на сучасних автомобіляхвикористовуються різні системиупорскування палива. Система впорскування (інше найменування - інжекторна система, від injection – упорскування) як випливає з назви, що забезпечує впорскування палива.
Система упорскування використовується як на бензинових, так і дизельних двигунах. Разом з тим, конструкції та робота систем упорскування бензинових та дизельних двигунів істотно різняться.
У бензинових двигунах за допомогою упорскування утворюється однорідна паливно-повітряна суміш, яка примусово спалахує від іскри. У дизельних двигунах упорскування палива проводиться під високим тиском, порція палива змішується зі стисненим (гарячим) повітрям і майже миттєво запалюється. Тиск упорскування визначає величину порції палива, що впорскується, і відповідно потужність двигуна. Тому, чим більший тиск, тим вища потужність двигуна.
Система упорскування палива є складовоюпаливна система автомобіля. Основним робочим органом будь-якої системи упорскування є форсунка ( інжектор).
Системи упорскування бензинових двигунів
Залежно від способу утворення паливно-повітряної суміші розрізняють наступні системицентрального впорскування, розподіленого упорскування та безпосереднього впорскування. Системи центрального та розподіленого упорскування є системами попереднього упорскування, тобто. упорскування в них проводиться не доходячи до камери згоряння - впускному колекторі.
Системи упорскування дизельних двигунів
Упорскування палива в дизельних двигунах може здійснюватися двома способами: попередню камеру або безпосередньо в камеру згоряння.
Двигуни з упорскуванням у попередню камеру відрізняє низький рівеньшуму та плавність роботи. Але в даний час перевага надається системам безпосереднього впорскування. Незважаючи на підвищений рівеньшуму такі системи мають високу паливну економічність.
Визначальним конструктивним елементомСистема впорскування дизельного двигуна є паливний насос високого тиску (ТНВД).
На легкові автомобілі з дизельним двигуномвстановлюються різні конструкції систем упорскування: з рядним ТНВДз розподільчим ТНВД, насос-форсунками, Сommon Rail. Прогресивні системи впорскування - насос-форсунки та система Сommon Rail.
У випадку з системою впорскування палива Ваш двигун все ще смокче, але замість того, щоб покладатися тільки на кількість палива, що всмоктується, система впорскування палива стріляє точно правильну кількість палива в камеру згоряння. Системи упорскування палива пройшли вже кілька ступенів еволюції, в них була додана електроніка – це, мабуть, було найбільшим кроком у розвитку цієї системи. Але ідея таких систем залишилася та ж: електрично активований клапан (інжектор) розпорошує відміряну кількість палива в двигун. Насправді основна відмінність між карбюратором та інжектором саме в електронному управлінніЕБУ – саме бортовий комп'ютерподає точно необхідну кількість палива в камеру згоряння двигуна.
Давайте подивимося, як працює система впорскування палива та інжектор зокрема.
Так виглядає система упорскування палива
Якщо серце автомобіля – це його двигун, то його мозок – це блок керування двигуном (ЕБУ). Він оптимізує роботу двигуна за допомогою датчиків, щоб вирішити, як керувати деякими приводами двигуна. Насамперед комп'ютер відповідає за 4 основні завдання:
- керує паливною сумішшю,
- контролює обороти холостого ходу,
- несе відповідальність за кут випередження запалення,
- керує фазами газорозподілу.
Перш ніж ми поговоримо про те, як ЕБУ здійснює свої завдання, давайте про найголовніше – простежимо шлях бензину від бензобака до двигуна – це і є робота системи упорскування палива. Спочатку після того, як крапля бензину залишає стінки бензобака, вона всмоктується за допомогою паливного електричного насоса в двигун. Електричний паливний насос, як правило, складається з безпосередньо насоса, а також фільтра та передавального пристрою.
Регулятор тиску палива в кінці паливної напрямної з вакуумним живленням гарантує, що тиск палива буде постійним по відношенню до тиску всмоктування. Для бензинового двигуна тиск палива, зазвичай, становить близько 2-3,5 атмосфери (200-350 кПа, 35-50 PSI (фунтів на квадратний дюйм)). Паливні форсунки інжектора підключені до двигуна, але їх клапани залишаються закритими доти, доки ЕБУ не дозволить відправити паливо до циліндрів.
Але що відбувається, коли двигуну потрібно паливо? Тут у роботу вступає інжектор. Зазвичай інжектори мають два контакти: один висновок підключений до акумулятора через реле запалювання, а інший проходить в ЕБУ. ЕБУ надсилає пульсуючі сигнали в інжектор. За рахунок магніту, на який подаються такі пульсуючі сигнали, відкривається клапан інжектора, і в його сопло подається деяка кількість палива. Оскільки в інжекторі дуже високий тиск (значення наведено вище), клапан, що відкрився, направляє паливо з високою швидкістю в сопло розпилювача інжектора. Тривалість, з якою відкритий клапан інжектора, впливає те що, скільки палива подається в циліндр, а тривалість ця, відповідно залежить від ширини імпульсу (тобто. від того, скільки часу ЕБУ посилає сигнал до інжектора).
Коли клапан відкривається, паливна форсунка передає паливо через наконечник розпилювальний, який, розпорошуючи, перетворює рідке паливо в туман, безпосередньо в циліндр. Така система називається системою з безпосереднім упорскуванням . Але розпилене паливо може подаватися не відразу в циліндри, а спочатку в колектори впускні.
Як працює інжектор
Але як ЕБУ визначає, скільки на Наразіпалива потрібно подати у двигун? Коли водій натискає педаль акселератора, насправді він відкриває дросельну заслінкуна величину натиску педалі, якою в двигун подається повітря. Таким чином, ми з упевненістю можемо назвати педаль газу "регулятором подачі повітря" у двигун. Так от, комп'ютер автомобіля керується в тому числі величиною відкриття дросельної заслінки, але не обмежується цим показником - він зчитує інформацію з безлічі датчиків, і дізнаємося про них всіх!
Датчик масової витратиповітря
Насамперед датчик масової витрати повітря (MAF) визначає, скільки повітря входить в корпус дросельної заслінки і посилає цю інформацію в ЕБУ. ЕБУ використовує цю інформацію, щоб вирішити, скільки палива впорснути в циліндри, щоб тримати суміш у ідеальних пропорціях.
Датчик положення дросельної заслінки
Комп'ютер постійно використовує цей датчик, щоб перевірити положення дросельної заслінки і дізнатися таким чином, скільки повітря проходить через повітрозабірник для того, щоб регулювати імпульс, відправлений до форсунок, гарантуючи, що кількість палива, що відповідає повітрю, входить в систему.
Кисневий датчик
Крім того, ЕБУ використовує датчик O2, щоб з'ясувати, скільки кисню міститься у вихлопних газах автомобіля. Вміст кисню у вихлопних газах забезпечує індикацію того, як добре паливо згоряє. Використовуючи пов'язані дані від двох датчиків: кисневої та масової витрати повітря, ЕБУ також контролює насиченість паливо-повітряної суміші, що подається в камеру згоряння циліндрів двигуна.
Датчик положення колінвалу
Це, мабуть, головний датчик системи упорскування палива - саме від нього ЕБУ дізнається про кількість оборотів двигуна в даний момент часу і коригує кількість палива, що подається в залежності від кількості оборотів і, звичайно ж, положення педалі газу.
Це три основні датчики, які прямо і динамічно впливають на кількість палива, що подається в інжектор і в подальшому в двигун. Але є ще ряд датчиків:
- Датчик напруги в електричній мережі машини - потрібен для того, щоб ЕБУ розумів, наскільки розряджений акумулятор і чи потрібно підвищити оберти, щоб зарядити його.
- Датчик температури охолоджуючої рідини - ЕБУ підвищує кількість обертів, якщо двигун холодний і, якщо двигун прогрівся.
Двигуни із системами упорскування палива, або інжекторні двигуни, майже витіснили з ринку карбюраторні мотори. На сьогоднішній день існує кілька типів систем упорскування, що відрізняються пристроєм та принципом роботи. Про те, як влаштовані та працюють різні типита види систем упорскування палива, читайте у цій статті.
Пристрій, принцип роботи та типи систем упорскування палива
Сьогодні більшість нових легкових автомобілів оснащуються двигунами із системою впорскування палива ( інжекторними двигунами), які мають кращі характеристики і більш надійні, ніж традиційні карбюраторні мотори. Про інжекторні двигуни ми вже писали (стаття «Інжекторний двигун»), тому тут розглянемо лише типи та різновиди систем упорскування палива.
Існує два принципово різних типівсистем упорскування палива:
Центральне упорскування (або моновпорскування);
- Розподілене упорскування (або багатоточковий упорскування).
Ці системи відрізняються кількістю форсунок та режимами їхньої роботи, проте принцип роботи у них однаковий. В інжекторному двигуні замість карбюратора встановлена одна або кілька паливних форсунок, які розпорошують бензин у колектор впускний або безпосередньо в циліндри (повітря для утворення паливно-повітряної суміші подається в колектор за допомогою дросельного вузла). Таке рішення дозволяє досягти однорідності та високої якості горючої суміші, а головне - нескладної установки режиму роботи двигуна в залежності від навантаження та інших умов.
Управління системою здійснюється спеціальним електронним блоком (мікроконтролером), який збирає інформацію з кількох датчиків та миттєво змінює режим роботи двигуна. У ранніх системах цю функцію виконували механічні пристроїОднак сьогодні двигун повністю перебуває під контролем електроніки.
Системи упорскування палива відрізняються за кількістю, місцем установки та режимом роботи форсунок.
1 – циліндри двигуна;
2 - впускний трубопровід;
3 - дросельна заслінка;
4 – подача палива;
5 - електричний провід, яким до форсунки надходить керуючий сигнал;
6 – потік повітря;
7 – електромагнітна форсунка;
8 - смолоскип палива;
9 - горюча суміш
Це рішення було історично першим і найпростішим, тому свого часу набуло досить широкого поширення. Принципово система дуже проста: в ній використовується одна форсунка, яка постійно розпорошує бензин в один на всі циліндри впускний колектор. У колектор подається і повітря, тому тут утворюється паливно-повітряна суміш, яка через впускні клапани надходить в циліндри.
Переваги моноуприскування очевидні: ця система дуже проста, для зміни режиму роботи двигуна потрібно керувати лише однією форсункою, та й сам двигун зазнає незначні зміниадже форсунка ставиться на місце карбюратора.
Однак моновпорскування має і недоліки, в першу чергу - ця система не може забезпечити всі зростаючі вимоги щодо екологічної безпеки. Крім того, поломка однієї форсунки фактично виводить двигун із ладу. Тому сьогодні двигуни із центральним упорскуванням практично не випускаються.
Розподілене упорскування
1 – циліндри двигуна;
2 - смолоскип палива;
3 – електричний провід;
4 – подача палива;
5 - впускний трубопровід;
6 - дросельна заслінка;
7 – потік повітря;
8 – паливна рампа;
9 - електромагнітна форсунка
У системах з розподіленим упорскуванням використовуються форсунки за кількістю циліндрів, тобто у кожного циліндра - своя форсунка, розташована у впускному колекторі. Усі форсунки об'єднані паливною рампоючерез яку в них подається паливо.
Існує кілька різновидів систем з розподіленим упорскуванням, які відрізняються режимом роботи форсунок:
Одночасне упорскування;
- попарно-паралельний упорскування;
- Фазований сприскування.
Одночасне упорскування.Тут все просто - форсунки, хоч і розташовані у впускному колекторі "свого" циліндра, але відкриваються одночасно. Можна сказати, що це вдосконалений варіант моноуприскування, тому що тут працює кілька форсунок, але електронний блок керує ними як однією. Однак одночасне упорскування дає можливість індивідуального регулювання упорскування палива для кожного циліндра. В цілому, системи з одночасним упорскуванням прості та надійні в роботі, але за характеристиками поступаються більш сучасним системам.
Попарно-паралельний упорскування.Це вдосконалений варіант одночасного упорскування, він відрізняється тим, що форсунки відкриваються по черзі парами. Зазвичай робота форсунок налаштована таким чином, щоб одна з них відкривалася перед тактом впуску свого циліндра, а друга перед тактом випуску. На сьогоднішній день цей тип системи упорскування практично не використовується, проте на сучасних двигунахпередбачена аварійна роботадвигуна саме у цьому режимі. Зазвичай таке рішення використовується при виході з ладу датчиків фаз (датчиків положення розподільного валу), при якому неможливе фазоване упорскування.
Фазований упорскування.Це найбільш сучасний та забезпечує найкращі характеристикитип системи упорскування. При фазованому упорскуванні число форсунок дорівнює числу циліндрів, і вони відкриваються і закриваються залежно від такту. Зазвичай форсунка відкривається безпосередньо перед тактом впускання - так досягаються найкращий режимроботи двигуна та економічність.
Також до розподіленому упорскуваннявідносять системи з безпосереднім упорскуванням, проте останній має кардинальні конструктивні відмінностітому його можна виділити в окремий тип.
Системи з безпосереднім упорскуванням найскладніші та найдорожчі, проте тільки вони можуть забезпечити найкращі показникиза потужністю та економічності. Також безпосереднє упорскування дає можливість швидко змінювати режим роботи двигуна, максимально точно регулювати подачу палива у кожен циліндр тощо.
У системах з безпосереднім упорскуванням палива форсунки встановлені безпосередньо в голівці, розпорошуючи паливо відразу в циліндр, уникаючи «посередників» у вигляді впускного колектора та впускного клапана (або клапанів).
Таке рішення досить складно в технічному плані, тому що в головці циліндра, де і так вже розташовані клапани та свічка, необхідно розмістити ще й форсунку. Тому безпосереднє упорскування можна використовувати тільки в досить потужних, а тому великих за габаритами двигунів. Крім того, таку систему неможливо встановити на серійний двигун- його доводиться модернізувати, що пов'язано з величезними витратами. Тому безпосереднє уприскування сьогодні використовується тільки на дорогих автомобілях.
Системи з безпосереднім упорскуванням вимогливі до якості палива і потребують більш частого технічне обслуговування, проте вони дають суттєву економію палива та забезпечують більш надійну та якісну роботу двигуна. Наразі спостерігається тенденція зниження ціни машин з такими двигунами, тож у майбутньому вони можуть серйозно потіснити автомобілі з інжекторними двигунами інших систем.
Д.Соснін
Починаємо публікацію статей за сучасними системами упорскування палива для бензинових двигунів внутрішнього згоряннялегкових автомобілів.
1. Попередні зауваження
Паливне харчування бензинових двигунів на сучасних легкових автомобіляхреалізується із застосуванням систем упорскування. Ці системи за принципом дії прийнято поділяти п'ять основних груп (рис. 1): K, Mono, L, M, D.
2. Переваги систем упорскування
Паливоповітряна суміш (ТВ-суміш) подається від карбюратора до циліндрів двигуна внутрішнього згоряння (ДВС) по довгих трубах колектора впускного. Довжина цих труб до різних циліндрів двигуна неоднакова, а в самому колекторі має місце нерівномірність нагрівання стінок, навіть на повністю прогрітому двигуні (рис. 2).
Це призводить до того, що з однорідної ТБ-суміші, створеної в карбюраторі, різних циліндрахДВС утворюються неоднакові паливоповітряні заряди. Як наслідок, двигун не віддає розрахункову потужність, втрачається рівномірність моменту, що крутить, витрата палива і кількість шкідливих речовин у вихлопних газах збільшуються.
Боротися із цим явищем у карбюраторних двигунах дуже складно. Слід також відзначити, що сучасний карбюратор працює на принципі пульверизації, при якій розпилення бензину відбувається в струмені повітря, що всмоктується в циліндри. При цьому утворюються досить великі краплі палива (рис. 3 а),
Що не забезпечує якісного перемішування бензину та повітря. Погане перемішування і великі краплі полегшують осідання бензину на стінках колектора впускного і на стінках циліндрів під час всмоктування ТБ-суміші. Але при примусовому розпиленні бензину під тиском через каліброване сопло форсунки частки палива можуть мати значно менші розміри порівняно з розпилюванням бензину при пульверизації (рис. 3, б). Особливо ефективно бензин розпорошується вузьким пучком під високим тиском (рис. 3, в).
Встановлено, що з розпиленні бензину на частинки діаметром менше 15...20 мкм його перемішування з киснем повітря відбувається як зважування частинок, але в молекулярному рівні. Це робить ТВ- суміш більш стійкою до впливу перепадів температури та тиску в циліндрі і довгих трубах впускного колектора, що сприяє більш повному її згорянню.
Так народилася ідея замінити пульверизаційні жиклери механічного інерційного карбюратора на центральну безінерційну форсунку впорскування (ЦФВ), що відкривається на заданий час електроімпульсним сигналом управління від блоку електронної автоматики. При цьому, окрім якісного розпилення та ефективного перемішування бензину з повітрям, легко отримувати більш високу точність їхнього дозування у ТБ-суміші на всіх можливих режимах роботи ДВЗ.
Таким чином, за рахунок застосування системи паливного живлення з упорскуванням бензину двигуни сучасних легкових автомобілів не мають вищезгаданих недоліків, властивих карбюраторним двигунам, тобто. вони більш економічні, мають більш високу питому потужність, підтримують сталість крутного моменту в широкому інтервалі частот обертання, а викид шкідливих речовин в атмосферу з відпрацьованими газами мінімальний.
3. Система упорскування бензину "Mono-Jetronic"
Вперше система центрального одноточкового імпульсного упорскування палива для бензинових двигунів легкових автомобілів була розроблена фірмою BOSCH у 1975 році. Ця система отримала назву "Mono-Jetronic" (Monojet - одиночний струмінь) та була встановлена на автомобілі "Volkswagen".На рис. 4 показаний центральний вприскуючий вузол системи Mono-Jetronic. З малюнка видно, що центральна форсункаупорскування (ЦФВ) встановлюється на стандартному впускному колекторі замість звичайного карбюратора.
Але на відміну від карбюратора, в якому автоматика сумішоутворення реалізується механічним керуваннямУ моносистемі впорскування застосовується суто електронне управління.
На рис. 5 показано спрощену функціональну схему системи "Mono-Jetronic".
Електронний блок управління (ЕБУ) працює від вхідних датчиків 1-7, які фіксують поточний стан та режим роботи двигуна. За сукупністю сигналів від цих датчиків та з використанням інформації з тривимірної характеристики впорскування в ЕБУ обчислюються початок та тривалість відкритого стану центральної форсунки 15.
На підставі розрахункових даних в ЕБУ формується електроімпульсний сигнал управління S для ЦФВ. Цей сигнал впливає на обмотку 8 магнітного соленоїда форсунки, запірний клапан 11 якої відкривається, і через розпилювальне сопло 12 бензин примусово під тиском 1,1 бар паливної магістралі 19 розпорошується у впускний колектор через відкриту дросельну заслінку 14.
При заданих розмірах діафрагми дросельної заслінки і каліброваного перерізу розпилювального сопла масова кількість пропущеного в циліндри повітря визначається ступенем відкриття дросельної заслінки, а масова кількість впорченого в повітряний потік бензину - тривалістю відкритого стану форсунки і підпірним (робочим) тиском в палив.
Для того щоб бензин згоряв повністю і найбільш ефективно, маси бензину і повітря в ТБ-суміші повинні знаходитися в певному співвідношенні, рівному 1/14,7 (для високооктанових сортів бензину). Таке співвідношення називається стехіометричним, і йому відповідає коефіцієнт надлишку повітря, рівний одиниці. Коефіцієнт а = Мд/М0, де М0 - кількість маси повітря, теоретично необхідної для повного згорянняцієї порції бензину, а Мд- маса фактично вигорілого повітря.
Звідси ясно, що в будь-якій системі упорскування палива обов'язково повинен бути вимірювач маси повітря, впущеного в циліндри двигуна при всмоктуванні.
У системі "Mono-Jetronic" маса повітря розраховується в ЕБУ за показаннями двох датчиків (див. рис. 4): температури повітря, що всмоктується (ДТВ) і положення дросельної заслінки (ДПД). Перший розташований безпосередньо на шляху повітряного потокуу верхній частині центральної форсунки впорскування і є мініатюрний напівпровідниковий термістор, а другий є резистивним потенціометром, двигун якого насаджений на поворотну вісь (ПДЗ) дросельної заслінки.
Так як конкретному кутовому положенню дросельної заслінки відповідає строго певна об'ємна кількість пропущеного повітря, дросельний потенціометр виконує функцію витратоміра повітря. У системі "Mono-Jetronic" він також є датчиком навантаження двигуна.
Але маса повітря, що всмоктується, значною мірою залежить від температури. Холодне повітрябільш щільний, отже важчий. У міру підвищення температури щільність повітря та його маса зменшуються. Вплив температури враховується датчиком ДТВ.
Датчик ДТВ температури повітря, що всмоктується, як напівпровідниковий термістор з негативним температурним коефіцієнтом опору, змінює величину резистивності від 10 до 2,5 кОм при зміні температури від -30 до +20°С. Сигнал датчика ДТВ використовується тільки в такому температурному діапазоні. При цьому базова тривалість упорскування бензину коригується за допомогою ЕБУ в інтервалі 20...0%. Якщо температура повітря, що всмоктується, вище +20°С, то сигнал датчика ДТВ блокується в ЕБУ і датчик не використовується.
Сигнали від датчиків положення дросельної заслінки (ДПД) і температури повітря, що всмоктується (ДТВ) у випадках їх відмов дублюються в ЕБУ сигналами датчиків частоти обертання (ДОД) і температури охолоджуючої рідини (ДТД) двигуна.
За розрахованим в ЕБУ обсягом повітря, а також сигналом про частоту обертання двигуна, який надходить від датчика числа обертів системи запалювання, визначається необхідна (базова) тривалість відкритого стану центральної форсунки впорскування.
Так як підпірний тиск Рт в паливної магістралі (ПБМ) постійно (для "Mono-Jetronic" Рт = 1 ... 1,1 бар), а пропускна здатністьфорсунки задана сумарним перетином отворів розпилювального сопла, то час відкритого стану форсунки однозначно визначає кількість впораненого бензину. Момент упорскування (на рис. 5 сигнал від датчика ДМВ) зазвичай задається одночасно з сигналом на займання ТБ-суміші від системи запалення (через 180 ° повороту колінвала ДВС).
Таким чином, при електронному управлінні процесом сумішоутворення забезпечення високої точності дозування бензину, що впорскується, у виміряну кількість маси повітря є легко вирішуваним завданням і, в кінцевому рахунку, точність дозування визначається не електронною автоматикою, а точністю виготовлення і функціональною надійністю вхідних датчиків і форсунки впорскування.
На рис. 6 показана головна деталь системи Mono-Jetronic - центральна форсунка впорскування (ЦФВ).
Центральна форсунка упорскування являє собою бензоклапан, який відкривається електричним імпульсом, що надходить від електронного блокууправління. Для цього у форсунці є електромагнітний соленоїд 8 з рухомим магнітним керном 14. Основною проблемою при створенні клапанів для імпульсного впорскування є необхідність забезпечення високої швидкостіспрацьовування запірного пристрою клапана 9 як на відкривання, так і на закриття. Вирішення проблеми досягається полегшенням магнітного керна соленоїда, збільшенням струму в імпульсному сигналі управління, підбором пружності поворотної пружини 13, а також формою притертих поверхонь для розпилювального сопла 10.
Сопло форсунки (рис. 6 а) виконано у вигляді розтруба капілярних канальців, число яких зазвичай не менше шести. Кутом при вершині розтруба задається розкривши струмені впорскування, що має форму воронки. При такій формі струмінь бензину не потрапляє на дросельну заслінку навіть при малому її відкритті, а пролітає в два тонкі півмісяці щілини.
Центральна форсунка системи "Mono-Jetronic" надійно забезпечує мінімальну тривалість відкритого стану розпилювального сопла 11 протягом 1±0,1 мс. За такий час і при робочому тиску один бар через розпилювальне сопло площею в 0,08 мм2 впорскується близько одного міліграма бензину. Цьому відповідає витрата палива 4 л/год. неодружених оборотах(600 об/хв) прогрітого двигуна. При пуску та прогріві холодного двигуна форсунка відкривається більш тривалий час (до 5...7 мс). Але з іншого боку максимальна тривалість упорскування на прогрітому двигуні (час відкритого стану форсунки) обмежується граничною частотою обертання коленвала ДВЗ (6500...7000 хв-1) в режимі повного дроселя і не може перевищувати 4 мс. При цьому тактова частота спрацьовування запірного пристрою форсунки на холостому ході не менше 20 Гц, а при повному навантаженні не більше 200...230 Гц.
З особливою ретельністю виготовляється датчик ДПД положення дросельної заслінки (дросельний потенціометр), показаний на рис. 7. Його чутливість до повороту двигуна повинна відповідати вимогам ±0,5 кутових градусів повороту осі 13 дроселя. По строгому кутовому положенню осі дроселя визначаються початку двох режимів роботи двигуна: режиму холостого ходу (3±0,5°) та повного навантаження (72,5±0,5°).
Для забезпечення високої точності та надійності резистивні доріжки потенціометра, яких чотири, включені за схемою, показаною на рис. 7, б, а вісь движка потенціометра (двоконтактний двигун) посаджена в безлюфтовий тефлоновий підшипник ковзання.
Потенціометр та ЕБУ з'єднані між собою чотирипровідним кабелем через контактний роз'єм. Для підвищення надійності з'єднань контакти в роз'ємі та фішці потенціометра позолочені. Контакти 1 та 5 призначені для подачі опорної напруги 5±0,01 В. Контакти 1 і 2 - для зняття сигнальної напруги при повороті дросельної заслінки на кут від 0 до 24 ° (0 ... 30 - режим холостого ходу; 3 ... 24 ° - режим малих навантажень двигуна) . Контакти 1 і 4 - для зняття сигнальної напруги при повороті дросельної заслінки на кут від 18 до 90 ° (18 ... 72,5 ° - режим середніх навантажень, 72,5 ... 90 ° - режим повного навантаження двигуна).
Сигнальна напруга з дросельного потенціометра додатково використовується:
для збагачення ТВ-суміші при розгоні автомобіля (реєструється швидкість зміни сигналу від потенціометра);
для збагачення ТВ-суміші в режимі повного навантаження (реєструється значення сигналу з потенціометра після 72,5° повороту дросельної заслінки у бік збільшення);
для припинення упорскування палива в режимі примусового холостого ходу (реєструється сигнал потенціометра, якщо кут відкритого стану дросельної заслінки менше 3 °. Одночасно контролюється частота W обертання двигуна: якщо W>2100 хв-1, то подача палива припиняється і відновлюється знову при W
Цікавою особливістюсистеми упорскування "Mono-Jetronic" є наявність у її складі підсистеми стабілізації оборотів холостого ходу за допомогою електросервоприводу, який впливає на вісь дросельної заслінки (рис. 8). Електросервопривід забезпечений реверсним електродвигуном 11 постійного струму.
Сервопривід включається в роботу в режимі холостого ходу та спільно зі схемою відключення вакуумного регулятора кута випередження запалення (стабілізації холостого ходу - рис. 2) забезпечує стабілізацію частоти обертання двигуна в цьому режимі.
Така підсистема стабілізації холостого ходу працює в такий спосіб.
Коли кут відкритого стану дросельної заслінки менше 3° сигнал К (див. рис. 9)
Є для ЕБУ сигналом режиму холостого ходу (замикається кінцевий вимикач ВК штоком сервоприводу). За цим сигналом запірний пневмоклапан ЗПК спрацьовує і канал розрідження від задросельної зони впускного колектора до вакуумного регулятора ВР перекривається. Вакуумний регуляторз цього моменту не працює і кут випередження запалювання стає рівним значенню настановного кута (6° до ВМТ). При цьому двигун на неодружених оборотах працює стійко. Якщо в цей час вмикається кондиціонер або інший потужний споживач енергії двигуна (наприклад, фари далекого світлаопосередковано через генератор), його обороти починають падати. Двигун може затихнути. Щоб цього не відбувалося, за командою від електронної схемиуправління холостим ходом (ЕСХХ) в контролері включається електросервопривід, який дещо відкриває дросельну заслінку. Оберти збільшуються до номінального значення даної температури двигуна. Зрозуміло, що з знятті навантаження з двигуна його обороти зменшуються до норми тим самим электросервоприводом.
В ЕБУ системи "Mono-Jetronic" є мікропроцесор МКП (див. рис. 5) з постійною та оперативною пам'яттю (блок ЗУ). У постійну пам'ять "зашита" еталонна тривимірна характеристика упорскування (ТХВ). Ця характеристика певною мірою подібна до тривимірної характеристики запалювання, але відрізняється тим, що її вихідним параметром є не кут випередження запалення, а час (тривалість) відкритого стану центральної форсунки впорскування. Вхідними координатами характеристики ТХВ є частота обертання двигуна (сигнал надходить від контролера системи запалення) і об'єм повітря, що всмоктується (розраховується мікропроцесором в ЕБУ впорскування). Еталонна характеристикаТХВ несе в собі опорну (базову) інформацію про стехіометричне співвідношення бензину та повітря в ТБ-суміші за всіх можливих режимів та умов роботи двигуна. Ця інформація вибирається з пам'яті ЗУ в мікропроцесор ЕБУ за вхідними координатами характеристики ТХВ (за сигналами датчиків ДОД, ДПД, ДТВ) і коригується за сигналами від датчика температури охолоджуючої рідини (ДТД) та кисневого датчика(КД).
Про кисневий датчик треба сказати окремо. Наявність його в системі упорскування дозволяє утримувати склад ТБ-суміші постійно в стехіометричному співвідношенні (а=1). Це досягається тим, що датчик КД працює в ланцюгу глибокої адаптивної зворотнього зв'язкувід системи випуску відпрацьованих газів до системи паливного живлення (до системи упорскування).
Він реагує на різницю концентрації кисню в атмосфері та вихлопних газах. По суті датчик КД є хімічним джереломструму першого роду (гальванічним елементом) з твердим електролітом (спеціальна стільникова металокераміка) та з високою (не нижче 300°С) робочою температурою. ЕРС такого датчика майже за ступінчастим законом залежить від різниці концентрації кисню на його електродах (платино-радієве плівкове покриття з різних сторінпористої кераміки). Найбільша крутість (перепад) сходинки ЕРС посідає значення а=1.
Датчик КД повертається в трубу випускного каналу (наприклад, вихлопний колектор) та його чутлива поверхня (позитивний електрод) виявляється в потоці вихлопних газів. Над кріпильним різьбленням датчика є щілини, через які зовнішній негативний електродповідомляється з атмосферним повітрям. На автомобілях з каталітичним газонейтралізатором кисневий датчик встановлюється перед нейтралізатором і має спіраль електропідігріву, оскільки температура випускних газів перед нейтралізатором може бути нижчою за 300°С. Крім того, електропідігрів кисневого датчика прискорює його підготовку до роботи.
Сигнальними проводами датчик з'єднаний з ЕБУ упорскування. Коли в циліндри надходить бідна суміш(а>1), то концентрація кисню у вихлопних газах трохи вища за штатну (при а=1). Датчик КД видає низька напруга(близько 0,1 В) та ЕБУ за цим сигналом коригує час тривалості упорскування бензину у бік його збільшення. Коефіцієнт знову наближається до одиниці. При роботі двигуна на багатої сумішікисневий датчик видає напругу близько 0,9 і працює у зворотному порядку.
Цікаво відзначити, що кисневий датчик бере участь у процесі сумішоутворення тільки на режимах роботи двигуна, при яких збагачення ТВ-суміші обмежене значенням а>0,9. Це такі режими як навантаження на низьких та середніх обертах та холостий хідна прогрітому двигуні. В іншому випадку датчик КД відключається (блокується) в ЕБУ і корекція складу ТБ-суміші по концентрації кисню у газах, що відпрацювали, не здійснюється. Це має місце, наприклад, у режимах пуску та прогріву холодного двигуна та на його форсованих режимах (розгону та повного навантаження). У цих режимах потрібно значне збагачення ТВ-суміші і тому спрацьовування кисневого датчика ("притискає" коефіцієнт а до одиниці) тут неприпустимо.
На рис. 10 наведена функціональна схема системи упорскування "Mono-Jetronic" з усіма складовими її компонентами.
Будь-яка система упорскування у своїй паливоподаючій підсистемі обов'язково містить замкнене топ зливне кільце, яке починається від бензобака і закінчується там же. Сюди входять: бензобак ББ, електробензонасос ЕБН, фільтр тонкого очищенняпалива ФТОТ, розподільник палива РТ (у системі "Mono-Jetronic" - це центральна форсунка впорскування) і регулятор тиску РД, що працює за принципом клапана, що стравлює при перевищенні заданого робочого тиску в замкнутому кільці (для системи "Mono-Jetronic" 1... 1,1 бар).
Замкнене паливне кільцевиконує три функції:
За допомогою регулятора тиску підтримує необхідне постійне робочий тискдля розподільника палива;
За допомогою пружної діафрагми в регуляторі тиску зберігає деякий залишковий тиск (0,5 бар) після вимкнення двигуна, завдяки чому не допускається утворення парових і повітряних пробокв паливних магістраляхпри охолодженні двигуна;
Забезпечує охолодження системи упорскування за рахунок постійної циркуляції бензину по замкнутому контуру. На закінчення слід зазначити, що система Mono-Jetronic використовується тільки на легкових автомобілях середнього споживчого класу, наприклад таких як західно-німецькі автомобілі: Volkswagen-Passat, Volkswagen-Polo, Audi-80.
РЕМОНТ&СЕРВІС-2"2000
Шановні читачі та передплатники, приємно, що ви продовжуєте вивчати пристрій автомобілів! І зараз до вашої уваги електронна системаупорскування палива, принцип дії якого я постараюся розповісти у цій статті.
Так, саме про ті пристрої, які витіснили з-під капотів машин перевірені часом живлення, а також дізнаємося чи багато спільного у сучасних бензинових і дизельних двигунів.
Можливо, ми б з Вами і не обговорювали цю технологію, якби пару десятиліть тому людство всерйоз не перейнялося екологією, і однією з найсерйозніших проблем виявилися токсичні. вихлопні газиавтомобілів.
Головною недоробкою машин з двигунами, обладнаними карбюраторами, стало неповне згоряння палива, а щоб вирішити цю проблему знадобилися системи, здатні регулювати кількість палива, що подається в циліндри, залежно від режиму роботи мотора.
Так, на арені автомобілебудування з'явилися системи упорскування або, як їх ще називають інжекторні системи. Крім підвищення екологічності, ці технології покращили ефективність двигунів та їх потужнісні характеристики, ставши справжньою знахідкою для інженерів.
На сьогоднішній день упорскування (інжекція) палива використовуються не тільки на дизельних, але і на бензинових агрегатах, що, безперечно, їх об'єднує.
Поєднує їх і те, що головним робочим елементом цих систем, хоч би якого типу вони були, є форсунка. Але через відмінності методу спалювання пального, конструкції інжекторних вузлів у цих двох типів моторів, звичайно ж, відрізняються. Тож розглянемо їх по черзі.
Інжекторні системи та бензин
Електронна система упорскування палива. Почнемо із бензинових двигунів. У тому випадку, інжекція вирішує завдання створення повітряно-паливної суміші, Що потім займається в циліндрі від іскри свічки запалювання.
Залежно від того, як ця суміш та пальне подається до циліндрів, інжекторні системи можуть мати декілька різновидів. Упорскування буває:
Центральне упорскування
Головна особливість технології, розташованої першою у списку – одна єдина форсунка на весь двигун, яка розташовується у впускному колекторі. інжекторної системиза своїми характеристиками не сильно відрізняється від карбюраторної, тому на сьогоднішній день вважається застарілим.
Розподілене упорскування
Більш прогресивним є розподілене впорскування. У цій системі паливна суміштак само утворюється у впускному колекторі, але, на відміну від попередньої, кожен циліндр може похвалитися власною форсункою.
Цей різновид дозволяє відчути всі переваги інжекторної технології, тому найбільш улюблений автовиробниками, і активно використовується в сучасних двигунах.
Але, як ми знаємо, досконалості немає меж, і в гонитві за ще більше високою ефективністю, Інженерами була розроблена електронна система упорскування палива, а саме система безпосереднього впорскування.
Її головною особливістює розташування форсунок, які, даному випадку, своїми соплами виходять у камери згоряння циліндрів
Утворення повітряно-паливної суміші, як можна здогадатися, відбувається у циліндрах, що благотворно відбивається на експлуатаційних параметрахмоторів, хоча цей варіант має не таку високу, як у розподіленого упорскування, екологічність. Ще один відчутний недолік цієї технології – високі вимоги до якості бензину.
Комбінований упорскування
Найбільш передовим з погляду рівня викидів шкідливих речовин є комбінована система. Це, по суті, симбіоз безпосередньої та розподіленої інжекції палива.
А як справи у дизелів?
Перейдемо до дизельним агрегатам. Перед них паливною системоюстоїть завдання подачі пального під дуже високим тиском, яке, змішуючись в циліндрі зі стисненим повітрям, займається саме.
Варіантів вирішення цього завдання створено дуже багато – застосовується і безпосереднє упорскування в циліндри, і з проміжною ланкою у вигляді попередньої камери, крім цього, існують різні компонування насосів високого тиску(ТНВД), що теж надає різноманітності.
Тим не менш, сучасні мотористи віддають перевагу двом типам систем, що здійснюють подачу солярки прямо в циліндри:
- із насос-форсунками;
- впорскування Common Rail.
Насос-форсунка
Насос-форсунка говорить сама за себе - в ньому форсунка, що впорскує паливо в циліндр, і ТНВД конструктивно об'єднані в один вузол. Головна проблематаких пристроїв полягає в підвищеному зносі, оскільки насос-форсунки з'єднані постійним приводомз розподільником і ніколи не відключаються від нього.
