Особенности работы систем впрыска топлива

В современных системах впрыскивания процесс дозирования топлива разделяется на две составляющие - базовое дозирование и его коррекция в зависимости от режима и условий работы двигателя.

Принципиальная схема функционирования импульсной системы впрыска приведена на рис. 3.19. В импульсной системе подача топлива обеспечивается с помощью электронного блока управления 13, обеспечивающего необходимые интервалы открытия форсунок.



Поступление воздушного потока в двигатель регулируется дроссельной заслонкой 18, а его измерение - расходомером воздуха. Под действием воздушного потока напорная пластина 8 поворачивается, причем угол ее поворота соответствует определенному расходу воздуха. На оси пластины установлена вторая пластина (заслонка 16), размещенная с малым зазором в полости 17 измерителя. Заслонка 16 представляет собой демпфер, ограничивающий колебания напорной пластины. На оси снаружи корпуса измерителя воздуха установлен потенциометр, включенный в электрические управляющие цепи ЭБУ 13.


Принципиальная схема действия механической и электронной системы впрыска топлива «К-Jetronic» и «КЕ-Jetronic» приведена на рис. 3.20. Система «К-Jetronic» работает следующим образом. Топливо из бака 16 поступает к топливному насосу и через накопитель топлива, топливный фильтр 17 поступает к камерам регулятора подачи топлива к плунжеру. Число камер в распределителе соответствует числу цилиндров двигателя. Из полости плунжера топливо поступает к редукционному клапану, поддерживающему в системе постоянное давление 550 кПа.




В ВТ топливо подается ЭМФ 1, давление открытия которой составляет 450 кПа. Дозирование топлива осуществляется изменением прямоугольных щелей, перекрываемых кромкой плунжера. Перепад давления на дозирующем сечении поддерживается постоянным за счет действия диафрагменных дифференциальных клапанов, установленных в камерах. Плунжер связан с измерителем расхода воздуха и зависимость расхода топлива от хода плунжера имеет практически линейный характер.

Расход воздуха регулируется дроссельной заслонкой. В конической горловине впускной системы находится напорный диск, размещенный на качающемся рычаге. При работе двигателя на диск расходомера 24 действует перепад давления, создаваемый течением поступающего воздуха. Качающийся рычаг воздействует на плунжер и обеспечивает дозирование топлива. Для запуска холодного двигателя используется пусковая форсунка 27, питаемая топливом из полости дифференциального клапана.

Особенность работы системы «КЕ-Jetronic» обусловлена наличием электронных средств регулирования подачи топлива и воздуха. Для обогащения горючей смеси на режиме прогрева в перепускной клапан введена биметаллическая пластина. При холодном двигателе она воздействует на пружину клапана, обеспечивая над ним снижение давления, и плунжер поднимается выше, увеличивая подачу топлива к форсункам 4.

Пуск и прогрев двигателя на режимах холостого хода осуществляется с помощью пусковой форсунки 5 по сигналам термического временного реле 27. По мере прогрева двигателя его питание осуществляют через основную систему. При этом пусковая форсунка 5, термическое реле 27 и регулятор холостого хода 19 в работе не участвуют.


Базовое дозирование топлива осуществляется следующим образом. Воздух, поступающий в цилиндры двигателя, проходит через воздушный фильтр и расходомер воздуха. Рычаг воздействует на плунжер, перемещающийся внутри специального цилиндра с радиально расположенными дозирующими отверстиями, выполненными в виде щелей, благодаря чему и обеспечивается подача топлива.

Принципиальная схема работы системы «Mono-Motronic» приведена на рис. 3.21. Управление работой двигателя осуществляется исполнительными устройствами по программе, заложенной в блоке управления, с учетом информации, полученной от различных датчиков. Система управления двигателем содержит исполнительные устройства, информационные механизмы и подсистему обработки данных.




В зависимости от типа ЭБУ форсунки могут включаться попарно, при этом пары форсунок включаются попеременно через каждые 180° поворота КВ (попеременное синхронное двойное впрыскивание) или последовательно (последовательное впрыскивание).

В системе зажигания применен метод холостой искры. Высоковольтные импульсы подаются на соответствующую пару свечей зажигания первого и четвертого (1-4) или второго и третьего (2-3) цилиндров. Искрообразование происходит одновременно в цилиндре, находящемся на такте сжатия (рабочая искра), и в цилиндре, находящемся на такте выпуска (холостая искра). На искрообразование в цилиндре, находящемся на такте выпуска, требуется небольшое количество энергии. Большая часть энергии используется в цилиндре, находящемся на такте сжатия, что обеспечивает нормальное искрообразование и хорошее воспламенение топливовоздушной смеси. Аналогичный процесс повторяется, когда цилиндры меняются ролями. Воспламенение происходит в цилиндре, в котором происходит такт сжатия. При закрытом положении дроссельной заслонки работу двигателя на холостом ходу обеспечивает регулятор XX, поддерживающий минимальную частоту вращения КВ.

Комплексная микропроцессорная система управления двигателем формирует импульс электрического тока в первичных обмотках двухвыводных катушек зажигания и обмотках ЭМФ. При этом автоматически оптимизируются угол опережения зажигания, количество и момент подачи топлива в зависимости от режима работы двигателя. Каждая катушка подключена к двум свечам. Схема подключения - 1-4 и 2-3 цилиндры.

Система питания автомобилей «Лада-110» (рис. 3.22) снабжена электронной системой распределенного впрыска топлива, обеспечивающей подачу топлива для каждого цилиндра, впрыскиваемого отдельной форсункой 45.



Система подачи топлива автомобилей ВАЗ состоит из топливного бака 18, электрического насоса 19, с помощью которого производится подача топлива к форсункам 45, фильтра 15 и стабилизатора давления 13.

Электрический бензонасос 19 подает топливо из топливного бака 18 через подающий топливопровод 16 и топливный фильтр 15 к направляющей топливной форсунке 45 при постоянном давлении, которое поддерживается стабилизатором давления 13. Избыток бензина возвращается в топливный бак 18 по обратной линии 17 топливопровода. ЭБУ 37 выдает команду форсункам 45 на впрыскивание топлива в виде факела 51 во всасывающий патрубок 53 и управляет параметрами впрыскивания в зависимости от режима работы двигателя и нагрузки, поддерживая оптимальное соотношение топливовоздушной смеси. Электробензонасос 19 электрической цепью сообщен с реле 36.

Регулятор 56 холостого хода через каналы сообщен с до-дроссельным 57 и задроссельным 55 пространством и электрической цепью с ЭБУ 37.

Свеча 43 зажигания через модуль зажигания сообщена с блоком управления 37. Воздух поступает во всасывающий патрубок 12 из воздушного фильтра 1 через фильтрующий элемент 2 и шланг 4, корпус дроссельной заслонки 7 и камеру повышенного давления. Количество поступающего воздуха определяется датчиком массового расхода воздуха 3 и регулируется дроссельной заслонкой 7 с помощью педали управления дросселем. ЭБУ 37 постоянно контролирует положение дроссельной заслонки и интенсивность ее перемещения с помощью датчика 10, смонтированного на конце оси дроссельной заслонки 7.

При прокручивании КВ двигателя со скоростью менее минимальной ЭБУ 37 увеличивает длительность впрыскивания, обогащая топливовоздушную смесь. При этом педаль управления дросселем нажимать не следует.

После запуска двигателя параметры впрыскивания топлива определяют по датчику массового расхода воздуха 3 и датчику температуры охлаждающей жидкости 41.

Минимальную скорость холостого хода прогретого двигателя регулируют пневматическим клапаном 56 холостого хода по команде ЭБУ 37. В зависимости от нагрузки (кондиционер, обогреватель, антиобледенитель заднего стекла в положении «Включено» или «Выключено») количество воздуха, поступающего через перепускной воздухопровод вокруг дроссельной заслонки, регулируется срабатыванием клапана, приводимого в действие шаговым электромотором. Корпус 6 дроссельной заслонки имеет полость 9 охлаждающей жидкости для нагрева перепускного воздухопровода холостого хода. Охлаждающую жидкость подводят через входной 11, а удаляют через выходной 5 патрубок по шлангу.

Электронный блок управления 37 прекращает управление пневматическим клапаном холостого хода при поступлении входного сигнала скорости от датчика скорости 38, смонтированного на коробке передач 39.

На автомобиле с прогретым двигателем ЭБУ регулирует параметры впрыскивания топлива, руководствуясь частотой вращения КВ двигателя, входными сигналами датчика массового расхода воздуха 3 и датчика кислорода 48, смонтированных на выхлопном трубопроводе 47 с теплоизолирующим экраном 52 системы нейтрализации ОГ 49. Выключатель зажигания 34 сообщен с главным реле 35.

ЭБУ содержит набор датчиков, исполнительных механизмов и связующее звено. Он получает от датчиков информацию о состоянии двигателя, обрабатывает ее и выдает команды исполнительным устройствам. Блок обрабатывает десять программ, заложенных при его изготовлении. В дальнейшем ЭБУ в нужный момент подает топливо и обеспечивает его воспламенение при любом режиме работы двигателя.

Диагностический разъем 31 обеспечивает подключение системы управления к средствам диагностики. Блок управления 37 расположен под консолью панели приборов и является управляющим центром системы впрыска топлива. Он непрерывно обрабатывает информацию от различных датчиков и управляет системами, влияющими на токсичность ОГ и на эксплуатационные показатели автомобиля. В ЭБУ от датчика 46 и диска 40 поступает следующая информация: о положении и частоте вращения коленчатого вала; массовом расходе воздуха двигателем; температуре воздуха 54 и охлаждающей жидкости 41; положении дроссельной заслонки 7; содержании кислорода в ОГ (в системе с обратной связью 48); наличии детонации от датчика 50 в двигателе; напряжении в бортовой сети автомобиля; скорости автомобиля; положении 44 распределительного вала (в системе с последовательным распределенным впрыском топлива); запросе на включение кондиционера (если он установлен на автомобиле).

Блок управления включает выходные цепи (форсунки, различные реле и т.д.) путем замыкания их на «массу» через свои выходные транзисторы. Единственным исключением является цепь реле топливного насоса. Только на обмотку этого реле ЭБУ подает напряжение 12 В.

ЭБУ снабжен встроенной системой диагностики. Он обеспечивает распознавание различных дефектов в работе системы, предупреждая о них водителя через контрольную лампу 33 «Check Engine». Блок управления хранит диагностические коды, указывающие области неисправности, обеспечивая помощь специалистам при проведении ремонта.

Двигатель ВАЗ-2112 снабжен системой фазированного впрыска топлива. В этом случае дополнительно устанавливают датчик фаз, определяющий момент конца такта сжатия в первом цилиндре, а топливо подается форсунками 45 по цилиндрам в последовательности, соответствующей порядку зажигания в цилиндрах (1-3-4-2).

При увеличении частоты вращения КВ двигателя ЭБУ 37 быстро изменяет положение дроссельной заслонки 7, обеспечивая дополнительное поступление топлива. При уменьшении скорости дроссельная заслонка 7 закрывается, поступление топлива уменьшается, а затем на некоторое время прекращается совсем. ЭБУ 37 прекращает подачу топлива в том случае, если двигатель развивает максимально возможное число оборотов, а также при достижении автомобилем предельно допустимой скорости.

При возникновении неисправности в системе питания на приборном щитке автомобиля загорается сигнальная лампа «Проверить двигатель». Подобное состояние не означает немедленной остановки двигателя, так как ЭБУ 37 обладает дублирующей системой, позволяющей двигателю работать в почти нормальном режиме. При первой же возможности причина загорания сигнальной лампы должна быть установлена на станции технического обслуживания.

Выключатель зажигания сообщен с аккумуляторной батареей 32 и главным реле 35. Система содержит адсорбер 29 с клапаном 28 продувки адсорбера, сообщенным через трубопровод 14 с трубопроводом 12, двухходовой клапан 26, сообщенный через трубопровод 27 с адсорбером 29, и гравитационный клапан 24, сообщенный через трубопровод 23 с предохранительным клапаном 22. Сепаратор 21 через трубопровод 20 сообщен с топливным баком 18.

Газовая система питания включает в себя газовый баллон 58 с мультиклапаном 59, электромагнитный газовый клапан 64 с фильтром 63, сообщенный через трубопровод 60 с газовым баллоном 58 и через короткий трубопровод 62 с газовым редуктором 69, и газовый смеситель 67, сообщенный с газовым редуктором 69 и впускным трактом двигателя. Газовый редуктор снабжен электромагнитным пусковым клапаном 68, регулировочным винтом 66 холостого хода, трубопроводом подвода 65 и отвода 61 подогревающей жидкости из системы охлаждения двигателя.

Принципиальная электрическая схема двухтопливного двигателя с электронным управлением содержит электронный блок управления, эмулятор работы форсунок, сообщенный с блоком форсунок и через переключатель с блоком управления, ЭБН, сообщенный через переключатель с блоком управления, электромагнитный газовый клапан, сообщенный с переключателем, катушка зажигания сообщена с блоком управления и переключателем, который в свою очередь связан с аккумуляторной батарей, блоком управления, выключателем зажигания и аккумуляторной батареей.

Особенность перевода автомобилей с впрыскиванием бензина для работы на газовом топливе в отключении форсунок и бензонасоса автомобиля. Электрическая схема (рис. 3.23) содержит бензиновый 1 и газовый 9 клапаны, связанные электрической цепью с клавишей 3 вида топлива, снабженной контактами 2, 4.



Реле 5 электрического бензинового насоса отключают по приведенной схеме и ставят дополнительное реле для отключения газового клапана. Двухконтактное реле 5 рассчитано на силу тока не менее 20 А и напряжение 12 В. В схеме используются обе пары контактов - 7 и 8. Контакты 7 являются постоянно замкнутыми (при отключенной управляющей обмотке всегда замкнуты). Контакты 8 постоянно разомкнуты (при отключенной управляющей обмотке всегда разомкнуты). При замыкании контактов 2 и 4 включается реле 5, и как следствие, разрывается цепь управляющей обмотки реле между штатной клеммой «85» и «массой» (на схеме обозначено крестом), а также замыкается обмотка газового клапана.

Недостатком такого способа подключения является факт включения лампы «Check Engine», сигнализирующей о введенной неисправности. Для решения этой проблемы требуется специальный электронный блок для эмуляции работы форсунок.

Система управления предназначена для перевода инжекторных автомобилей на ГСН и состоит из переключателя «Газ/Бензин» и имитатора (эмулятора) работы форсунок (рис. 3.24).



Входной сигнал поступает на усилитель. Усиленный сигнал измеряется тахометром и сравнивается одним и другим компараторами, питаемыми параметрическим стабилизатором. Усилители У1 и У2 непосредственно управляют клапанами газа и бензина.

Принципиальная схема переключателя «Газ/Бензин» представлена на рис. 3.25. Усиленный и нормированный сигнал, снимаемый с операционного усилителя (ОУ) DA1.1, измеряется тахометром, собранным на ОУ DA1.2. Компаратор DA1.3 управляет усилителем У1 (клапан газа), а компаратор DA1.4 - усилителем У2 (клапан бензина).



Схема работает в соответствии с алгоритмом, представленным на рис. 3.26. Переключатель S1 «Вид топлива» имеет два положения - «Газ» и «Бензин». В положении «Бензин» клапан газа закрыт, а клапан бензина открыт, при этом вывод 6 DA1 через переключатель замнут на «землю». В положении «Газ» переключатель S1 разомкнут.



В нейтральном положении переключателя клапаны 5 и 6 обесточены. В положении «Газ», если зажигание 4 выключено, то газовый 7 и бензиновый 8 клапаны обесточены, т.е. закрыты (положение 12 и 13). Если зажигание включено (положение 16) и двигатель работает на частоте вращения ниже 2500 мин^-1 (порог срабатывания регулируется потенциометром R10), то клапан 21 подачи газа закрыт (положение 25), а клапан 22 бензина открыт (положение 26), обеспечивая работу двигателя на бензине. Если произошло однократное повышение оборотов выше 2500 мин1, то клапан 20 бензина закрывается (положение 24), а клапан 19 газа открывается (положение 23) и автомобиль в дальнейшем движется на газовом топливе. Потом цикл повторяется.

В положении «Бензин», если зажигание 10 включено, то газовый клапан 5 обесточен, т.е. закрыт (положение 9). При включенном зажигании и открытом клапане бензина (положение 14) двигатель работает на бензине. При выключенном зажигании (положение 11) клапан бензина 6 закрыт.

Схема подключения переключателя «Газ/Бензин» для автомобилей семейства ВАЗ с блоком управления «М 1.5.4», «Январь» (Россия), Bosch (ФРГ), GM (США) представлена на рис. 3.27. Система снабжена дополнительным реле 76 отключения бензинового насоса (К1) с подвижными контактами. Реле электрической цепью 14 сообщено с клеммой 30 реле электробензонасоса, а цепью 15 - с электробензонасосом.



Переключатель «Газ/Бензин» сообщен электрической цепью «+» с модулем зажигания 3, цепью - с дополнительным реле, и обратной электрической цепью 18 - с модулем зажигания. Переключатель подключен к газовому клапану 17 и дополнительному реле 16 отключения бензонасоса и снимает входной сигнал с электронного блока (управление зажиганием - контакт 20 или 7 на разъеме ЭБУ). Реле 16 отключения бензонасоса подключают в разрыв силового провода управления бензонасосом через электрическую цепь 14 и 15.

На выход переключателя «Клапан бензина» подключается дополнительное реле отключения бензонасоса. Схема включения эмулятора форсунок в систему управления двигателя ЗМЗ-4062.10 осуществляется совместно с переключателем «Вид топлива». Реле К1 (дополнительное) включается в силовую цепь управления бензонасосом, что позволяет получить задержку отключения подачи газа на 3 с, когда двигатель не запущен, но зажигание включено, а также избежать отключения штатного реле электрического бензонасоса, ведущее к коду неисправности «Обрыв в цепи бензонасоса».

При переводе инжекторных автомобилей ВАЗ для работы на газом топливе необходимо устанавливать эмулятор ЭМФ. Это касается автомобилей, оборудованных ЭБУ фирмы GM, где без установки эмулятора форсунок в течение 15-20 ч будет гореть сигнальная лампа «Check Engine». Затем сигнал вносится автоматически в постоянную ошибку и контрольная лампа гаснет (на работу двигателя это не влияет).

Принципиальная схема эмулятора приведена на рис. 3.28.



Схема подключения эмулятора форсунок приведена на рис. 3.29. Эмулятор форсунок включается в разрыв цепи управления форсунками и замкнут через переключатель «Газ/Бензин», т.е. реле эмулятора должно быть запитано при открытом газовом клапане. На автомобиле вместо электронного переключателя может быть установлена обычная клавиша на два рабочих положения.



Подключение эмулятора в разрыв цепи управления форсунками приведено на рис. 3.30. Система содержит электробензонасос 1 с датчиком уровня топлива, сообщенным через электрическую цепь 2 с указателем уровня топлива, а электрической цепью 22 - с реле электробензонасоса и диагностическим разъемом 3. Электрические свечи 4 сообщены с модулем 5 зажигания и электрической цепью с выключателем зажигания 6. От датчика температуры охлаждающей жидкости на ЭБУ 9 через контакт 10, электрическую цепь 7 поступает электрический сигнал, а через цепь 8 сигнал подается к датчику положения дроссельной заслонки.