из-за различия подачи рабочей смеси к отдельным цилиндрам, например, четырёхцилиндрового двигателя, всегда создаются четыре различных системы сгорания со своими оптимальными рабочими параметрами. Поэтому установка оптимального зажигания и стабилизация сгорания бедной смеси в одной из камер не означает оптимизации процесса сгорания в остальных камерах.

Поскольку требования к двигателям возрастают, а условия производства всегда будут определять различия спецификаций в пределах определённых допусков, как у новых, так и находящихся в эксплуатации однотипных двигателей (двух одинаковых двигателей не существует), вопрос может быть решён только с помощью адаптивного управления процессом горения в каждым отдельном цилиндре, что наилучшим образом может обеспечить адаптивная система зажигания «Стимул».

Двигатель на обеднённой смеси возможен только при наличии системы сгорания, процессом которого необходимо управлять, чтобы обеспечить экономию топлива, регулировку выброса ОГ и предотвращение детонации.

Применение регистрации давления в каждом цилиндре позволит оптимизировать зажигание, а также обеспечить контроль и управление стабильной работой двигателя на обеднённой смеси. Будет устранена неровная работа двигателя и снижен выброс несгоревших углеводородов СН благодаря предотвращению пропусков зажигания и их неполного сгорания, а также предупреждена детонация, особенно склонная к проявлению на полных нагрузках.


Более высокие экологические показатели работы двигателя на обедненных смесях позволяют отказаться не только от упомянутого выше датчика содержания кислорода в выхлопных газах, но и делают ненужным применение дорогостоящих трёхкомпонентных каталитических нейтрализаторов.


Современные каталитические нейтрализаторы для выполнения своих функций выставляют жесткие требования к режимам работы двигателей. Выполнить эти требования во всех реальных условиях эксплуатации невозможно, так как стехиометрический состав рабочей смеси, требуемый для эффективной работы нейтрализатора, может быть обеспечен автомобильными системами управления только на установившихся режимах работы двигателя. Вместе с тем, установившиеся режимы работы двигателя при городском цикле езды, например, при езде по Москве, составляют в среднем не более 15% продолжительности всего движения, причём именно при движении по городу особенно необходимо обеспечивать максимальную экологичность. Виду того, что требуемый для согласованной работы трёхкомпонентного каталитического нейтрализатора стехиометрический состав рабочей смеси в полной мере обеспечить не удаётся, такие нейтрализаторы именно в этом режиме эксплуатации малоэффективны.







^ Режимы работы автомобилей в Москве










Продолжительность работы, %

Расход топлива, %

Режим работы

автомобиля

Легковые

автомобили

Грузовые

автомобили


Автобусы

Эксплуатация

в городе


Городской

ездовой цикл



Холостой ход



22


17


29


10-14


15-16


Ускорение



37


42


38


45-51



42-44


Постоянная

скорость


12


16


9


20-23


32-34


Замедление



29


25


24


8-12


7-8

В.И.Ерохов «Экономичная эксплуатация автомобиля», 1986г, ДОСААФ, Москва.


Вместе с тем, разогрев и поддержание достаточно высокой рабочей температуры для дожигания отработанных газов, каталитические нейтрализаторы требуют определённых затрат энергии, что сказывается на снижении КПД всего автомобиля.

Кроме того, применение в каталитических нейтрализаторах драгоценных и редкоземельных металлов, приводит к значительной стоимости этих устройств.

Эта стоимость дополнительно увеличивается за счёт обязательного применения совместно с нейтрализатором кислородного датчика, так называемого «­­­ зонда», с помощью которого создаётся стехиометрический состав рабочей смеси.

Функции, выполняемые современными каталитическими нейтрализаторами достаточно сложные, ввиду противоречивости предъявляемых к ним требований. Они обязаны, во-первых, дожигать содержащиеся в выхлопных газах СО и СН и превращать их в СО2 иН2О, а, во-вторых, восстанавливать NOх до нейтрального азота N.

При работе двигателя на обедненных смесях без нейтрализатора в выхлопных газах содержится примерно столько же СО и NOх, сколько их содержится в выхлопных газах двигателя, работающего на стехиометрическом составе смеси и оснащенного каталитическим нейтрализатором. Количество СН при этом несколько выше.

В этом случае, для выполнения экологических норм по содержанию в выхлопных газах токсических составляющих, нужен нейтрализатор, выполняющий всего одну функцию - дожигание СН. Такой нейтрализатор значительно проще по конструкции и дешевле “классического” трехкомпонентного каталитического нейтрализатора.

Эти выводы подтверждает приведённая ниже таблица «Влияние состава рабочей смеси на параметры работы двигателя». Ссылки на источники представленных данных содержатся в самой таблице.


^ Влияние состава рабочей смеси на показатели

работы двигателя














Содержание в выхлопных газах, в %

Характеристика

рабочей смеси

Коэффициент

избытка воздуха



Мощность

двигателя

Удельный расход

топлива


CH


NOX



CO


Богатая


0,6-0,8


-(20-25)%



+30%


0,75-0,3


0-0,07


14-7


Обогащённая



0,8-0,85


Maximum


+(12-15)%


0,3-0,25


0,07-0,12


7-5


Нормальная,

стехиометрическая


1,0


-(4-5)%


+(4-8)%


0,15


0,4


0,7


Бедная


1,05-1,15


-10%



Minimum


0,12-0,1


0,44-0,25


0,5-0,1


Переобеднённая



1,20-1,45



-(15-25)%


+(8-12)%


0,15


<0,1


<0,1

В.И.Ерохов «Экономичная эксплуатация автомобиля» 1986г.

ДОСААФ, Москва.

«Двигатели внутреннего сгорания»,

под редакцией В.Н.Луканина, 1995г.

«Высшая школа», Москва.



Полного сгорания топлива в цилиндрах двигателя нет даже при наличии избытка кислорода в рабочей смеси. Чем не совершеннее сгорание, тем больше выброс вредных веществ с отработанными газами двигателя.

Перспективным направлением по снижению токсичности отработавших газов является способ подготовки топливной смеси перед поступлением её в камеры сгорания с помощью каталитического фильтра-преобразователя топлива (КФПТ), разработанного на основе конверсионных технологий оборонной промышленности и содержащий «KNOW - HOW».

В своём составе КФПТ содержит полиамид, базальтовую ткань, химический катализатор (без присутствия драгоценных и редкоземельных металлов), гаммаглинозём, порошок титана.

КФПТ является устройством двухкамерного типа.

В первой камере осуществляется предварительная очистка топлива (со степенью очистки 99,8%), активация молекул топлива гранулированным катализатором, насыщение топлива солями плакирующих металлов.

Во второй камере топливо подвергается тонкой очистке, гомогенизации и повторной активации в фильтре - активаторе.

Топливо (как бензин, так и дизельное топливо), пройдя комплексную обработку с помощью каталитического фильтра - преобразователя КФПТ непосредственно перед процессом смесеобразования, приобретает очень ценное качество - способность полного сгорания в процессе работы ДВС. За счёт этого значительно снижается токсичность отработанных газов и при этом одновременно снижается расход топлива на выполнение той же работы.

В этом случае кроме снижения токсичности отработанных газов вся потенциальная энергия топлива расходуется исключительно на создание полезной работы двигателя с увеличением общего КПД преобразования энергии, из потенциальной химической энергии топлива в полезную механическую работу по перемещению автомобиля.

Эффективность КФПТ настолько велика, что использование его на современном автомобиле позволит выполнить международные требования стандарта по экологии «Евро II» без применения дорогостоящего трёхкомпонентного каталитического нейтрализатора.

При этом КФПТ не требует для своей эффективной работы обеспечения каких - либо специальных режимов работы двигателя. Снижение токсичности отработанных газов будет проводиться во всех режимах езды, в том числе и при городском цикле движения, что не под силу трёхкомпонентному каталитическому нейтрализатору.

Кроме того, пройдя обработку с помощью КФПТ, топливо улучшает своё качество и тем самым повышается его октановое (для бензина) или цетановое (для дизельного топлива) число.

Одновременно с этим в КФПТ происходит насыщение топлива на молекулярном уровне солями плакирующих металлов, которые попадая на рабочие поверхности цилиндров, повышают компрессию с выравниваем её по цилиндрам (так называемый плакирующий эффект)


^ 4.3. Регистрация давления в камере сгорания с помощью ионного тока

Перспективным направлением для регистрации давления в камере сгорания является метод измерения и регистрации ионного тока между электродами свечи зажигания в процессе горения рабочей смеси. Принцип измерения давления идентичен принципу действия ионизационного манометра, который основан на том, что при постоянных условиях ионизации газа число образовавшихся ионов пропорционально плотности газа (давлению).

Ионный ток в данном случае зависит как от состава и температуры ионизированной плазмы, образующейся в результате горения рабочей смеси, так и от давления в камере сгорания.

Использование этого метода позволит в процессе горения рабочей смеси в камере сгорания регистрировать изменение давления без применения специально разработанных датчиков давления и, самое главное, без доработки двигателя внутреннего сгорания для установки этих датчиков.

По данным, представленным фирмой "DELKO ELECTRONICS" США, в докладе на международной конференции "Проблемы развития автомобилестроения в России", проходившей 1 - 3 октября 1997 года в городе Тольятти, этот принцип, иллюстрируемый рисунками 3 и 4 из этого доклада, реализован в устройстве регистрации детонации, которое используется в одном из вариантов автомобиля шведской фирмы «SAAB» (SAAB 9-5 Aero).


Разработка указанного метода регистрации давления и реализация его в адаптивной системе зажигания «Стимул» решает ряд важнейших проблем.

. Экономическую - система получается значительно дешевле, так как отпадает необходимость применять специально разработанный дорогостоящий датчик регистрации внутрикамерного давления и позволяет реализовать работу двигателя на бедных смесях.

. Организационную - отпадает необходимость в разработке специального датчика давления, а значит не нужно развёртывать и обеспечивать на специализированных предприятиях их выпуск в требуемом количестве.

.Конструктивную - нет необходимости в доработке двигателя для установки датчика давления, что придаёт системе особо ценное качество - унификацию по отношению к любому двигателю.

.Энергетическую - система позволяет оптимизировать моменты подачи искры зажигания индивидуально для каждого цилиндра, тем самым, увеличивая мощность двигателя до максимально возможной величины, что для всех существующих систем является неразрешимой проблемой.

Ведущие зарубежные фирмы уделяют большое внимание таким проблемам исследования, как использование внутрикамерного давления в процессе сгорания рабочей смеси для целей управления ДВС, и обоснованное ориентирование перспективных двигателей на работу с "бедными" смесями во всех режимах эксплуатации. То, что предложения и решения настоящего проекта лежат в русле направлений исследований зарубежных фирм, а результаты экспериментальных работ показывают практическую возможность их реализации, подтверждает, во-первых, правильность выбора направления деятельности, во-вторых, предлагаемые научно-технические разработки находятся на уровне передовых мировых достижений.


Ion Current Sense

Ionen Strom



BATT





Ionen

Signal

Рис 3

D1

D2

R1

R4


С

Ion Sense Signal
































































































































































































































































































































































































































^


4.4. Работа двигателей на альтернативных топливах.


Следует особо рассмотреть ещё одну перспективу применения адаптивной системы зажигания «Стимул», а именно для двигателей работающих на альтернативных топливах.


В настоящее время, как за рубежом, так и в России, все большее распространение получают двигатели внутреннего сгорания, у которых в качестве топлива используется не традиционный бензин, а экологически более чистые и дешевые природный или нефтяной газы.

Анализ целесообразности разработки систем управления автомобильным двигателем, работающем на газовом топливе, показал:

1.Развитие автомобильного транспорта, работающего на газовом топливе, экономически обосновано меньшей стоимостью этого топлива по отношению к традиционному бензину и диз