Развитие и классификация систем электронного впрыска топлива бензинового ДВС

Инженерный поиск, непрерывное стремление к достижению максимальных характеристик двигателя при одновременном компромиссе мощности, экономичности и экологичности, точности работы СВТ и ее стоимости - привели к тому, что в настоящее время сложилось довольно-таки значительное разнообразие систем. Если взять наиболее популярные модели автомобилей, эксплуатируемых только в Европе (примерно 1200), то можно насчитать около 350 применяемых систем впрыска и их модификаций. Тем не менее, не составляет особого труда классифицировать СВТ по общим признакам, таким, как метод управления CВТ, способ инжекции (впрыскивания), количество точек инжекции и другим.

2.1. Классификация

Классификация СВТ приведена на рис. 2.1, который дает практически полную и ясную картину, сложившуюся к настоящему времени. Тем не менее, если учесть неоднозначность терминологии, некоторые моменты требуют пояснения.

Рис.2.1. Классификация систем впрыска топлива

Понятия распределенный, многоточечный и многопозиционный впрыск иногда трактуются как синонимы, что неверно. На самом деле, чтобы не путать с непрерывным впрыском, дискретный синхронный, а затем и групповой впрыск назвали многоточечным. По этой же причине, чтобы избежать дальнейшей путаницы, синфазный впрыск стал именоваться многопозиционным (multipoint). Синхронный впрыск - это одновременный впрыск всех форсунок независимо от фазы цилиндров двигателя. Как правило, синхронный впрыск осуществляется 2 раза за один рабочий цикл. При групповом впрыске синхронно работают форсунки 1-3 (1-3-5) и 2-4 (2-4-6) цилиндров 4-х (6-ти) цилиндрового двигателя, впрыскивая 1 раз за рабочий цикл; иногда реализуют 1-4, 2-3 (1-2-4, 3-5-6). При синфазном впрыске каждая форсунка работает самостоятельно в фазе со своим цилиндром.

7.Особенности системы управления работой ДВС «К- Jetronic».

Краткая характеристика и принцип работы некоторых типичных СВТ

3.1. Системы непрерывного впрыска

Bosch K-Jetronic

Bosch K-Jetronic - механическая СВТ (рис.3.1а). К - kontiniuerlich (нем.) - непрерывный.

Главным узлом устройства управления является дозатор-распределитель топлива (ДРТ). Топливо под действием давления (0,47 МПа) попадает в нижние камеры дифференциальных клапанов 1f и под управляющую кромку 1c плунжера 1d. Всасываемый воздух поднимает на некоторую величину напорный диск 15, который в свою очередь поднимает плунжер, управляющая кромка которого открывает дозировочные каналы (по числу цилиндров), в силу чего в верхние камеры 1е поступает количество топлива пропорционально воздуху. Давление топлива в верхних камерах совместно с пружинами приоткрывает дифференциальные клапаны, и топливо поступает к форсункам. При достижении давления в форсунках около 0,3 МПа они открываются и непрерывно распыляют топливо перед впускными клапанами.

Особенность гидравлики такова, что изменение сечения дозировочных каналов изменяет скорость потока топлива, и в результате нарушается доза топлива. Исключить это можно только одним путем - приданием потоку топлива постоянной скорости. Это возможно, если на пути топлива установить некое устройство, обеспечивающее постоянный перепад давлений. Именно таким устройством является дифференциальный клапан (0,01 Мпа). Теперь в силу постоянной скорости доза топлива зависит только от величины сечения дозировочного канала, а она, в свою очередь, однозначно зависит от величины подъема напорного диска, т.е. от количества воздуха.

На динамических (переходных) режимах (см. табл. 3.1) доза топлива корректируется. Так,

Рис.3.1а. Схема системы впрыска K-Jetronic [3]:

1- винт регулировки состава смеси; 1b- дозатор-распределитель топлива; 1с - управляющий плунжер; 1d - управляющая кромка плунжера; 1е - верхняя камера дифференциального клапана; 1f - нижняя камера дифференциального клапана; 2 - топливный бак; 3 - топливный насос; 4 - аккумулятор давления; 5 - топливный фильтр; 6 - регулятор давления топлива; 7 - форсунка; 8 - клапан добавочного воздуха; 9 - пусковая форсунка; 9а - винт регулировки холостого хода; 9b - дроссельная заслонка; 10 - реле топливного насоса; 11 - датчик частоты вращения и положения коленчатого вала в распределителе зажигания; 12 - регулятор управляющего давления; 13 - аккумуляторная батарея; 14 - термотаймер; 15 - измеритель расхода воздуха.

Обогащение смеси при холодном пуске достигается включением пусковой форсунки 9. Время включения определяется термотаймером 14 в зависимости от температуры двигателя, но не более 8 с, чтобы не "залить" цилиндры бензином.

В начале прогрева плунжер находится максимально вверху, т.к. противодавление топлива (сверху на плунжер) минимально. С прогревом противодавление под действием регулятора управляющего давления (РУД) 12 постепенно увеличивается, плунжер снижается, сечение дозировочных каналов, а значит и доза топлива, уменьшаются.

При ускорении двигателя водитель открывает дроссельную заслонку, соединяя впускной тракт с атмосферой. Давление (разрежение) во впускном тракте падает с минус 0,06...0,07 МПа до нуля. Противодавление РУД снижается, плунжер уходит вверх, и смесь обогащается на величину, обеспечивающую уверенное ускорение. При резком ускорении, кроме того, плунжер под действием напорного диска "подпрыгивает" вверх, что обеспечивает дополнительное обогащение смеси.

С ростом скорости автомобиля и частоты вращения коленчатого вала разрежение растет, противодавление увеличивается, плунжер снижается, и доза топлива уменьшается до экономичной, что обеспечивает нормальное движение автомобиля на частичной нагрузке (постоянной крейсерской скорости). Кроме того, обеднение смеси обеспечивается замедлением скорости подъема напорного диска (относительным снижением) в силу пологости стенок шахты, в которой он перемещается.

При полном газе напорный диск попадает в область почти вертикальных стенок, что дает обогащение смеси.

На холостом ходу, когда потребление воздуха минимально, напорный диск снижается в то место, где стенки шахты практически вертикальны. Это обеспечивает относительно высокий подъем напорного диска и плунжера сравнительно с количеством всасываемого воздуха, что дает обогащение, необходимое для устойчивого и комфортного вращения двигателя. Bosch KE-Jetronic

Bosch KЕ-Jetronic - электронно-механическая система (рис.3.1б). Е - elektronische (нем.) - электронный.

Рис.3.1б. Схема системы впрыска KЕ-Jetronic [3]:

1 - топливный бак; 2 - топливный насос; 3 - аккумулятор давления; 4 - топливный фильтр; 5 - регулятор давления топлива; 6 - измеритель расхода воздуха; 6а - напорный диск; 6b - датчик положения напорного диска; 6с - винт регулировки состава смеси; 7 - дозатор-распределитель топлива; 7a - управляющий плунжер; 7b - управляющая кромка плунжера; 7c - верхняя камера дифференциального клапана; 7d - нижняя камера дифференциального клапана; 8 - форсунка; 9 - впускной коллектор; 10 - пусковая форсунка; 11 - термотаймер; 12 - дроссельная заслонка; 12b - винт регулировки холостого хода; 13 - датчик положения дроссельной заслонки; 14 - клапан добавочного воздуха; 15 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 16 - контроллер; 17 - электрогидравлический регулятор управляющего давления; 18 - датчик концентрации кислорода (лямбда-зонд); 19 - датчик частоты вращения и положения коленчатого вала в распределителе зажигания; 20 - реле топливного насоса; 21 - замок зажигания; 22 - аккумуляторная батарея.

Система имеет некоторое сходство с K-Jetronic, но принципиально отличается по методу управления. Динамические режимы обеспечиваются не изменением противодавления на управляющий плунжер, а путем изменения давления в нижних камерах дифференциальных клапанов. Для этого непосредственно к дозатору-распределителю топлива (ДРТ) прикреплен электрогидравлический регулятор управляющего давления (ЭРУД). На обмотку электромагнитного клапана ЭРУД поступает управляющий ток Iупр от контроллера. При увеличении тока клапан приоткрывается, давление в нижних камерах снижается, и дифференциальные клапаны пропускают к форсункам большую дозу топлива - смесь обогащается. При уменьшении тока смесь обедняется. При торможении двигателем направление тока меняется на противоположное, и топливо к форсункам не поступает вообще. При нулевом токе разницу давлений в камерах устанавливают около 0,04 Мпа.

Кроме того, на установившихся режимах (холостом ходу и частичной нагрузке) контроллер по сигналам лямбда-зонда ток управления изменяется в диапазоне 4...16 мА, что обеспечивает поддержание нормальной смеси и дожигание отработавших газов в нейтрализаторе. Этим достигается выполнение экологических норм, а также экономия топлива.

При холодном пуске Iупр велик - 50...120 мА в зависимости от температуры двигателя, и кроме того, аналогично К-Jetronic включается пусковая форсунка. Это обеспечивает необходимое обогащение смеси для запуска. В процессе прогрева двигателя изменяется сигнал датчика температуры охлаждающей жидкости, и по командам контроллера Iупр постепенно (5...7 мин) снижается и входит в диапазон управления установившимся режимом.

При разгоне двигателя Iупр=60...20 мА, чем обеспечивается требуемое обогащение смеси.

При выходе контроллера из строя двигатель ухудшает работу, но способен обеспечить движение автомобиля с неплохими характеристиками. При этом обогащение смеси при разгоне создается за счет резкого перемещения напорного диска измерителя расхода воздуха, при котором управляющий плунжер "подпрыгивает", и его управляющая кромка дополнительно открывает дозировочные каналы.

8.Особенности цифровой системы управления работой ДВС «Motronic-3.1» и выше.

Многопозиционные системы дискретного синфазного впрыска.

Bosch Motronic M3.1 - интегрированная электронная система дискретного cинфазного впрыска и "полностью статического" зажигания (рис. 3.4а) - это дальнейшее повышение точности топливодозирования и момента зажигания.

Рис. 3.4а. Схема системы впрыска Motronic 3.1 [3]:

1 - топливный бак; 2 - топливный насос; 3 - топливный фильтр; 4 - распределительная магистраль; 5 - регулятор давления топлива; 6 - контроллер; 7 - лямбда-зонд; 8 - форсунка; 9 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 10 - свеча зажигания; 11 - датчик положения дроссельной заслонки; 12 - дроссельная заслонка; 13 -регулятор холостого хода; 14 - измеритель массы воздуха; 15 - импульсный датчик; 16 - аккумуляторная батарея; 17 - замок зажигания; 18 - главное реле и реле топливного насоса; 19 - индивидуальная катушка зажигания; 20 - датчик верхней мертвой точки п ервого цилиндра.

Рис. 3.4b. Диаграмма работы и схема включения форсунок при синфазном впрыске [2]: 1,2,3,4 - форсунки, 5 - контроллер.

Синфазный впрыск (Sequential Fuel Injection или SFI) заключается в том, что момент подачи управляющего импульса на форсунку каждого цилиндра увязывается с моментом открытия впускного клапана в этом цилиндре (рис. 3.4b) и даже может изменяться в зависимости от режима работы двигателя. Такая схема сложнее и дороже, требует более совершенного контроллера, однако обеспечивает лучшие характеристики работы двигателя, особенно на переходных режимах. При запуске холодного двигателя, а также в случае перехода системы на резервный (аварийный) режим работы управление форсунками в системах SFI, как правило, осуществляется по синхронному принципу.

"Полностью статическое" зажигание (Vollast Statik Zundung иди VSZ) заключается в том, что на каждый цилиндр устанавливается индивидуальная катушка зажигания 19, а момент зажигания полностью определяется контроллером, причем может изменяться в пределах одного рабочего цикла. Это удорожает систему, но существенно повышает точность искрообразования и обеспечивает лучшие характеристики работы двигателя, особенно на переходных режимах. Кроме того, значительно точнее срабатывает система защиты от детонации двигателя, что предотвращает его разрушение. Принцип защиты от детонации заключается в изменении угла опережения зажигания в сторону некоторого запаздывания до исчезновения детонации. Наличие детонации определяется по сигналам пьезоэлектрического датчика (датчиков) детонации, закрепленного непосредственно на блоке двигателя в районе цилиндров.

Mitsubishi MPI

Mitsubishi MPI - интегрированная электронная система дискретного многопозиционного (cинфазного) впрыска (рис.3.4с), принципиально аналогичная системе Motronic 3.1.

Отличие, как и всех японских машин, от европейских, заключается в ужесточении требований к концентрации отработавших газов (о.г.). Каждый, кто хоть раз поднимал капот "японки", видел, как двигатель буквально оплетен многочисленными трубками и шлангами. Это система рециркуляции о.г. - многократного их отвода и последующего запуска в систему для более полного дожигания токсичных веществ.

В заключение о распределенных дискретных СВТ следует отметить, что их системное давление лежит в пределах 0,25...0,4 МПа.

Рис 3.4с. Схема системы впрыска Mitsubishi MPI [5]:

1 - лямбда-зонд; 2 - датчик температуры всасываемого воздуха; 3 - датчик атмосферного давления; 4 - измеритель массы воздуха; 5 - топливный насос; 6 - датчик скорости автомобиля; 7 - выключатель кондиционера; 8 - выключатель запрета пуска двигателя; 9 - замок зажигания; 10 - выключатель усилителя рулевого управления; 11 - питание контроллера; 12 - регулирующее сопротивление; 13 - диагностический штекер; 14 - электоромагнитный клапан управления продувкой (рециркуляцией отработавших газов); 15 - реле топливного насоса; 16 - коммутатор зажигания; 17 - реле кондиционера; 18 - регулятор холостого хода; 19 - датчик холостого хода; 20 - датчик положения дроссельной заслонки; 21 - датчик положения установочного мотора РХХ; 22 - регулятор давления топлива; 23 - форсунка; 24 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 25 - распределитель зажигания; 26 - датчик углового положения коленчатого вала; 27 - датчик верхней мертвой точки первого цилиндра; 28 - датчик детонации; A - к топливному баку; B - от емкости с активированным углем; C - от топливного насоса.

Date: 2015-09-19; view: 966; Нарушение авторских прав