Сообщить об ошибке

Если вы обнаружили на сайте опечатку или ошибку, выделите её и нажмите Shift+Enter

Лучший контроль за процессом сгорания минимизирует выбросы PDF Печать E-mail

С целью удовлетворения требований нового стандарта Tier3/Stage IIIA и дальнейшего улучшения характеристик двигателей на гусеничных тракторах Challenger, оснащенных моторами Caterpillar C9/C15/ C18, будет применена технология ACERT, являющаяся большим шагом вперед в совершенствовании конструкции двигателей и одним из крупнейших вложений компании Caterpillar в разработку новой техники.

Технология ACERT представляет собой серию эволюционных и поэтапных усовершенствований, которые в сумме обеспечивают прорыв в моторостроении, базирующийся на зарекомендовавших себя системах и компонентах Caterpillar. В основе технологии ACERT лежит простой принцип: чем лучше вы контролируете процесс сгорания, тем ниже токсичность выбросов. Управление процессом сгорания требует точный контроль над подачей двух элементов: воздуха и топлива.

Системы подачи воздуха

Все удовлетворяющие требованиям стандарта Tier 3/Stage IIIA двигатели для внедорожных транспортных средств, созданные с применением технологии ACERT, имеют головку цилиндров с каналами впуска и выпуска по разные стороны, и, кроме того, большинство из них также имеет по четыре клапана на цилиндр. Этим достигаются сразу две цели: подача большего количества свежего воздуха в цилиндры и обеспечение более однородного распределения этого воздушного заряда.

Двигатель Caterpillar, оснащенный технологией ACERT




В двигателях устаревшей конструкции система подачи воздуха не обеспечивала полного сгорания топлива. Нормы Tier 3/Stage IIIA предъявляют повышенные требования к подаче воздуха и к оборудованию. Без этого сгорание топлива происходит не полностью, в результате чего... повышается токсичность выбросов.

Оптимальное распределение воздушного заряда является весьма сложной задачей из-за кратковременности процесса, который длится всего несколько тысячных долей секунды. Камера сгорания представляет собой очень динамичную среду с большими различиями в давлении и температуре в различных точках и присутствием движущегося поршня, который непрерывно изменяет геометрию камеры. Головки цилиндров с разнесенными каналами впуска и выпуска, а также наличие четырех клапанов на цилиндр существенно улучшают управление воздушным потоком.

Усовершенствованные турбокомпрессоры также улучшают управление воздушным потоком. Двигатели Challenger компании Caterpillar, изготовленные с применением технологии ACERT, оснащены зарекомендовавшими себя турбонагнетателями с перепускными клапанами, повышающими производительность. Многие турбины новых двигателей больше тех, которые используются в настоящее время. На некоторые из них устанавливается титановая крыльчатка турбокомпрессора, имеющая низкую усталостную характеристику, что увеличивает срок службы турбины.

Топливные системы

Управление подачей топлива еще более важно, чем контроль подачи воздуха. Поддержание оптимальных режимов требует, чтобы необходимое количество топлива было подано в нужный момент и с нужным давлением.

Исследования показали, что создание микровспышек топлива до и после основного впрыска позволяет лучше контролировать токсичность выхлопных газов. Управление этими кратковременными процессами возможно только с использованием современных технологий впрыска от Caterpillar - Системы насосов-форсунок с механическим приводом и электронным управлением или одного из двух ее гидравлических аналогов: HEUI(r) или Системы однокомпонентной жидкости Cat. Все три системы обеспечивают многоточечный впрыск и реализацию сложного алгоритма подачи топлива (rate shaping), что улучшает процесс сгорания и позволяет лучше контролировать шум, вибрацию и плавность работы двигателя. Определение нормы подачи - управление подачей топлива во время задержки зажигания и основного впрыска - стало возможным благодаря способности системы HEUI работать независимо от числа оборотов двигателя. Определение нормы подачи корректирует характеристику теплоотдачи двигателя, что также способствует снижению токсичности выхлопа и уровня шума. Определение нормы подачи оптимизирует работу двигателя, изменяя характеристики режимов холостого хода и небольших нагрузок независимо от режимов номинальной и максимальной нагрузки.

 

Электронные системы


Электроника является неотъемлемым компонентом современных двигателей. В последних моделях двигателей применяется система ADEM, использующая 32-битную архитектуру и имеющая память объемом 2 Мб.

Для чего нужна вся эта вычислительная мощность? Сегодня двигатель не является изолированным компонентом, а работает как часть сложной системы. В свете этого критически важной становится связь двигателя с другими частями этой системы. Через модуль ADEM двигатель подключается к шине CAN высокоскоростной сети передачи данных и может обмениваться информацией с другими компонентами системы. Таким образом, рабочие параметры двигателя могут быть точно настроены в соответствии с изменяющейся тяговой нагрузкой, определяемой навесным оборудованием. Например, в режиме максимальной производительности трактор автоматически включает передачу, обеспечивающую работу двигателя в пиковом диапазоне мощностей. Эта интерактивная связь не только снижает токсичность выхлопа, но также повышает производительность.

Не за горами введение норм Tier 4/Stage IIIB, но инженеры Caterpillar уже разработали систему с возможностью ее дальнейшего усовершенствования и готовы во всеоружии встретить следующий этап норм токсичности.