Особенности переоборудования инжекторных бензиновых автомобилей

Для повышения топливной экономичности, динамики и, осо­бенно, снижения вредных выбросов отработавших газов на авто­мобили устанавливают двигатели с инжекторными, или компью­терными, системами управления. Подготовкой смеси и подачей топлива в отличие от карбюраторных и механических впрысковых систем управляет бортовой компьютер.

Инжекторная бензиновая система питания с компьютерным уп­равлением (рис. 3.29) существенно отличается от карбюраторной системы.

Количество впрыскиваемого инжектором (форсункой) 21 топ­лива определяется сигналами, поступающими на бортовой компью­тер, называемый электронным блоком управления (ЭБУ) 7.

Топливо из бензобака 5 подается расположенным в нем бензона­сосом 3 и поступает далее через фильтр 4. Напряжение на бензона­сос подается от замка зажигания через переключатель 1 и реле 2.

Топливо дозируется и впрыскивается во впускной коллектор рас­положенными в нем инжекторами 21, электрическая цепь которых соединена с ЭБУ 7. Таким образом, по сигналу ЭБУ изменяется количество топлива, сгорающего в камере сгорания двигателя.

Водитель управляет режимом работы двигателя, изменяя поло­жение дроссельной заслонки 23, установленной перед впускным коллектором.

Для управления подачей воздуха при закрытой воздушной зас­лонке служит клапан холостого хода18, включаемый датчиком положения дроссельной заслонки.

Информация о положении воздушной заслонки, количестве воз­духа, поступающего в двигатель, и другие необходимые данные (положение коленчатого и распределительных валов, температура двигателя, детонация) поступают от соответствующих датчиков (16,19,20,22,24 и 25) в ЭБУ.

Важнейшим сигналом, обеспечивающим экологическую эффек­тивность применения таких сравнительно дорогостоящих систем питания, является информация датчика кислородаО₂.

Этот датчик служит для косвенного определения коэффициента избытка воздуха в топливовоздушной смеси и коррекции ЭБУ. Устанавливаемый в выпускном тракте нейтрали­затор-катализатор уменьшает сразу все основные компоненты вредных выбросов СО, СН и N0_X, если выдерживается соотноше­ние между топливом и воздухом для бензина 1:14.9; пропан-бута­на 1:16.1; метана 1:17.2. Эти соотношения соответствуют стехиометрическому составу смеси (a=1). Кислородный датчик называют также l-зондом. Этот зонд посто­янно определяет содержание неиспользованного в камере сгора­ния кислорода – косвенного показателя a. Эта информация по­зволяет ЭБУ путем изменения времени открытия инжектора 21поддерживать a в узких пределах. Инжектор впрыскивает топливо в необходимых количествах для образования в камере сгорания смеси, для которой коэффициент a меньше единицы или близок к ней, и обеспечивает, таким образом, эффективную работу катали­тического нейтрализатора.

Рис. 3.29. Система многоточечного впрыска: 1 – переключатель «Бензин»–«Газ»; 2 – реле включения бензонасоса; 3 – бензонасос: 4 – топливный фильтр; 5 – бензобак; 6 – регулятор давления; 7 – ЭБУ; 8 – дополнительное реле выключения инжекторов; 9 – корпус воздушного фильтра; 10 – предохранительный клапан; 11 – замок зажигания; 12 – согласу­ющий электронный блок; 13 – газовый дозатор; 14 – редуктор низкого давления (газовый); 15 – электромагнитный клапан-фильтр; 16 – датчик температуры ох­лаждающей жидкости; 17 – газовый смеситель; 18 – клапан холостого хода; 19 – датчик детонации; 20 – l-зонд; 21 – бензиновый инжектор; 22 – датчик темпе­ратуры воздуха; 23 – дроссельная заслонка; 24 – датчик положения дроссельной заслонки; 25 – расходомер воздуха.

Существует множество вариантов принципиальных и конструк­тивных решений инжекторных систем питания. На рис.3.29 пред­ставлена система распределенного или многоточечного впрыска. Существуют системы центрального впрыска с одной или двумя форсунками на все цилиндры. Системы зажигания могут иметь кардинальные отличия и управляться ЭБУ.

При переводе на газ инжекторных систем необходимо учиты­вать, что вмешательство в такие сложные системы может повлиять на их работоспособность и процесс подготовки смеси, начало пода­чи газа и его воспламенения. Если не учитывать этого, то при работе на газе могут возникнуть такие негативные явления, как хлопки в воздушном фильтре двигателя, выход из строя бензиновых форсунок и бензонасоса и др. Система может перестать работать на бензине.

Перед выполнением работ по переоборудованию инжекторных систем проводят согласование и консультации с представителями завода-изготовителя автомобиля или двигателя. Необходимо хо­рошо изучить бензиновую систему питания.

Следует строго соблюдать меры предосторожности, чтобы не повредить чувствительные электронные приборы ЭБУ и датчиков. Прежде всего, нужно правильно обесточить ЭБУ. Отключение ак­кумулятора при работающем двигателе или включенном зажига­нии может привести к сбою программы ЭБУ. Не допускается под­ключение или отсоединение цепей ЭБУ при включенном зажига­нии. Также необходимо помнить, что статическое электричество от тела и одежды автомеханика может вывести чувствительные элек­тронные схемы ЭБУ из строя.

При вмешательстве в системы двигателя следует учитывать, что механические нарушения технического состояния двигателя или его систем (например, низкая компрессия, изменение фаз газо­распределения, подсос воздуха, плохое качество топлива) могут быть ошибочно воспринятыЭБУ как неисправности электронной системы управления.

На инжекторные автомобили могут устанавливаться системы питания компримированного природного или сжиженного нефтя­ного газа.

Рассмотрим особенности перевода на газ на примере схемы распределенного впрыска.

Существует два способа отключения поступления бензина в ка­меру сгорания. Первый способ предусматривает полное отключе­ние подачи топлива. Для этого в цепь управления штатным реле бензонасоса 3 устанавливают выключатель. Также в цепь управле­ния инжекторами 21 устанавливается реле выключения форсунок 8. Таким образом, при переключении на газ одновременно обесто­чиваются бензонасос и инжекторы.

Второй способ в соответствии с зарубежными требованиями безопасности не предусматривает отключения бензонасоса. Это по­зволяет устранить явления усыхания резинотехнических изделий системы питания и поддерживать режим охлаждения инжекторов циркулирующим по основной и сливной магистралям топливом.

Для подачи газа в инжекторной системе используется газовая система питания, отлича­ющаяся от устанавливаемых на карбюраторные автомобили тем, что в ней дополнительно установлены смеситель 17, дозатор 13 и согласующий электронный блок 12. В газовой системе могут уста­навливаться блокировки подачи газа при запуске холодного двига­теля и затрудненном запуске на газе.

Газовый смеситель 17 устанавливают междукорпусом воздуш­ной заслонки и воздухопроводом.

Для обеспечения необходимого соотношения газовоздушной смеси устанавливается дозатор газа 13. Сечение трубки доза­тора изменяется электроприводом, управляемым через согласую­щий блок 12 ЭБУ 7.

При переоборудовании следует учитывать, что в ЭБУ заложена программа для работы на бензине, т. е. для обеспечения соотноше­ния 1:14.9. Газы имеют отличные от бензина плотность и тепло­творность. Для обеспечения коэффициента a=1 должны соблю­даться соотношения с воздухом 1:16.1 (для пропан-бутана) или 1:17.2 (для метана). Чтобы не выполнять дорогостоящего перепрог­раммирования для работы на газе применяют дополнительные со­гласующие блоки – электронные блоки 12. Также в случае отклю­чения инжекторов бензина и ряда датчиков вместо них подключа­ют так называемые эмуляторы (симуляторы). Они «обманывают» ЭБУ, выдавая, ему сигналы о том, что эти отключенные приборы как будто работают нормально.

Опыт перевода инжекторных двигателей показывает, что дос­таточно отключить подачу бензина, установить смеситель и обыч­ный дозатор газобензиновых систем. Однако такой «простой» спо­соб может привести к негативным последствиям.

При работе на газе инжекторных систем повышается вероят­ность возникновения обратного распространения пламени во впуск­ной трубопровод, расходомер и воздушный фильтр из-за внезап­ного обеднения смеси на переходных режимах. Возможны хлопки, которые могут разрушить корпус воздушного фильтра и повредить дорогостоящий расходомер воздуха. Расходомер – это термоане­мометр, выполненный из платиновой проволоки толщиной 70 мкм. Для предотвращения этих явлений устанавливается дозатор, уп­равляемый ЭБУ через согласующий блок. В корпусе воздушного фильтра устанавливают обратный предохранительный клапан (хло­пушку) 10. Он выбрасывает в атмосферу избыточное давление в момент хлопка воздушной смеси. Установка остальных узлов ГБО аналогична переоборудованию карбюраторного автомобиля.

Преимущества инжекторной системы питания:

- увеличивается удельная литровая мощность примерно на 20%;

- снижается расход топлива в среднем на 10% из-за точной дозировки;

- достигается значительное сокращение выбросов вредных веществ.

- улучшаются динамические качества;

- улучшаются пусковые свойства двигателя.