1.3 Особливості будови та принцип дії елементів системи впорскування бензину

Паливний бак

Паливний бак автомобіля з двигуном, який обладнаний системою впорскування бензину має деякі відмінності від паливних баків автомобілів із карбюраторними двигунами. У зв'язку із широким використанням на автомобілях з інжекторними двигунами каталітичних нейтралізаторів відпрацьованих газів і необхідністю в цьому випадку захистити систему живлення та, відповідно, паливний бак від заправлення етилованим бензином, змінений сам спосіб заправлення. Неетилований бензин заправляється на колонках із зменшеним діаметром штуцера заправного пістолету. Тому, для захисту паливного бака від заправлення його етилованим бензином, зменшений діаметр горловини бака. Крім того, якщо бензонасос розміщений у баці автомобіля, для захисту насосу від попадання в нього повітря при малому рівні палива, в баці виконуються спеціальні заглиблення зі стінками – паливні колодязі, де і встановлюються паливні насоси.

Паливний електронасос

Автомобільні паливні електронасоси є, переважно, ротаційного роликового типу, одно- або багатосекційні. Роликовий ротаційний насос відрізняється від ротаційного лопатевого тим, що замість лопатей у пази ротора вставлені ролики. Останнє обумовлене прагненням замінити ковзання лопатей по статору коченням. Для бензонасоса це особливо важливо у зв'язку з відсутністю у бензині змащувальної здатності.

Паливний насос може розташовуватися як поза баком, так і безпосередньо бути зануреним у бензин у баці. По зовнішній формі насос нагадує котушку запалення і є об'єднаним агрегатом-електродвигуном постійного струму та власне насосом. Електродвигун і роликовий насос змонтовані в одному герметичному корпусі. Особливістю цієї конструкції є те, що бензин омиває всі деталі внутрішньої порожнини електродвигуна: якір, колектор, щітки, статор. Бензин прокачується насосом через електродвигун, одночасно охолоджуючи його.

Відцентровий роликовий насос (рис. 1.4) складається з нерухомого статора 5, внутрішня поверхня якого зміщена на 1,5 мм щодо осі якоря електродвигуна, циліндричного сепаратора 19, з'єднаного з якорем електродвигуна і роликів 24, розташованих у пазах сепаратора. Розташовується насос у просторі між опорою 4 і кришкою 7.

Бензин через штуцер 1 й паз 25 у опорі 4 надходить у сегментний простір, між внутрішньою поверхнею опори і сепаратором, який утворений за рахунок їхнього ексцентриситету й при обертанні сепаратора переноситься роликами в більш вузький простір і через вихідні канали 8 – у порожнину електродвигуна і потім через клапан 14 і штуцер 16 у бензомагістраль. Бензонасос має два клапани, запобіжний та зворотний клапан. Запобіжний клапан 6, що сполучає порожнини нагнітання й усмоктування, служить для обмеження тиску палива вище припустимої норми. Зворотний клапан 14 служить для виключення зливу бензину з магістралі й утворення повітряних пробок після вимикання бензонасоса. Конструктивно зворотний клапан може бути виконаний з демпфуючим дроселем (від нім. Dampfer - гаситель, Drossel - зменшуючий прохідне січення), вбудованим у штуцер паливного насоса. Демпфер згладжує різке збільшення тиску в системі живлення при пуску паливного насоса і запобігає падінню тиску при виключенні паливного насоса.

1 - вхідний штуцер; 2 - стопорне кільце; 3 – ущільнювач; 4 – опора; 5 - статор насоса; 6 - запобіжний клапан; 7 - кришка насоса; 8 - канал вихідний; 9 - корпус електродвигуна; 10 - постійний магніт; 11 - якір електродвигуна; 12 - корпус бензонасоса; 13 - колектор якоря; 14 - зворотний клапан; 15 – пружина; 16 - вихідний штуцер; 17 - вал електродвигуна; 18 - фільтр радіоперешкод; 19 – сепаратор; 20 - щітка електродвигуна; 21 - обмотка якоря; 22 - з’єднувальна муфта; 23 - вал насоса; 24 – ролик; 25 – вхідний канал

Рисунок 1.4 – Електричний паливний насос

На вході бензонасосів іноземного виробництва передбачена фільтруюча сітка. Призначена вона для затримання порівняно крупних сторонніх частинок. Якщо ця сітка буде пошкоджена, то при використовуванні звичайного вітчизняного бензину насос вийде з ладу за декілька місяців. Умикається електробензонасос блоком керування через проміжне реле при включенні запалювання. Якщо через 1-3 секунди стартер не включиться, то блок керування відключає бензонасос. Наступне включення бензонасоса відбудеться при запуску двигуна стартером. Діапазони зміни максимального тиску в системах впорскування бензину на різних автомобілях – 0,25-0,4 МПа. Продуктивність насосів при 20 °С і 12 В – в межах 1,5-2,5 л/хв. Робоча напруга – 7-15 В, значення сили струму – в межах 4,5-9,5 А.

Витратомір повітря

Витратоміри повітря можуть бути конструктивно виконані за різними схемами. Ранні системи були так званого пластинчастого типу, більш пізні конструкції були модифікаціями витратомірів так званого термоанемометричного типу.

Витратомір повітря пластинчастого типу (рис. 1.5) системи упорскування палива є прецизійним механізмом, переважно, з так званим напірним диском. Напірна пластина 2 (вимірювальна заслінка) його дуже легка (товщина приблизно 1 мм, діаметр - 100 мм) круглої або прямокутної форми. Напірна пластина 2 кріпиться до важеля, з іншого боку важеля, деколи, встановлений балансир, що врівноважує всю систему. Вплив повітряного потоку на вимірювальну заслінку врівноважується пружиною. Для гасіння коливань, викликаних пульсаціями повітряного потоку і динамічних впливів, які є характерними для автомобіля, особливо на не якісному дорожньому покритті, у витратомірі є демпфер 3 із пластиною 4. Пластина 4 виконана як одне ціле з вимірювальною заслінкою 2. Різкі переміщення вимірювальної заслінки стають неможливими через вплив на пластину 4 зусилля повітря, стиснутого в демпферній камері. Разом із тим, диск дуже чутливо реагує на зміну витрати повітря, тому що вісь обертання важеля лежить в опорах із мінімальним тертям ( на підшипниках кочення).

У дійсності витратомір не заміряє, у буквальному значенні слова, витрату повітря, його диск просто переміщається пропорційно витраті повітря. Поворот заслінки перетворюється потенціометром 5 у напругу, пропорційну витраті повітря. Потенціометр являє собою, як правило, ланцюжок резисторів, включених паралельно контактній доріжці. У верхній частині витратоміра розташований обвідний канал 1 із гвинтом якості (складу) суміші 6. У сучасних моделей автомобілів на вході у витратомір, переважно, вбудований датчик температури повітря 7. Витратоміри бувають із шести- і семиштекерним підключенням.

1 - обвідний канал; 2 - вимірювальна заслінка; 3 - демпферна камера; 4 - пластина демпфера; 5 – потенціометр; 6 - гвинт якості (складу) суміші на оборотах холостого ходу; 7 - датчик температури; 8 - контакти паливного насоса

Рисунок 1.5 – Витратомір повітря пластинчастого типу з датчиком температури повітря

Необхідно відмітити, що витратоміри повітря є одним із найдорожчих та найменш надійних елементів системи впорскування. Тому, у ряді систем упорскування взагалі відмовилися від витратоміра повітря й відповідність між кількостями палива й повітря встановлюється електронним блоком управління за сигналами від трьох датчиків.

Це датчики положення дросельної заслінки, частоти обертання колінчастого валу двигуна й величини тиску (ступеня розрідження) у впускному колекторі. Останній датчик також прийнято називати датчиком абсолютного тиску повітря.

У пізніших системах впорскування бензину застосовуються витратоміри повітря принципово нової конструкції – термоанемометричного типу (від грец. анемос – вітер). Принцип його дії наступний. Теплова енергія, необхідна в одиницю часу для підтримки постійного перепаду температур між елементом, що нагрівається, і оточуючим його повітрям, пропорційна масовій витраті повітря, що проходить через задане січення потоку. Теплообмінний елемент являє собою платиновий дріт, розміщений у середині циліндричного повітряного каналу. Діаметр платинового дроту, в залежності від моделей автомобілів та двигунів, знаходиться в межах 0,05...0,1 мм (допустиме відхилення діаметру дроту при цьому складає 1-2 мкм).

На вході й виході з каналу встановлюються спеціальні направляючі для отримання паралельних струменів повітря, яке поступає у витратомір. Перед входом у витратомір установлені захисні грати. Постійний перепад температур у витратомірі, в залежності від виробника, дорівнює 150-200 °С, струм при цьому змінюється від 500 до 1500 мА. Величина струму нагріву, яка необхідна для збереження постійного температурного перепаду між повітрям і провідником, є мірою маси повітря, що поступає у двигун. Цей струм перетворюється в імпульси напруги, які обробляються блоком електронного управління, як основний вхідний параметр, нарівні з частотою обертання колінчастого валу двигуна. Діапазон вимірювання витрати повітря, в залежності від моделей автомобілів та двигунів, знаходиться в межах від 7 до 360 кг/ч. Необхідно зауважити, що повітря, яке поступає у витратомір, навіть після проходження крізь повітряний фільтр виявляється дуже "брудним" (є наявність значної кількості органічних частинок) для термоанемометричного вимірювача. Тому передбачена можливість самоочищення платинового дроту витратоміра повітря. Самоочищення здійснюється після кожної зупинки двигуна автоматичним нагріванням дроту до 1000...1100°С. При підвищенні температури дроту, на ній згоряють усі забруднення, які потрапили на неї. У подальших, більш досконалих конструкціях, тонкий дріт був замінений спеціальною плівкою, нанесеною на керамічну основу. Принцип і точність вимірювань залишилися колишніми, але конструкція при цьому стала більш довговічною.

Датчик масової витрати повітря встановлений у впускній системі двигуна, після повітряного фільтра. Будова датчика термоанемометричного типу зображена на рис. 1.6. У корпусі 8 установлене кільце 1, усередині якого розташовані термокомпенсаційний резистор 3 і чутливий елемент 2 у вигляді платинової нитки діаметром 0,05…0,07 мм, які включені в мостову схему електронного модуля 14 датчика. Електронна схема модуля 14, зміною сили струму, підтримує різницю температур платинової нитки, наприклад для систем Бош, на рівні 150 °С. Під час роботи двигуна повітря, яке засмоктується у циліндри двигуна, проходить через корпус 8 і кільце 1, охолоджуючи платинову нитку.

1 – опорне кільце; 2 – платинова нитка; 3 – термокомпенсаційний опір; 4 – кронштейн кріплення кільця; 5 – корпус електронного модуля; 6 – запобіжна сітка; 7 – штопорне кільце; 8 – корпус датчику; 9 – гвинт регулювання вмісту СО у відпрацьованих газах; 10 – кришка; 11 – колодка штекера; 12 – електричні роз’єми; 13 – ущільнювач; 14 – плата електронного модулю

Рисунок 1.6 - Датчик масової витрати повітря термоанемометричного типу

Електрична потужність, яка затрачається на підтримання температури нитки на заданому рівні, є параметром для визначення кількості повітря, що проходить через датчик. Оскільки температура платинової нитки залежить і від температури повітря, що проходить через витратомір, то термо-компенсаційний резистор 3, який визначає температуру повітря, що проходить через витратомір, вносить відповідну корекцію в режим роботи електронного модуля. В електронному модулі знаходиться змінний резистор із гвинтом 9, за допомогою якого можна провести регулювання концентрації окису вуглецю у відпрацьованих газах на режимі оборотів холостого ходу двигуна. При виникненні несправностей датчика чи його ланцюгів блок керування переходить на резервний режим роботи згідно даних, занесених у пам'ять блоку.

Застосування витратомірів термоанемометричного типу дозволяє безпосередньо встановлювати взаємозв'язок між масами повітря й палива, що поступають у двигун (із корегуванням по режимах) із високою точністю.

Проте, вартість термоанемометричного витратоміра значно вище вартості електромеханічного витратоміра заслінчатого типу.

Робочі форсунки

Робочі форсунки служать для впорскування дозованої кількості палива в циліндри двигуна. Іноді замість слова форсунка (від франц. force - сила) застосовується слово інжектор ( від лат. injicere - кидати всередину).

Робочі форсунки системи електронного уприскування бензину – електромагнітні. Дозування кількості палива залежить від тривалості електричного імпульсу, який подається на обмотку електромагнітної форсунки блоком керування. Тривалість електричного імпульсу керування форсункою залежить від режиму роботи двигуна, а також від інших чинників (наприклад, навантаження на двигун, температури двигуна, оборотів двигуна і т.д.). Подача палива форсунками синхронізована з положенням поршнів у циліндрах двигуна. Форсунки встановлені у впускному колекторі двигуна. Підведення палива до форсунок здійснюється через паливопровід та паливну рампу, у якій підтримується тиск палива в заданих межах при роботі двигуна. Будова електромагнітної форсунки наведена на рис. 1.7.

Складається форсунка з корпуса 7, котушки електромагніта 9, сердечника електромагніта 16, голки 4 запірного клапана, корпуса розпилювача 17, насадки розпилювача 1 і фільтра 12. Паливо під тиском надходить у фільтр 12 і далі через систему каналів поступає до запірного клапана. Пружина 15 підтискає голку клапана до конусного отвору корпуса розпилювача 17 і утримує клапан у закритому стані. При подачі на обмотку котушки електромагніта електричного імпульсу створюється магнітне поле, що притягає сердечник 16, а разом із ним голку запірного клапана. Отвір у корпусі розпилювача відкривається і паливо під тиском у розпорошеному стані надходить у циліндр двигуна. Після припинення електричного імпульсу пружина 15 повертає сердечник 16, а разом із ним і запірну голку каналу, у початкове положення. При цьому подача палива припиняється.

Пускова форсунка

Для забезпечення пуску й прогрівання двигуна в ранніх типах систем впорскування бензину були передбачені електромагнітні пускові форсунки, термореле та клапан додаткової подачі повітря. Пускова форсунка призначена для впорскування у впускний колектор додаткової кількості палива у момент запуску холодного двигуна. Вона працює спільно з термореле (тепловим реле часу), яке керує її електричним ланцюгом залежно від температури двигуна й тривалості його запуску. Будова пускової форсунки подібна до будови робочих форсунок.

1 - насадка розпилювача, 2 - ущільнююче кільце, 3 - шайба, 4 - голка клапана, 5 - ущільнювач, 6 - обмежувальна шайба, 7 - корпус, 8 - ізолятор, 9 - обмотка електромагніта форсунки, 10 - штекер, 11 - колодка, 12 - фільтр, 13 - трубка, 14 - кришка, 15 - пружина, 16 - сердечник електромагніта форсунки, 17 - корпус клапана-розпилювача форсунки

Рисунок 1.7 – Електромагнітна робоча форсунка

Термореле

Термореле (рис. 1.8) має нормально-замкнуті контакти, один з них з’єднаний з "масою", інший встановлений на біметалічній пластині. Електричний підігрів пластини термореле здійснюється через клему "50" реле стартера (рис. 1.3), клему "50" вимикача запалення або через реле пуску холодного двигуна (післястартового реле). У першому та другому випадках підігрів діє тільки при включенні стартера, у третьому – більш тривало. При замкнутих контактах термореле здійснюється живлення пускової форсунки з електромагнітним управлінням або, інакше кажучи, при замкнутих контактах термореле пускова форсунка відкрита і здійснюється впорскування додаткового палива.

Час упорскування палива пусковою форсункою, залежно від температури двигуна (охолоджуючої рідини), складає 1-8 секунд. За цей час біметалічна пластина, завдяки електричному підігріву, деформується настільки, що контакти термореле розмикаються, при цьому електроживлення пускової форсунки припиняється і подальшого збагачення паливо-повітряної суміші більше не відбувається.

При теплому двигуні контакти термореле розімкнені внаслідок положення біметалічної пластини і при пуску двигуна, відповідно, не включається її підігрів і не включається пускова форсунка. Живлення при пуску теплого двигуна здійснюється тільки робочими електромагнітними форсунками.

Клапан додаткового повітря

Як відомо, при пуску холодного двигуна і його прогріванні для стабільної роботи двигуна, потрібно не тільки збагачена робоча суміш, але і збільшена кількість робочої суміші. Забезпечується це рядом пристроїв. Один із них – клапан додаткового повітря (рис. 1.9), який використовувався на ранніх системах впорскування. При холодному двигуні діафрагма 1 клапана утримується біметалічною пластиною у верхньому положенні, клапан відкритий і повітря поступає в обхід дросельної заслінки. У міру прогрівання біметалічна пластина згинається вниз, внаслідок чого канал подавання додаткового повітря перекривається. Нагрівання біметалічної пластини клапана 2 здійснюється спеціальною електричною спіраллю 3 і за рахунок передавання теплоти від двигуна. Клапан додаткового повітря при прогріванні двигуна збільшує тільки кількість повітря, що подається.

1 - контакти, 2 - електрична спіраль, 3 - біметалічна пластина реле, 4 - корпус, 5 - штекер

Рисунок 1.8 – Термореле системи уприскування "L-Jetronіc"

1 – діафрагма клапана, 2 – біметалічна пластина клапана, 3 – електрична спіраль, 4 – штекер клапана

Рисунок 1.9 – Клапан додаткового повітря системи впорскування "L-Jetronіc"

Регулятор додаткового повітря

Регулятор додаткового повітря системи впорскування бензину, як і клапан додаткового повітря ранніх систем впорскування (рис. 1.9), призначений для підтримки заданої частоти обертання колінчатого вала двигуна на оборотах холостого ходу, при пуску, прогріві, при русі автомобіля "накатом", при зміні навантаження на двигун у випадку вмикання різного допоміжного устаткування, але, на відміну від останнього, має більш досконалу конструкцію. Регулятор установлений на впускному колекторі і з'єднаний трубками з впускним трубопроводом до дросельної заслінки і після неї. Будова регулятора додаткового повітря зображена на рис. 1.10.

Регулятор являє собою механізм, що регулює подачу повітря у впускну систему, минаючи дросельну заслінку. Поворот дросельної заслінки 1 здійснюється двохобмотковим електродвигуном із нерухомими обмотками 3 (якоря) і обертовим магнітом 4. Блок керування, обробляючи сигнали датчиків двигуна, визначає необхідне положення заслінки 1 і видає на обмотки регулятора електричні імпульси визначеної скважності.

Електричний струм, проходячи по обмотках, створює своє магнітне поле, яке, взаємодіючи з магнітом 4, змушує повернутися його на визначений кут (крок). Разом із ним повертається і заслінка 1, змінюючи прохідне січення регулятора і, відповідно, кількість повітря, що поступає у двигун.

Лямбда-зонд

На більшості автомобілів із уприскуванням бензину для забезпечення більш раціонального дозування палива застосовується зворотний зв'язок: від відпрацьованих газів – до складу суміші. При цьому в електронний блок управління подаються сигнали від лямбда-зонда (λ-зонд – від фр. sonde – щуп) або датчика кисню (фіксується вміст вільного кисню), розміщеного у випускному трубопроводі двигуна.

Сигнал лямбда-зонда реєструється електронним блоком управління, перетворюється в команду тривалості відкриття форсунок і, тим самим, паливна суміш збагачується або збіднюється. Датчики кисню працюють звичайно, в діапазоні температур 350-900 °С. Принцип дії датчиків різний.

Цирконієвий датчик (використовується керамічний елемент на основі двоокису цирконію Zr0₂, що покритий платиною) – це гальванічне джерело струму, що змінює напругу залежно від температури й наявності кисню в навколишньому середовищі. Цирконієві датчики, формують (створюють) електричний сигнал і є найпоширенішими на автомобільних двигунах. Кисень, що міститься у відпрацьованих газах, реагує з датчиком лямбда-зонда, створюючи різницю потенціалів на виході датчика. Вона змінюється приблизно від 0,1 В (високий вміст кисню – бідна суміш) до 0,9 В (малий вміст кисню – багата суміш).

Титанові датчики (використовується двоокис титана ТiO₂) застосовуються рідше та є резисторами, опір яких змінюється залежно від температури й наявності кисню в навколишньому середовищі. Можна сказати, що ці датчики у принципі працюють так само, як і датчики температури двигуна.

Відслідковуючи вихідну напругу датчика концентрації кисню, блок керування визначає, яку команду по коректуванню складу робочої суміші подавати на форсунки. Якщо суміш бідна (низька різниця потенціалів на виході датчика), то дається команда на збагачення суміші. Якщо суміш багата (висока різниця потенціалів) – дається команда на збідніння суміші.

1 - штекерна колодка, 2 - ущільнююче кільце, 3 - шайба кріплення, 4 - фланець кріплення осі якоря, 5 - обмотка якоря, 6 - поворотний стакан, 7 - магніт, 8 - корпус, 9 - якір нерухомий, 10 - вісь якоря, 11 – магнітопровід, 12 - стопорне кільце підшипника, 13 - кульковий підшипник, 14 - ущільнення підшипника, 15 - патрубок вхідний, 16 - поворотна заслінка, 17 - упор, 18 - роликовий підшипник, 19 - вал заслінки, 20 - патрубок вихідний

Рисунок 1.10 – Регулятор додаткового повітря

Лямбда-зонди застосовуються з обігрівом і без обігріву. Зонди, що обігріваються, як правило, знаходяться дещо далі від випускного колектора, у випускному трубопроводі. Без обігріву вони досягали б своєї робочої температури при пуску двигуна із затримкою. Головна ж мета електричного обігріву зондів – це включення їх у роботу коли температура контактуючих із ними відпрацьованих газів нижче 350°С. За допомогою датчиків концентрації кисню у відпрацьованих газах вдається оптимізувати склад робочої суміші по токсичності вихлопу при певних режимах роботи двигуна. Застосовуються ці датчики, як правило, сумісно з нейтралізаторами відпрацьованих газів.

Нейтралізатор

Для перетворення шкідливих токсичних компонентів відпрацьованих газів автомобілів у нетоксичні речовини використовуються нейтралізатори, які можуть бути одно- та трьохкомпонентними; каталітичними та термічними. У більшості сучасних систем упорскування використовуються каталітичні трьохкомпонентні нейтралізатори (рис. 1.11). Нейтралізатор, переважно, встановлений у системі випуску відразу за прийомною трубою глушника. Нейтралізатор застосовується тільки в системі впорскування палива зі зворотним зв'язком.

У нейтралізаторі знаходяться керамічні елементи з мікроканалами, на поверхні яких нанесені каталізатори: два для окислення й один для відновлення токсичних компонентів. Окисні каталізатори (платина й палладій) сприяють перетворенню вуглеводнів у водяну пару, а окису вуглецю – в нешкідливий двоокис вуглецю.

Каталізатор для відновлення (родій) прискорює хімічну реакцію відновлення оксидів азоту й перетворення їх у нешкідливий азот. Для ефективної нейтралізації токсичних компонентів і найбільш повного згоряння повітряно-паливної суміші необхідно, щоб на 14,6...14,7 частин повітря приходилася 1 частина палива. Така точність дозування забезпечується електронною системою впорскування палива, що постійно коректує подачу палива в залежності від умов роботи двигуна й сигналу від датчика концентрації кисню у відпрацьованих газах.

Не допускається робота двигуна з нейтралізатором на етилованому бензині. Це приведе до швидкого виходу з ладу нейтралізатора й датчика концентрації кисню.

Блок керування

Електронний блок керування (рис. 1.12) призначений для:

• формування моменту й тривалості імпульсів електричного струму для роботи електромагнітних форсунок подачі палива;

• керування роботою регулятора додаткового повітря;

• керування роботою додаткової пускової форсунки;

• включення електричного бензонасоса (через реле);

• включення вентилятора системи охолодження (не для всіх систем упорскування);

• керування адсорбером системи уловлювання парів бензину (якщо ця система є на автомобілі);

• керування роботою двигуна в резервному режимі (у випадку виходу з ладу окремих елементів системи);

• контролю й самодіагностування несправностей системи (не у всіх системах упорскування).

1 – керамічний блок з каталізаторами

Рисунок 1.11 – Каталітичний нейтралізатор

1 - програмований постійний запам'ятовуючий пристрій (ППЗП)

Рисунок 1.12 – Електронний блок керування

У блок керування надходить наступна інформація:

• про частоту обертання колінчатого вала;

• про масову витрату повітря двигуном;

• про температуру охолоджуючої рідини;

• про положення дросельної заслінки;

• про вміст кисню у відпрацьованих газах (у системі зі зворотним зв'язком);

• про напругу в бортовій мережі автомобіля;

• про швидкість автомобіля;

• про включення кондиціонера (якщо він установлений на автомобілі).

Блок керування встановлений, переважно, для забезпечення стабільного температурного режиму під панеллю приладів у салоні автомобіля. Основним елементом блоку керування є мікропроцесор. Блок керування вмикає вихідні ланцюги (форсунки, різні реле і т.д.) шляхом замикання їх на масу через вихідні транзистори, що розміщені в блоці керування. Єдине виключення – це ланцюг реле паливного насоса. Тільки на обмотку цього реле блок керування подає напругу +12 В.

Блок керування може мати вбудовану систему діагностики. Система діагностики може розпізнавати неполадки в роботі системи впорскування та її елементів, попереджаючи про них водія через спеціальну контрольну лампу. Крім того, він може зберігати діагностичні коди, що вказують на несправності, щоб пізніше допомогти фахівцям у проведенні ремонту.

В електронному блоці керування (ЕБК) є три види пам'яті: оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП), електрично програмований запам'ятовуючий пристрій (ЕПЗП) та однократно програмований постійний запам'ятовуючий пристрій (ППЗП). Оперативний запам'ятовуючий пристрій мікропроцесор електронного блоку керування використовує для тимчасового збереження вимірюваних параметрів для розрахунків і для збереження різної проміжної інформації. Мікропроцесор може, в міру необхідності, вносити в ОЗП дані чи зчитувати їх. Мікросхема ОЗП змонтована на друкованій платі ЕБК. Ця пам'ять ЕБК є енергозалежною і вимагає безперебійного живлення для збереження інформації. При припиненні подачі живлення діагностичні коди несправностей і розрахункових даних, що містяться в ОЗП, стираються.

У ППЗП знаходиться загальна програма, у якій міститься послідовність робочих команд (алгоритми керування) і різна калібрована інформація. Ця інформація являє собою дані керування впорскуванням бензину, холостим ходом і т.п., які залежать від маси автомобіля, типу й потужності двигуна, від передаточного числа трансмісії й інших факторів. ППЗП називають ще запам'ятовуючим пристроєм калібрувань.

Вміст ППЗП уже не може бути змінений після програмування. Ця пам'ять не має потреби в живленні для збереження записаній у ній інформації та не стирається при відключенні живлення, тобто ця пам'ять є енергонезалежною. ППЗП установлюється у панелі на платі ЕБК та може вийматися з ЕБК і замінятися.

ППЗП індивідуальний для кожної комплектації автомобіля, хоча на різних моделях автомобілів може бути застосований один і той самий уніфікований ЕБК. Тому, при заміні ППЗП, важливо встановити правильний номер моделі, модифікації та комплектації автомобіля. А при заміні дефектного ЕБК необхідно залишати колишній ППЗП (якщо він справний).

Електрично програмований запам'ятовуючий пристрій використовується для тимчасового збереження кодів-паролів протиугінної системи автомобіля (іммобілайзера). Коди-паролі, прийняті ЕБК від блоку керування іммобілайзером (якщо він є на автомобілі), порівнюються зі збереженими в ЕПЗП і при цьому дозволяється чи забороняється пуск двигуна. Ця пам'ять є енергонезалежної і може зберігатися без подачі живлення на ЕБК.

Регулятор тиску палива

Регулятор тиску палива встановлений на паливній рампі і призначений для підтримки постійного перепаду тиску між тиском повітря у впускній трубі й тиском палива в рампі. Регулятор тиску палива складається з клапана 5 (рис. 1.13) з діафрагмою 4, підтиснутою пружиною до сідла в корпусі регулятора. На працюючому двигуні регулятор підтримує тиск у рампі форсунок, в залежності від моделі автомобіля, у межах 250-325 кПа. На діафрагму регулятора з однієї сторони діє тиск палива, а з іншого боку – тиск (розрідження) у впускній трубі.

1 - корпус; 2 - кришка; 3 - патрубок для вакуумного шланга; 4 - діафрагма; 5 - клапан; А - паливна порожнина; Б - вакуумна порожнина

Рисунок 1.13 – Регулятор тиску палива

Рисунок 1.14 – СО-потенціометр

При зменшенні тиску у впускному трубопроводі (дросельна заслінка закривається), клапан регулятора відкривається при меншому тиску палива, перепускаючи надлишкове паливо по зливній магістралі назад у паливний бак. Тиск палива в рампі знижується. При збільшенні тиску у впускному трубопроводі (при відкриванні дросельної заслінки) клапан регулятора відкривається вже при більшому тиску палива й тиск палива в рампі підвищується.

СО-потенціометр

СО-потенціометр, який використовувався на ранніх системах (рис. 1.14) встановлений у моторному відсіку або під панеллю приладів і являє собою змінний резистор. Він подає в ЕБК сигнал, що використовується для регулювання складу паливно-повітряної суміші з метою одержання нормованого рівня концентрації окису вуглецю (СО) у відпрацьованих газах на оборотах холостого ходу. СО-потенціометр подібний гвинту якості суміші у карбюраторі. Регулювання вмісту СО за допомогою СО-потенціометра виконуються з допомогою газоаналізатора.

Паливна рампа

Паливна рампа форсунок (рис. 1.15) являє собою металевий резервуар з встановленими на ньому форсунками і регулятором тиску палива. Рампа форсунок закріплена болтами на впускному трубопроводі. Для контролю тиску палива на рампі форсунок знаходиться спеціальний штуцер, закритий різьбовою пробкою (на деяких конструкціях може бути відсутній). Форсунки кріпляться до паливної рампи, від якої до них подається паливо, а своїми розпилювачами вони входять в отвори впускного трубопроводу. В отворах паливної рампи і впускного трубопроводу форсунки ущільнюються гумовими ущільнюючими кільцями.

Датчики температури

Датчики температури призначені для визначення температур охолоджуючої рідини, повітря, моторної оливи, відпрацьованих газів (рис. 1.16) і на вигляд схожі на термореле (теплове реле часу), що управляє роботою пускової форсунки.

1 – паливна рампа; 2 – регулятор тиску; 3 – вакуумний шланг; 4 – впускний трубопровід; 5 – форсунка; 6 – фіксатор форсунки

Рисунок 1.15 – Паливна рампа з форсунками системи впорскування бензину

Проте, принцип його дії абсолютно інший. Якщо термореле являє собою звичайний термоелектричний вимикач, то датчик температури двигуна – це термочутливий опір із негативним температурним коефіцієнтом. Негативний температурний коефіцієнт – це зворотна залежність між температурою нагріву та опором датчика (рис. 1.17). Це означає, що у холодного датчика опір – максимальний, а у міру нагрівання його опір зменшується. Електронний блок управління одержує сигнал про поточну температуру двигуна у вигляді величини опору датчика.

Датчик положення колінчастого валу (датчик кутових імпульсів і частоти обертання колінчастого валу двигуна)

Датчик положення колінчастого валу призначений для визначення кутового положення колінчатого вала двигуна, синхронізації роботи блоку керування з робочим процесом двигуна й визначення частоти обертання колінчастого валу. Датчик установлюється або у передній частині двигуна, біля шківа колінчастого валу, або у задній частині двигуна, біля маховика. Будова датчика зображена на рис. 1.18.

Датчик представляє собою індуктивну котушку 1 із магнітом 3 і сердечником 7. Датчик працює разом із зубчастим диском синхронізації 8, який установлений на шківі колінчастого вала (маховику) двигуна. Проходження біля торця сердечника 7 датчика зубців диска синхронізації 8, викликає зміну магнітного потоку в датчику. Зміна магнітного потоку викликає виникнення змінного електричного струму в котушці датчика. Сигнали датчика, у вигляді змінної напруги, передаються в блок керування, що обробляє їх із сигналами інших датчиків і формує параметри електричних імпульсів для роботи робочих форсунок. При виході з ладу датчика положення колінчастого валу чи його ланцюгів робота сис-теми живлення і, відповідно, двигуна припиняється.

Датчик положення розподільчого валу

Датчик положення розподільчого вала призначений для визначення верхньої мертвої точки поршня першого циліндра при такті стиску.

Датчик установлюється на голівці циліндрів двигуна і являє собою електронний пристрій, що працює на ефекті Холла. При проходженні біля торця датчика металевої пластини, установленої на розподільчому валу, відбувається зміна магнітного потоку датчика. Це викликає появу в датчику електричного сигналу, що підсилюється й передається в блок керування. Сигнали датчика положення розподільчого вала й датчика положення колінчастого вала, оброблені в блоці керування, дозволяють синхронізувати подачу палива форсунками в кожний циліндр двигуна конкретно при такті стиску.

При виході з ладу датчика положення розподільчого вала чи його ланцюгів блок керування включає контрольну лампу і переходить на резервний режим із подачею палива одночасно в усі циліндри двигуна.

Датчик положення дросельної заслінки

Як указувалось в 1-му розділі, для ранніх систем впорскування інформація про навантаження двигуна в блок електронного керування поступає з вимикача положення дросельної заслінки. Інформація складається із трьох сигналів: "часткове навантаження", "повне навантаження", "холостий хід".

Для більш пізніх систем використовується більш досконала конструкція датчика положення дросельної заслінки. Особливістю конструкції датчика є те, що на режимі "часткові навантаження" положення заслінки визначається точно. Конкретне положення заслінки встановлюється по величині падіння напруги на змінному опорі датчика. Ця інформація подається у блок керування двигуна для розрахунку тривалості електричних імпульсів, що поступають на робочі форсунки. Датчик встановлений в корпусі вузла дросельної заслінки і механічно з'єднаний з віссю дросельної заслінки.

Будова й електрична схема датчика наведені на рис. 1.19. Датчик представляє собою здвоєний змінний опір, виконаний на керамічній основі. Датчик складається з корпуса 1, друкованої плати 6 з опорами R1, R2, RЗ і R4 і рухомих контактів 3, змонтованих на поворотній втулці 2. Втулка встановлена на осі дросельної заслінки 8.

1 - термочутливий опір (опір зменшується із збільшенням температури), 2 - корпус, 3 – виводи датчика

Рисунок 1.16 – Датчик температури двигуна системи уприскування палива

Рисунок 1.17 – Графік залежності опору датчика температури охолод-жуючої рідини від температури двигуна для системи уприскування "LН-Jetronіc" (заштрихований діапа-зон зміни)

При виході з ладу датчика положення дросельної заслінки включається контрольна лампа, а блок керування переходить на резервний режим роботи, використовуючи дані датчика масової витрати повітря і дані закладені в пам'ять блоку.

Дросельний патрубок

Дросельний патрубок закріплений на впускному трубопроводі. Він дозує кількість повітря, що поступає у впускний трубопровід. Поступленням повітря у двигун керує дросельна заслінка, з'єднана з приводом педалі акселератора. До складу дросельного патрубка (рис. 1.20) входять датчик положення дросельної заслінки 4 і регулятор холостого ходу 5. У проточній частині дросельного патрубка (перед дросельною заслінкою і за нею) знаходяться отвори відбору розрідження, необхідні для роботи системи вентиляції картера, датчика розрідження та адсорбера системи уловлювання парів бензину (якщо ця система встановлена на автомобілі). Регулятор холостого ходу 5 регулює частоту обертання колінчатого вала на режимі холостого ходу, керуючи кількістю повітря, що подається в обхід закритої дросельної заслінки. Регулятор складається з двополюсного крокового електродвигуна і з'єднаного з ним конусного клапана. Клапан висувається чи втягується по сигналах блоку керування. Коли голка регулятора цілком висунута, клапан цілком перекриває подачу повітря. Коли голка втягнута, то забезпечується витрата повітря, що пропорційна виходу голки з клапана.

Датчик тиску

Датчик призначений для визначення абсолютного тиску у впускному трубопроводі. Будова датчика тиску у впускному трубопроводі наведена на рис. 1.21. Основний елемент датчика – мікросхема (Silicon-chip – силіконовий чіп) 5 із п’єзоелементом 1. Його розміри: площа – 3 мм², товщина – 0,25 мм.

Принцип дії датчика тиску наступний. Тиск із впускного трубопроводу діє на мембрану 2. За допомогою мембрани 2 стискається п’єзоелемент 1, внаслідок чого на ньому виникає (генерується) п’єзоелектрична напруга. До датчика тиску підводиться напруга живлення – 5 В (клеми "А", "В"), яка називається також еталонною напругою. Перепад тиску між вакуумною камерою 3 (тиск у ній дорівнює 0,1 кгс/см²) і впускним трубопроводом викликає зусилля, що впливає через мембрану 2 на п’єзоелемент 1. Чим більше тиск, тим більше значення п'єзоелектричної напруги, що генерується (клеми "А", "С").

1 - обмотка датчика, 2 - корпус, 3 - магніт, 4 - ущільнювач, 5 - дріт, 6 - кронштейн кріплення, 7 - магнітопровід, 8 - диск синхронізації

Рисунок 1.18 - Датчик положення колінчастого валу

1 - корпус, 2 - поворотна втулка, 3 - рухомий контакт, 4 - штекерна колодка, 5 - штекер, 6 - друкована плата, 7 - упор, 8 - вісь дросельної заслінки, R1, R2, R3, R4 - резистори

Рис. 1.19 - Датчик положення дросель-ної заслінки

1 - патрубок підводу охолоджуючої рідини; 2 - патрубок системи вентиляції картера на оборотах холостого ходу; 3 - патрубок для відводу охолоджуючої рідини; 4 - датчик положення дросельної заслінки; 5 - регулятор холостого ходу; 6 - штуцер продувки адсорбера; 7 - заглушка

Рисунок 1.20 – Дросельний патрубок

При закритій дросельній заслінці (холостий хід) тиск у впускному трубопроводі знижується до мінімального: 0,02-0,03 МПа. Напруга на виході датчика при цьому зменшується до 1,3±0,2 В. Контролер, одержавши вказаний сигнал напруги, зменшує дозу палива, що впорскується.

1 - п’єзоелемент, 2 - мембрана, 3 - вакуумна камера, 4 - пластина з тугоплавкого скла, 5 - мікросхема (Silicon-chip). Клеми: "А" - "маса", "В" - підведення напруги живлення „плюс” 5 В, "С" - вихід напруги „плюс” 1,3-4,6 В

Рисунок 1.21 - Датчик тиску повітря у впускному трубо-проводі системи уприскування бензину "Opel-Multec"

При повністю відкритій дросельній заслінці (повне навантаження), тиск у впускному трубопроводі підвищується майже до атмосферного (0,085-0,095 МПа), а напруга на виході датчика наближатиметься до 4,6±0,2 В. Контролер одержує від датчика тиску сигнал підвищеної напруги і збільшує дозу палива, що впорскується.

Адсорбер

Особливістю систем упорскування "LЕ-Jetronіc" та "LН-Jetronіc" є більш складна комплексна система зменшення шкідливого впливу автомобіля на екологію, яка крім каталітичного нейтралізатора включає в себе ще систему уловлювання парів бензину. Ця система застосовується в системі впорскування з оберненим зв'язком. У системі застосований метод уловлювання парів бензину вугільним адсорбером. Він установлений у моторному відсіку і з'єднаний трубопроводами з паливним баком і дросельним патрубком. На кришці адсорбера розташований електромагнітний клапан, яким, по сигналах блоку керування, переключаються режими роботи системи.

Коли двигун автомобіля не працює, електромагнітний клапан закритий і пари бензину з паливного бака по трубопроводу йдуть до адсорбера, де вони поглинаються гранульованим активованим вугіллям. При працюючому двигуні адсорбер продувається повітрям і пари бензину відсмоктуються до дросельного патрубка, а потім у впускну трубу для спалювання в ході робочого процесу.

Блок керування управляє продувкою адсорбера шляхом включення електромагнітного клапана, розташованого на кришці адсорбера. При подачі на електромагнітний клапан напруги, він відкривається, випускаючи пари палива у впускний трубопровід. Керування клапаном здійснюється методом імпульсної модуляції. Клапан включається й виключається з частотою 16 разів у секунду (16 Гц). Чим вища витрата повітря, тим більше тривалість імпульсів включення клапана.

Блок керування включає клапан продувки адсорбера при виконанні всіх наступних умов:

- температура охолоджуючої рідини вище 75° С;

- система живлення працює в режимі замкнутого циклу (із зворотним зв'язком);

- швидкість автомобіля перевищує 10 км/год. Після включення клапана критерій швидкості змінюється. Клапан відключиться тільки при зниженні швидкості до 7 км/год.;

- відкриття дросельної заслінки перевищує 4%. Цей фактор надалі не грає значення, якщо він не перевищує 99%. При повному відкритті дросельної заслінки блок керування відключає клапан продувки адсорбера.