Другие СИСТЕМы ВПРЫСКА ТОПЛИВА

Функционирование системы при различных режимах работы двигателя. Каждый цилиндр имеет свою форсунку с электромагнитным управлением, впрыскивающую топливо перед впускным клапаном. Впрыск согласован с частотой вращения коленчатого вала двигателя. Информация о частоте вращения передается в электронный блок управления от контакта прерывателя (системы зажигания с контактным управлением), от клеммы «1» катушки зажигания или клеммы «16» коммутатора (для бесконтактных систем зажигания).

Управляющее реле, 2 - клапан добавочного воздуха, 3 - топливный насос, 4 - пусковая форсунка, 5 - выключатель дроссельной заслонки, 6 - реле перегрузки, 7 - регулятор холостого хода, 8 - расходомер воздуха, 9 - электрогидравлический регулятор управляющего давления, 10 - выключатель ПХХ, 11 - датчик температуры охлаждающей жидкости.

Клеммы: 15 "+" после включения зажигания, 30 "+" аккумуляторная батарея, 50 "+" стартер, TD - импульсы зажигания, 1 (выключатель дроссельной заслонки) - полная нагрузка, 2 - холостой ход

6. СИСТЕМА ВПРЫСКА «L‑JETRONIC»

Система впрыска «L-Jetronic» — это управляемая электроникой система многоточечного (распределенного) прерывистого впрыска топлива (L - нем. Lade - заряд, порция).

Главные отличия от систем «К-J» и «KE-J»:

1) нет дозатора-распределителя и регулятора управляющего давления;

2) все форсунки (пусковая и рабочие) с электромагнитным управлением.

Так как нет дозатора-распределителя, существенно изменился и расходомер воздуха. В системах «L-Jetronic» примерно в два раза меньше давление топлива в системе и возможно отсутствие накопителя (гидроаккумулятора).

Система впрыска «L-Jetronic» - это более совершенная система, с увеличением экономичности, снижением токсичности отработавших газов, улучшением динамики автомобиля.

Принцип действия. Электрический топливный насос 2 забирает топливо из бака 1, (рис. 14) и подает его под давлением 0,25 МПа через фильтр тонкой очистки 3 к распределительной магистрали 5, соединенной шлангами с рабочими форсунками цилиндров 8. Установленный с торца распределительной магистрали 5, регулятор давления топлива в системе 4 поддерживает постоянное давление впрыска и осуществляет слив излишнего топлива в бак. Этим обеспечивается циркуляция топлива в системе и исключается образование паровых пробок.

Количество впрыскиваемого топлива определяется электронным блоком управления 10 в зависимости от температуры, давления и объема поступающего воздуха, частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя, а также от температуры охлаждающей жидкости.

 

Рис. 14. Схема системы впрыска топлива «L-Jetronic»;

1 — топливный бак, 2 — топливный насос, 3 — фильтр тонкой очистки топлива, 4 — регулятор давления топлива в системе, 5 — распределительная магистраль, 6 — пусковая форсунка, 7 — блок цилиндров двигателя, 8 — форсунка (инжектор) впрыска, 9 — датчик температуры охлаждаю­щей жидкости, 10 — электронный блок управления, 11 — блок реле, 12 — датчик-распределитель зажигания, 13 — выключатель положения дроссельной заслонки, 14 — высотный корректор, 15 — расходомер воздуха, 16 — подвод воздуха, 17 — термореле, 18 — винт качества (состава) смеси на холостом ходу, 19 — клапан добавочного воздуха, 20 — винт количества смеси на холостом ходу, 21 — выключатель зажигания, 22 — подвод разрежения к регулятору давления топлива в системе.

Основным параметром, определяющим дозировку топлива, является объем всасываемого воздуха, измеряемый расходомером воздуха. Поступающий воздушный поток отклоняет напорную измерительную заслонку расходомера воздуха, преодолевая усилие пружины, на определенный угол, который преобразуется в электрическое напряжение посредством потенциометра. Соответствующий электрический сигнал передается на блок электронного управления, который определяет необходимое количество топлива в данный момент работы двигателя и выдает на электромагнитные клапаны рабочих форсунок импульсы времени подачи топлива. Независимо от положения впускных клапанов, форсунки впрыскивают топливо за один или два оборота коленчатого вала двигателя (за цикл, за два такта).

Если впускной клапан в момент впрыска закрыт, топливо накапливается в пространстве перед клапаном и поступает в цилиндр при следующем его открытии одновременно с воздухом.

 

Рис. 15. Функциональная схема управления системой впрыска «L-Jetronic»:

А — устройство входных параметров: 1 — датчик температуры всасываемого воздуха, 2 — расходомер воздуха, 3 — выключатель положения дроссельной заслонки, 4 — высотный корректор, 5 — датчик-распределитель зажигания, б — датчик температуры охлаждающей жидкости, 7 — термореле. В — устройства управления и обеспечения: 8 — электронный блок управления, 9 — блок реле, 10 — топлив­ный насос, 11 — аккумуляторная батарея, 12 — выключатель зажигания. С — устройства выходных параметров: 13 — рабочие форсунки, 14 — клапан добавочного воздуха, 15 — пусковая форсунка.

 

Клапан дополнительной подачи воздуха 19, (см. рис. 14), установленный в воздушном канале, выполненном параллельно дроссельной заслонке, подводит к двигателю добавочный воздух при холодном пуске и прогреве двигателя, что приводит к увеличению частоты вращения коленчатого вала. Для ускорения прогрева используются повышенные обороты холостого хода (более 1000 об/мин).

Для облегчения пуска холодного двигателя, также как и в других рассмотренных системах впрыска, здесь применяется электромагнитная пусковая форсунка 6, продолжительность открытия которой изменяется в зависимости от температуры охлаждающей жидкости (термореле 17).

Функциональную связь всех элементов системы впрыска «L-Jetronic» можно увидеть на рис. 15. Величина необходимой в настоящий момент дозы топлива вычисляется электронным блоком управления в зависимости от массы всасываемого воздуха (объем, давление, температура), температуры двигателя и режима его работы.

Объем проходящего воздуха полностью определяется положением дроссельной заслонки (нагрузкой двигателя). Объем (масса) воздуха измеряется расходомером, который не учитывает воздух, проходящий через обводной канал, который используется для СО‑регулирования, (см. рис. 14).

О тепловом режиме двигателя дает информацию датчик температуры охлаждающей жидкости.

Информацию о нагрузочном режиме двигателя в блок электронного управления сообщает выключатель положения дроссельной заслонки. Информация состоит из сигналов: «холостой ход», «частичные нагрузки», «полная нагрузка». Если дроссельная заслонка закрыта, двигатель работает на холостом ходу, контакты холостого хода замкнуты и в электронный блок управления идет соответствующий сигнал. Также осуществляется информация о полной нагрузке двигателя, только в этом случае контакты разомкнуты. Сигнал о частичной нагрузке формируется при помощи потенциометра.

Для облегчения холодного пуска смесь обогащается пусковой форсункой. Последняя управляется от выключателя зажигания через термореле.

При прогреве двигателя на холостом ходу подача топлива также увеличивается и в связи с сигналами, поступающими в электронный блок управления от датчика температуры двигателя (охлаждающей жидкости).

В системе «L-Jetronic» учитывается, что плотность холодного воздуха выше плотности теплого. Чем теплее засасываемый воздух, тем хуже наполнение цилиндров при постоянном положении дроссельной заслонки. Информация о температуре воздуха поступает от датчика, встроенного в расходомер воздуха, в электронный блок управления, определяющий дозу впрыскиваемого топлива.

Большую часть времени двигатель работает в режиме частичных нагрузок, поэтому программа, заложенная в электронный блок управления, обеспечивает минимально возможный расход топлива при приемлемой концентрации вредных веществ в отработавших газах. Топливную экономичность и минимальную токсичность отработавших газов удается получить при использовании лямбда-зондов и нейтрализаторов.

Система холостого хода "L-Jetronic" дополнена обводным каналом расходомера воздуха (см. рис. 14). В этом канале установлен винт качества (состава) смеси или СО-регулирования. Назначение обводных каналов дроссельной заслонки «L-Jetronic» такое же, как и в системах «K-J», «KE-J».

В режиме принудительного холостого хода дроссельная заслонка закрыта и в блок управления идет сигнал: «холостой ход». Если при этом обороты двигателя выше так называемой восстанавливаемой частоты вращения, впрыск топлива прекращается. Соответственно уменьшается расход топлива и выброс вредных веществ. Восстанавливаемая частота вращения (когда вновь начинается впрыск топлива) обычно лежит в пределах 1200-1700 об/мин.

Расходомер воздуха системы «L-J» отличается от расходомеров рассмотренных выше систем «K-J», «KE-J». Воздушный поток воздействует на измерительную заслонку 2, (рис. 16) прямоугольной формы.

Рис. 16. Расходомер воздуха с датчиком температуры всасываемого воздуха:
1 — обводной канал, 2 — измерительная заслонка, 3 — демпферная камера,
4 — пластина демпфе­ра, 5 — потенциометр, 6 — винт качества (состава) смеси холостого хода, 7 — датчик температуры, 8 — контакты топливного насоса

Заслонка закреплена на оси в специальном канале, поворот заслонки преобразуется потенциометром в напряжение, пропорциональное расходу воздуха. Потенциометр представляет собой, как правило, цепочку резисторов, включенных параллельно контактной дорожке.

Воздействие воздушного потока на измерительную заслонку 2 уравновешивается пружиной. Для гашения колебаний, вызванных пульсациями воздушного потока и динамическими воздействиями характерными для автомобиля, особенно на плохих дорогах, в расходомере имеется демпфер 3 с пластиной 4. Пластина 4 выполнена как одно целое с измерительной заслонкой 2. Резкие перемещения измерительной заслонки становятся невозможными из-за воздействия на пластину 4 усилия воздуха сжимаемого в демпферной камере.

На входе в расходомер встроен датчик температуры поступающего воздуха 7. В верхней части расходомера расположен обводной канал 1 с винтом качества (состава) смеси 6.

Электрическая схема системы впрыска. Схема электрооборудования автомобилей с системой впрыска топлива «L-Jetronic» является более сложной, в этом легко убедиться сравнив схемы представленные на рис.13 и 17.

Рис. 17. Электрическая схема соединений системы впрыска "L-Jetronic":
1 — разъем электронного блока управления, 2 — катушка зажигания,
3 — выключатель положения дроссельной заслонки, 4 — пусковая форсунка,
5 — реле пуска холодного двигателя (послестартовое реле), б — термореле,
7 — расходомер воздуха, 8 — датчик температуры поступающего воздуха, 9 — блок реле (питание системы впрыска и включение топливного насоса), 10 — топливный насос, 11 — аккумуляторная батарея, 12 — датчик температуры охлаждающей жидкости, 13-18 — рабочие форсунки (инжекторы), 19 — дополнительные резисторы, вариант без дополнительных резисторов показан штриховыми линиями («LE-J»), 20 — главная точка соединения с «массой» (шпилька крепления впускного коллектора)

Электросхемы систем впрыска топлива «L-Jetronic» различаются в зависимости от автомобиля, двигателя, установленного на нем, и года выпуска, поэтому на рис. 17 представлены только два из наиболее часто встречающихся вариантов.

Чтобы не получить травм и не вывести из строя узлы системы впрыска при обслуживании и ремонте необходимо соблюдать следующие правила: не подключать напряжение 12 В к рабочим форсункам, так как они рассчитаны на напряжение 3 В; не допускать работы двигателя, при проводах, плохо закрепленных на выводах аккумуляторной батареи; не отсоединять провода от выводов аккумуляторной батареи при работающем двигателе; отключать аккумуляторную батарею от бортовой сети при ее зарядке непосредственно на автомобиле от постороннего источника тока; не запускать двигатель с помощью постороннего источника тока напряжением более 12 В.

7. СИСТЕМА ВПРЫСКА «LH-JETRONIC»

Система «LH-Jetronic» отличается от систем «LE-Jetronic» главным образом измерителем расхода воздуха. Эта система представляет собой также систему прерывистого впрыска топлива низкого давления. Электронный блок управления (цифровая микро-ЭВМ) приводит соотношение воздуха и топлива в соответствие с нагрузкой и числом оборотов коленчатого вала двигателя.

Рис. 18. Схема системы впрыска LH2.2-Jetronic":
1 - топливный бак, 2 - фильтр тонкой очистки топлива, 3 - топливный насос,
4 - регулятор Давления топлива, 5 - рабочие форсунки, 6 - электронный блок управления, 7 - измеритель массы воздуха с нагреваемым проводником, 8 - выключатель положения дроссельной заслонки, 9 - датчик температуры охлаждающей жидкости, 10 - регулятор холостого хода, 11 - датчик концентрации кислорода (лямбда-зонд)

Электрический топливный насос забирает топливо из бака и подает его под давлением через фильтр 2 (рис. 18) к форсункам 5. В зависимости от давления во впускном коллекторе регулятор давления 4 поддерживает постоянным давление подачи топлива к форсункам (давление постоянно для данного разрежения).

Электронный блок управления 6 рассчитывает количество топлива, поступающего к форсункам и поддерживает постоянный состав смеси в зависимости от:

1) количества всасываемого воздуха, определяемого измерителем 7 с нагреваемым проводником;

2) частоты вращения и углового положения коленчатого вала двигателя по сигналам датчика угловых импульсов и числа оборотов;

3) температуры охлаждающей жидкости по сигналам датчика 9;

4) положения дроссельной заслонки по сигналам от выключателя 8.

На основе полученной информации электронный блок 6 выдает управляющие импульсы, определяющие продолжительность впрыскивания и, следовательно, количество подаваемого в двигатель топлива, одновременно на все форсунки, которые установлены перед впускными клапанами.

Для предупреждения попадания в цилиндры неучтенного измерителем воздуха впускной тракт двигателя тщательно герметизирован.

В системах «LH-Jetronic» применяется термоанемометрический измеритель расхода воздуха (греч. анемос - ветер). Принцип его действия - тепловая энергия, необходимая в единицу времени для поддержания постоянного перепада температур между нагреваемым элементом и обтекающим его воздухом, пропорциональна массовому расходу воздуха проходящего через заданное сечение потока. Измерительный теплообменный элемент представляет собой платиновую проволоку диаметром 0,07 мм (допустимое отклонение в несколько мкм), размещенную в середине цилиндрического воздушного канала. На входе и выходе канала устанавливаются специальные направляющие для получения параллельных струй воздуха. Перед входом установлена защитная решетка. Постоянный перепад температур равен 150°С, ток изменяется от 500 до 1500 мА. Величина тока нагрева требуемого для сохранения постоянного температурного перепада между воздухом и проводником, является мерой массы воздуха, поступающего в двигатель. Этот ток преобразуется в импульсы напряжения, которые обрабатываются блоком электронного управления как основной входной параметр наравне с частотой вращения коленчатого вала двигателя. Диапазон измерения расхода воздуха составляет от 9 до 360 кг/ч.

Воздух даже после фильтра оказывается слишком "грязным" (органические частицы) для термоанемометрического измерителя. Поэтому предусмотрено самоочищение платиновой проволоки расходомера воздуха. Оно осуществляется после каждой остановки двигателя автоматическим нагревом этой проволоки до 1000-1100°С. Применение таких расходомеров позволяет непосредственно устанавливать взаимосвязь между массами воздуха и топлива поступающими в двигатель (с корректировкой по режимам). Однако, цена термоанемометрического расходомера не идет ни в какое сравнение с ценой рассмотренного выше механического расходомера-трубки Вентури.

В ряде систем впрыска, например, "D-Jetronic", "General Motors" и других вообще отказались от расходомера воздуха и соответствие между количествами топлива и воздуха осуществляется электронным блоком управления по сигналам от трех датчиков: положения дроссельной заслонки, частоты вращения коленчатого вала двигателя и степени разрежения или величины давления во впускном коллекторе. Последний датчик принято называть датчиком давления воздуха.

8. Система впрыска «mono-jetronic»

«Mono-Jetronic» система впрыска управляемая электронным блоком управления, рис. 19. Система имеет одну на весь двигатель (греч. монос - один) магнитоэлектрическую форсунку, топливо, как и в системах «L-Jetronic», впрыскивается с интервалами.

Рис. 19. Схема системы впрыска «Mono-Jetronic»:
1 - топливный бак, 2 - толивоподающий насос, 3 - топливный насос, 4 - топливный фильтр, 5 - узел центральной форсунки, 6 - регулятор холостого хода с шаговым электродвигателем, 7 - потенциометр дроссельной заслонки, 8 - лямбда-зонд,
9 - электронный блок управления впрыском, 10 - датчик температуры охлаждающей жидкости, 11 - прибор коммутирующий сигнал информации о частоте вращения коленчатого вала двигателя получаемый из системы зажигания, 12 - выключатель зажигания, 13 - аккумуляторная батарея, 14 - датчик-распределитель

Так как топливная форсунка расположена перед дроссельной заслонкой, практически на месте жиклера карбюратора, давление топлива в системе составляет всего около 0,1 МПа. Регулятор давления системы расположен вблизи форсунки в центральном узле впрыска (рис. 20), где размещены также дроссельная заслонка, выключатель положения дроссельной заслонки, датчик температуры всасываемого воздуха.

Система «Mono-Jetronic», (рис. 19), не имеет расходомера воздуха, поэтому соотношение масс воздуха и топлива здесь менее точное и определяется только положением дроссельной заслонки, температурой всасываемого воздуха и частотой вращения коленчатого вала.

Устройство, определяющее положение дроссельной заслонки, представляет собой в этой системе не выключатель с контактами (холостого хода, частичной нагрузки, полной нагрузки), а потенциометр, который информирует электронный блок управления о положении заслонки в данный момент времени.

Рис. 20. Узел Центральной форсунки:
1 - регулятор давления топлива, 2 - датчик температуры всасываемого воздуха,
3 - электромагнитная форсунка, 4 - корпус форсунки и регулятора, 5 - корпус дроссельной заслонки, 6 - дроссельная заслонка

Таким образом, основное дозирование топлива, осуществляется по трем параметрам: положению дроссельной заслонки, температуре всасываемого воздуха и частоте вращения коленчатого вала двигателя. Корректировка позирования при холодном пуске и прогреве осуществляется электронным блоком управления по импульсам получаемым от датчиков температуры всасываемого воздуха, охлаждающей жидкости и потенциометра дроссельной заслонки. Последний корректирует дозировку и при полной нагрузке. Корректировка по токсичности отработавших газов идет по сигналам лямбда‑зонда. Изменение дозирования происходит за счет увеличения или уменьшения времени впрыска при постоянном давлении топлива.

Электронный блок управления сглаживает колебания напряжения бортовой сети и осуществляет регулировку холостого хода. Регулировка холостого хода достигается вращением дроссельной заслонки специальным электродвигателем. При этом увеличивается или уменьшается количество воздуха в зависимости от отклонения мгновенного значения частоты вращения коленчатого вала от номинального значения, заложенного в память электронного блока управления. Блоком управления воспринимается и скорость вращения дроссельной заслонки. При режиме ускорения, рабочая смесь обогащается.

Система впрыска «Mono-Jetronic» может быть выполнена и в варианте, представленном на рис. 21, с расходомером воздуха 1 и клапаном добавочного воздуха 4.

Рис. 21. Схема системы впрыска «Mono-Jetronic»:
1 - измеритель расхода воздуха, 2 - форсунка, 3 - блок электронного управления,
4 - клапан добавочного воздуха, 5 - датчик положения дроссельной заслонки (потенциометр), 6 - регулятор давления топлива в системе, 7 - топливный фильтр,
8 - топливный насос, 9 - датчик температуры охлаждающей жидкости

Система «kugelfischer». Давление начала впрыска равно 3,0-3,8 МПа. Эта система (рис. 22) напоминает систему впрыска дизелей. У дизелей давление газа в цилиндре в конце такта сжатия 3,0-5,5 МПа, давление начала впрыска форсунок 15‑100 МПа.

В электронный блок управления поступает информация о следующих параметрах: частота вращения коленчатого вала двигателя, температура охлаждающей жидкости, положение дроссельной заслонки (педали «газа»), температура и давление всасываемого воздуха, температура топлива, скорость движения автомобиля, режим работы и нагрузка двигателя. После обработки поступившей информации электронный блок управления вырабатывает команды для регулирования подачи топлива.

Регулировка количества впрыскиваемого топлива осуществляется изменением длины соединительной тяги 1 (см. рис. 22). Номинальное значение размера «А» между центрами шаровых шарниров - 85 мм. Количество впрыскиваемого топлива уменьшается при большем значении и увеличивается при меньшем значении этого параметра.

Рис. 22. Детали системы впрыска «Kugelfischer»:
1 - соединительная тяга, изменением длины которой регулируется количество впрыскиваемого топлива, 2 - трубопроводы подачи топлива от насоса к форсункам,
3 - зубчатый шкив привода насоса, 4 - корпус насоса

Система «Оpel-multec».Система впрыска топлива «Opel-Multec» представляет собой систему одноточечного (центрального) прерывистого впрыска, (рис. 23). Здесь, как и в системе «Mono-Jetronic», давление топлива и сечение отверстия форсунки являются постоянными величинами, поэтому доза впрыскиваемого топлива определяется только временем открытия форсунки.

Рис. 23. Схема системы впрыска "Opel-Multec":
1 - форсунка, 2 - регулятор давления топлива, 3 - потенциометр дроссельной заслонки, 4 - шаговый двигатель регулятора холостого хода, 5 - датчик давления во впускном трубопроводе, 6 - датчик температуры охлаждающей жидкости, 7 - лямбда-зонд, 8 - подвод топлива, 9 - слив топлива в бак, 10 - возвратный топливный клапан, 11 - вентиляция топливного бака, 12 - электронный блок управления, 13 - подача топлива, 14 - контрольная лампа, 15 - к распределителю зажигания, 16 - выключатель зажигания, 17 - от распределителя зажигания, 18 - "+" аккумуляторной батареи,
19 - частотный датчик пройденного пути, 20 - выключатель парковки (нейтрали)

Система имеет регулятор холостого хода с шаговым электродвигателем и устройство контроля распыления топлива, в которое подводятся пары топлива из бака, (см. рис. 23).

Система «Opel-Multec» не имеет расходомера воздуха, как и система «Мопо-Jetronic» (см. рис. 21), но соответствие между массой всасываемого воздуха и количеством впрыскиваемого топлива осуществляется также по трем параметрам: угол поворота дроссельной заслонки, частота вращения коленчатого вала двигателя и давление во впускном трубопроводе. Электронный блок управления, получая сигналы от датчика давления во впускном трубопроводе, корректирует состав рабочей смеси в зависимости от режима работы двигателя. Пример конструктивного исполнения датчика приведен на рис. 24.

 


Рис. 24. Датчик давления воздуха во впускном трубопроводе:
1 - пьезоэлемент, 2 - мембрана, 3 - вакуумная камера, 4 - пластинка из тугоплавкого стекла, 5 - микросхема (Silicon-chip); клеммы "А" - "масса", "В" - подвод напряжения питания 5В, "С" - выход напряжения 1,3-4,6 В

Центральный узел впрыска, (рис. 25), включает в себя электромагнитную форсунку 2, регулятор давления топлива 3, регулятор холостого хода с шаговым электродвигателем 5, дроссельную заслонку с потенциометром 6.


Рис. 25. Центральный узел впрыска «Opel Multec»:
1 - подвод топлива, 2 - электромагнитная форсунка, 3 - регулятор давления топлива,
4 - слив топлива в бак, 5 - шаговый электродвигатель регулятора холостого хода,
6 - потенциометр дроссельной заслонки, 7 - управление заслонкой воздушного фильтра, 8 - газопровод камеры с активированным углем