Основные сведения. 4.1 Виды и общее устройство систем прерывистого впрыска топлива

4.1 Виды и общее устройство систем прерывистого впрыска топлива

Многоточечный (распределенный) впрыск топлива (MPI) создает условия для более оптимальной, работы системы смесеобразования. Для каждого цилиндра предусмотрена топливная форсунка 5, через которую топливо 1 впрыскивается непосредственно перед впускным клапаном (рисунок 1).

Рисунок 1 – Схема распределенного впрыска топлива

Системы распределенного прерывистого впрыска подразделятся на:

- электронные системы многоточечного впрыска, у которых управление системами питания и зажигания осуществляется отдельными блоками управления (типа L- Jetronic);

- электронные системы многоточечного впрыска, у которых управление системами питания и зажигания осуществляется одним блоком управления (типа Мotronic).

Электронные системы впрыска обеспечивают прерывистый впрыск топлива форсунками с электромагнитным управлением. Масса впрыскиваемого топлива определяется временем открытия форсунки. Количество впрыскиваемого топлива и корректировка момента впрыска рассчитывается в электронном блоке управления. Примеры таких систем: L-Jetronic, LH-Jetronic.

Объединенные системы впрыска и зажигания (Motronic, 1979г.) – впрыск LH или L и электронное зажигание, управляемые единым блоком управления. В более современных модификациях исчезли подвижные части распределителя, появились датчик детонации, ограничитель максимального числа оборотов, система самодиагностики. Затем Motronic научили регулировать фазы, управлять наддувом, изменять длину впускного коллектора.

4.2 Устройство системы впрыска топлива Motronic

Для реализации большего числа функций управления требу­ется разнообразная входная информация. Устройство системы управле­ния представлено на рисунке 2.

1 – адсорбер; 2 – клапан впуска воздуха; 3 – клапан регенерации продувки; 4 – регулятор давления топлива; 5 – форсунка; 6 – регулятор давления; 7 – катуш­ка-свеча зажигания; 8 – датчик фазы; 9 – вспомогательный воздушный насос для подачи дополнительных порций воздуха; 10 – вспомогательный воздушный клапан; 11 – расходомер воздуха; 12 – блок управления; 13 – датчик положения дроссель­ной заслонки; 14 – регулятор холостого хода; 15 – датчик температуры воздуха; 16 – клапан системы рециркуляции отработавших газов; 17 – топливный фильтр; 18 – датчик детонации; 19 – датчик частоты вращения коленчатого вала; 20 – дат­чик температуры охлаждающей жидкости; 21 – лямбда-зонд (кислородный дат­чик); 22 – аккумуляторная батарея; 23 – диагностический разъем; 24 – диагности­ческая лампочка; 25 – датчик дифференциального давления; 26 – электрический топливный насос в топливном баке

Рисунок 2 – Схема системы Motronic с встроенной системой диагностики

В систему впрыска Мотроник могут поступать следующие данные:

1. включено или выключено зажигание;

1. положение распределительного вала;
2. частота вращения коленчатого вала;
3. скорость движения автомобиля;
4. диапазон изменения передаточного отношения (в случае наличия ав­томатической трансмиссии);
5. номер включенной передачи;
6. информация о включении кондиционера и т. п.;
7. напряжение аккумуляторной батареи;
8. температура воздуха на впуске;
9. расход воздуха;
10. угловое положение дроссельной заслонки;
11. напряжение сигнала кислородного датчика;
12. сигнал датчика детонации.

Входные каскады электронного блока управления осуществляют подго­товку поступивших от датчиков сигналов, характеризующих режимные па­раметры, микропроцессор обрабатывает эти данные, определяет рабочий режим двигателя и производит расчет параметров необходимых управляю­щих сигналов, которые передаются на выходные каскады усиления, а затем поступают к исполнительным устройствам. Исполнительные устройства воздействуют на характеристики систем питания и зажигания, обеспечивая точное дозирование топлива и опти­мальный момент зажигания.

4.3 Работа системы впрыска топлива Motronic

Пуск двигателя. В течение всего процесса пуска двигателя осуществляется расчет коли­чества впрыскиваемого форсунками топлива. Кроме того, для первых ко­мандных импульсов на впрыскивание в отсутствие вращения коленчатого вала устанавливается режим «синхронного впрыска». Повышенное количе­ство топлива, впрыскиваемого в соответствии с низкой температурой дви­гателя, обусловлено образованием топливной пленки на внутренних стенках впускного трубопровода и необходимостью компенсации повышенной по­требности в топливе двигателя при работе с низкой частотой вращения. Не­посредственно после начала вращения коленчатого вала вплоть до заверше­ния режима пуска по мере увеличения частоты вращения осуществляется постепенное уменьшение порции впрыскиваемого топлива.

Система Motronic осуществляет также согласование параметров зажи­гания с параметрами процесса пуска. Угол опережения зажигания регули­руется в зависимости от температуры охлаждающей жидкости и частоты вращения коленчатого вала так, чтобы был обеспечен легкий пуск и быст­рый прогрев двигателя.

Послепусковой период. В течение послепускового периода (фазы, начинающейся непосредст­венно после завершения стадии пуска) осуществляется постепенное сниже­ние количества впрыскиваемого топлива в зависимости от температуры ох­лаждающей жидкости и промежутка времени, прошедшего с момента за­вершения стадии пуска. Угол опережения зажигания изменяется в соответ­ствии с количеством впрыскиваемого топлива. Послепусковой период, та­ким образом, плавно переходит в стадию прогрева двигателя.

Прогрев двигателя. В зависимости от конструктивных особенностей двигателя и системы вы­пуска отработавших газов режим прогрева может быть реализован разными способами. Решающими факторами для расчета параметров управления дви­гателем при прогреве является его готовность к началу движения, а также оп­тимизация состава отработавших газов и расхода топлива. Сочетание бедной рабочей смеси с более поздним зажиганием при прогреве двигателя повыша­ет температуру отработавших газов, что необходимо для приведения каталитического нейтрализатора в рабочее состояние. Другую возможность повышения тем­пературы отработавших газов предоставляет использование богатой смеси вместе с нагнетанием дополнительного воздуха, который подается в систему выпуска за выпускны­ми клапанами спустя короткое время с момента пуска двигателя. Для подачи воздуха, например, может использоваться специальный насос. Избыток воз­духа при достаточном разогреве системы выпуска приводит к окислению СН и СО и достижению желаемой высокой температуры отработавших газов.

Оба способа обеспечивают быстрое приведение каталитического нейтрализатора в рабочее состояние. Наряду с воздействием на угол опережения зажигания и параметры впрыска ускоренный разогрев нейтрализа­тора может быть реализован также и за счет повышения частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу. При достижении необходимой темпе­ратуры каталитического нейтрализатора осуществляется регулирование впрыска, обеспечивающее коэффициент избытка воздуха, равный 1, и ус­танавливается соответствующий угол опережения зажигания.

Корректировка впрыска топлива при ускорении и замедлении движения автомобиля. Часть впрыскиваемого топлива при очередном открытии впуск­ного клапана сразу не попадает в цилиндр, а остается на стенках трубопровода в виде жидкой пленки. Количество топлива, по­стоянно находящегося в виде та­кой пленки, резко возрастает с повышением нагрузки и с увели­чением количества впрыскивае­мого топлива. Во избежание обед­нения горючей смеси, обуслов­ленного оседанием части топлива на стенках впускной системы, во время разгона автомобиля должен быть обеспечен впрыск соответст­вующего дополнительного коли­чества топлива. Для улучшения ус­ловий смесеобразования могут применяются форсунки с допол­нительным пневматическим рас-пыливанием топлива, что позво­ляет уменьшить количество топ­лива, оседающего на стенках впускного трубопровода.

Управление частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу. Управление частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу долж­но обеспечивать соответствие между крутящим моментом и реальной нагруз­кой. Последняя на холостом ходу складывается из различных внутренних нагрузочных моментов, моментов сил трения в кривошипно-шатунном меха­низме, приводе клапанов и дополнительных агрегатов (например, насоса си­стемы охлаждения, кондиционера или гидроусилителя рулевого управления). Внутренние моменты сил трения в течение срока службы двигателя претер­певают постепенное изменение и, кроме того, они сильно зависят от рабочей температуры. На процесс регулирования частоты вращения оказывают влия­ние положение дроссельной заслонки и температура охлаждающей жидкости, а также сигналы датчиков нагрузки, поступающие от дополнительных агрегатов. Заданному значению частоты вращения коленчатого вала двигате­ля для каждого режима соответствует определенный расход воздуха.

Регулирование фаз газораспределения воздействием на распределительный вал. За счет регулирования фаз газораспределения воздействием на распреде­лительный вал появляется возможность оказать влияние на наполнение ци­линдров, чтобы обеспечить возможность максимального повышения мощно­сти и крутящего момента при минимальном расходе топлива и низкой ток­сичности отработавших газов. При этом гидравлические или электрические исполнительные механизмы, управляемые системой Мотроник, поворачива­ют впускной и выпускной распределительные валы относительно коленчато­го на угол, определяемый частотой вращения коленчатого вала или наполне­нием цилиндров.

Регулирование угла опережения зажигания по детонации. Электронное управление моментом зажигания предоставляет возможность очень точно регулировать угол опережения зажигания в зависимости от час­тоты вращения коленчатого вала, нагрузки и температуры охлаждающей жид­кости. В системах Motronic для регулирования угла опережения зажигания по началу детонации применяется датчик детонации, подробное описание которого дается в разделе «Система зажигания».

Улавливание топливных испарений. В современные системы впрыска, согласно требованиям «Евро-3» и «Евро-4»,устанавливается система улавливания топливных испарений, состоящая из угольного адсорбера и электромагнитного клапана продувки адсорбера. С помощью указанной системы происходит улавливание испаряющихся углеводородов из топливного бака, их адсорбирование и подача во впускной трубопровод через электромагнитный клапан, который открывается по сигналам блока управления.

Крышка топливного бака выполняется герметичной. Пары топлива улавливаются емкостью с древесным углем. По мере испарений пары адсорбируются в емкости и затем по сигналу блока управления выводятся через электромагнитный клапан во впускной трубопровод и затем в цилиндры двигателя. Чтобы обеспечить устойчивую работу двигателя на холостом ходу и защитить каталитический нейтрализатор от переообогащения смеси, клапан закрывается, а на режимах прогретого двигателя и больших нагрузок открывается.

Рецеркуляция отработавших газов. В целях снижения выбросов оксидов азота, количество которых зависит главным образом от температуры сгорания топливовоздушной смеси, в систему выпуска двигателя устанавливают клапана перепуска (рецеркуляции) отработавших газов, которые работают по сигналам блока управления. Перепуск части отработавших газов во впускной трубопровод, на определенных режимах работы двигателя, позволяет снизить температуру цикла, а значит и выброс оксидов азота.