3.2.2. Електронні системи впускних і випускних каналів

На наповнення циліндрів сильний вплив чинять гідравлічний опір системи впускання і газодинамічні процеси, що відбуваються в ній. Кожному режиму роботи двигуна відповідає своя, оптимальна по величині наповнення, геометрія впускного тракту.

Існують два способи використання хвилевих процесів у впускній і випускній системах для підвищення наповнення: так звані хвилева і резонансна настройка.

При хвилевій настройці для підвищення наповнення необхідно, щоб перед закриттям впускного клапана до нього підійшла відбита хвиля тиску. При цьому в циліндрі підвищується тиск і збільшується маса заряду. Для поліпшення очищення циліндра від продуктів згорання необхідно, щоб перед закриттям випускного клапана до нього підійшла хвиля розрідження. Час приходу хвиль залежить від довжин впускних і випускних каналів. Для керування довжиною впускного каналу можна підключати до системи по черзі за допомогою заслінок канали різної довжини або використовувати в системі рухомі елементи, що збільшують довжину каналу.

Резонансна настройка досягається зміною частоти власних коливань робочого тіла у впускній і/або випускній системі. При виникненні резонансу амплітуда хвиль тиску збільшується і збільшується ефект від хвилевої настройки. Власна частота коливань газу в системі залежить від маси газу, тому для резонансної настройки до системи підключають додаткові об'єми. При даному об'ємі системи резонансні коливання виникають тільки на певних частотах обертання двигуна. Для збереження настройки в широкому діапазоні частот необхідно керувати об'ємом системи.

Для керування геометрією впускної і випускної систем використовуються виконавчі пристрої з електромеханічним, електромагнітним або електропневматичним приводом.

Електронні системи керування рециркуляцією відпрацьованих газів широко застосовуються на двигунах легкових автомобілів і легких вантажівок. В даний час почалося застосування електронних систем рециркуляції і на двигунах важких вантажівок. Кількість рециркульованих газів, що перепускаються з випускної системи у впускну, повинно дозуватися залежно від режиму роботи, а для ряду режимів рециркуляція ВГ повинна відключатися. Керування рециркуляцією проводиться програмно. В якості керуючих пристроїв застосовують клапани з пропорційною або релейною характеристиками. Для приводу клапанів, звичайно, використовують електропневматичні пристрої або крокові двигуни.

Для точнішого керування, в клапанах з пропорційною характеристикою і електропневматичним приводом, використовують замкнуте регулювання із зворотним зв'язком по сигналу давача переміщення клапана.

3.2.3. Електронні системи газорозподілу

Очевидна доцільність керування фазами відкриття і ходом клапанів для оптимізації роботи двигуна. Керування фазами газорозподілу дозволяє, наприклад, для автомобільних двигунів, поліпшити характеристику крутного моменту, істотно розширивши діапазон з максимальним його значенням.

Один з варіантів зміни фаз – пропорційний виконавчий механізм, що змінює кутове положення розподільного валу. Особливе це зручно на двигунах, де впускні і випускні клапани приводяться різними розподільними валами. Тоді керування може здійснюється як окремо по кожному валу, так і одночасно. Такі системи набули достатньо широкого поширення.

Також використовуються просторові кулачки складного профілю, що дозволяють змінювати не тільки фази газорозподілу, але і висоту підйому клапанів.

Електронне керування газорозподілом за рахунок зміни кутового розташування розподільного валу або зміни профілю працюючої ділянки кулачків може бути здійснено тільки однаково усереднено для всіх циліндрів.

Запропонована велика кількість складних кінематичних схем з електромеханічним або електрогідравлічним приводом, що забезпечують керування висотою підйому клапанів за рахунок зміни передавального відношення в коромислах приводу клапанів. Їх виконавчі механізми громіздкі і енергоємні. У зв'язку з цим такі схеми поки не знаходять широкого застосування і використовуються, головним чином, в спрощеному варіанті в системах дезактивації клапанів.

Найбільш гнучке керування газорозподілом можливе при використанні індивідуального гідравлічного або електромагнітного приводу клапанів. В цьому випадку можна відмовитися від використання розподільних валів в приводі клапанів.

При гідравлічному приводі клапанів для керування в гідравлічній системі використовуються електромагнітні клапани, аналогічні клапанам, вживаним в системах паливоподачі.

Гідравлічний привід клапанів і електромагнітні клапани газорозподілу (описані вище) дозволяють забезпечити індивідуальну оптимізацію тривалості, фаз і переміщення кожного клапана у будь–який час в будь–якому режимі роботи двигуна, аж до повного відключення окремих циліндрів (циклів) і швидкий перевід двигуна в гальмівний режим.

Фірма Aura Sistems стверджує, що з електромагнітними клапанами EVA досягається істотне поліпшення робочих циклів. При використанні будь–яких палив: бензину, дизельного, природного газу, етанолу, метанолу або спирту паливна економічність двигуна поліпшується на 15°/о за рахунок оптимізації згорання у всьому діапазоні частот, зниження насосних втрат і втрат на тертя. За рахунок відключення окремих циліндрів економічність додатково поліпшується на 16°/о. Загальне поліпшення економічності складає 31%. Затверджується також, що з EVA підвищуються потужність, крутний момент, надійність, знижуються рівень шкідливих викидів, габарити і вартість двигуна.