II. Электронные системы управление впрыском топлива в бензиновых двс

1. . Общие сведения

В современных автомобилях широко используется бензиновые ДВС с впрыском топлива. Эта система топливоподачи обеспечивает двигателю значительную экономию топлива, улучшение динамических параметров, уменьшения выброса канцерогенных веществ

Система впрыска действия можно разделить на пять основных групп: K, Моно, L, M, D.

Группа «K» : Механическая система многотысячного непрерывного впрыска топлива (K-Jetronic, KE-Jetronic). Применялась до 1989 г.

Группа «Mono» : Системы центрального импульсного впрыска топлива с управлением от ЭБУ (Mono- Jetronic, Opel-Moltic, G-Motors, ВАЗ ). Для современных автомобилей среднего потребительского класса .

Группа «L» : Система прерывистого (импульсного) впрыска топлива с управлением от ЭБУ. (L-Jetronic, LE-Jetronic, ВАЗ, LH- Jetronic). Применялась до 2000 г.

Группа « M» : Cистема впрыска топлива группы “L” или “Моno” в составе ЭСАУ- Д (Motronic, L-Motronic, Mono-Motronic, Fenix, Mикас, ВАЗ). Современные системы впрыска.

Группа «D» : Системы прерывистог (импульсная) впрыска непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра в отдельности с управлением от центрального бортового компьютера. Начали применять после 2001г.

Применение систем впрыска топлива вместо обычного карбюратора — это новый этап в разви­тии автомобильной техники. Системы питания бензиновых двигателей с впрыском топлива, при многих своих преимуществах, намного сложнее и дороже карбюраторных. Соответственно доро­же их обслуживание и ремонт. В то же время карбюраторная система топливоподачи имеет ряд существенных недостатков. Топливовоздушная (ТВ) смесь подается от карбюратора к цилиндрам двигателя внутреннего сгорания (ДВС) по длинным трубам впускного коллек­тора. Длина этих труб к различным цилиндрам двига­теля неодинакова, а в самом коллекторе имеет мес­то неравномерность нагрева стенок даже на полно­стью прогретом двигателе. Это приводит к тому, что из однородной ТВ-смеси, созданной в кар­бюраторе, в разных цилиндрах ДВС образуются нео­динаковые топливовоздушные заряды. Как следст­вие, двигатель не отдает расчетную мощность, теря­ется равномерность крутящего момента, расход топ­лива и количество вредных веществ в выхлопных га­зах увеличиваются. Следует так­же отметить, что современный карбюратор работает на принципе пульверизации, при которой распыле­ние бензина происходит в струе всасываемого в ци­линдры воздуха. При этом образуются достаточно крупные капли топлива (100…120 мкм), что не обеспе­чивает качественного перемешивания бензина и воздуха. Плохое перемешивание и крупные капли об­легчают оседание бензина на стенках впускного коллектора и на стенках цилиндров во время всасывания ТВ-смеси. Но при принудительном распылении бензина под давлением через калиброванное сопло форсунки частицы топлива могут иметь значительно меньшие размеры по сравнению с распылением бен­зина при пульверизации (50…60 мкм при давлении 1,1 бара). Особенно эф­фективно бензин распыляется узким пучком под высоким давлением (20…30 мкм при давлении 5,2 бара).

Установлено, что при распылении бензина на ча­стицы диаметром менее 10...15 мкм его перемеши­вание с кислородом воздуха происходит не как взве­шивание частиц, а на молекулярном уровне. Это де­лает ТВ-смесь более устойчивой к воздействию пере­падов температуры и давления в цилиндре и длинных трубах впускного коллектора, что способствует более полному ее сгоранию. При этом, помимо качествен­ного распыления и эффективного перемешивания бензина с воздухом, легко получать более высокую точность их дозирования в ТВ-смеси на всех возмож­ных режимах работы ДВС.

Таким образом, за счет применения системы топ­ливного питания с впрыском бензина двигатели со­временных легковых автомобилей не имеют недо­статков, присущих карбюраторным двигателям, т.е. они более экономичны, обладают более высокой удельной мощностью, поддерживают постоянство крутящего момента в широком интервале частот вращения, а выброс вредных веществ в атмосферу с отработавшими газами минимален.

Впервые система механического впрыска бензина была разработана и представлена компанией Даймлер-Бенц в 1949 году. Первый в мире серийный автомобиль с впрыском бензина — "Мерседес-Бенц-300 SL", начало выпуска— 1951 год.

Системы впрыска бензина , как отмечалось, более сложны, чем карбюраторные из-за наличия большого числа прецизионных подвижных и электронных элементов и, кроме того, тре­буют более квалифицированного обслуживания при эксплуатации. В настоящее время впрыскивающие топливные системы классифицируют по различным призна­кам, а именно:

• по месту подвода топлива (центральный одноточечный впрыск, распределенный впрыск, непосредственный впрыск в цилиндры); по способу подачи топлива (непрерывный и прерывистый впрыск);

• по типу узлов дозирующих топливо (плунжерные насосы, распределители, форсунки, регуляторы давления); по способу регулирования количества смеси (пневматическое, механическое, электронное); по основным параметрам регулирования состава смеси (разрежению во впускной системе, углу поворота дроссельной заслонки, расходу воз­духа).

Итак, впрыск бензина позволяет более точно распределить топливо по цилиндрам. При распределенном впрыске состав смеси в разных цилиндрах может отличаться только на 6—7%, а при питании от карбюратора — на 11—17%.

Лучшая продувка и большая равномерность состава смеси по цилиндрам снижают температуру стенок цилиндра, днища поршня и выпускных клапанов, что в свою оче­редь позволяет снизить потребное октановое число топлива на 2—3 единицы, т.е. под­нять степень сжатия без опасности детонации. Кроме того снижается образование окислом азота при сгорании и улучшаются условия смазки зеркала цилиндра.

При всех этих преимуществах необходимо отметить, что состав смеси при впрыске топлива должен быть связан с режимом работы двигателя так же, как и при карбюра­торном двигателе. Другими словами, для оптимальной работы двигателя стехиометрическое соотношение бензина и воздуха практически может выдерживаться только в оп­ределенном диапазоне частичных нагрузок, а при пуске, холостом ходе, малых и мак­симальных нагрузках, при резком открытии дроссельной заслонки необходимо обога­щение смеси.

Соотношение в топливной смеси бензина и воздуха принято оценивать коэффици­ентом избытка воздуха —  (отношение действительного количества воздуха, участ­вующего в процессе сгорания, к количеству воздуха, теоретически необходимому для полного сгорания смеси). При стехиометрическом соотношении бензина и воздуха  = 1,0, при холостом ходе и малых нагрузках  = 0,6…0,8 (богатая смесь), при час­тичных нагрузках  = 1,0…1,15(бедная смесь) , при максимальных (полных) нагрузках  = 0,8—0,9.

Название системы " K-Jetronic" составлено из трех сокращений: К — от немецкого kontiniuerlich (непрерыв­ность): Jet — от английского слово струя; ronic — традиционное окончание современных технических терминов. Со временем в группу "К" стали включаться все систе­мы непрерывного впрыска бензина,

По данным фирмы BOSCH, с 1951 г. по 1989 год выпущено более 50-ти миллионов комплектов различных механических систем впрыска группы «К». С 1989 года системы впрыска группы "К" на новых мо­делях автомобилей не устанавливаются, им на смену пришли системы впрыска бензина с электронным уп­равлением, электромагнитными форсунками. На территории стран СНГ эксплуатируется около 150 тысяч импортных автомобилей выпуска до 1989 года, значительная часть из которых оборудо­вана механическими системами впрыска.

Система " K-Jetronic" устанавливалась на следую­щих автомобилях:

"AUDI"; "Согре"; 80; 90; 100; 100 Turbo; Quattro; Turbo Quattro. "BMW": серии 318; 320; 518; 520. "FERRARI": все модели, кроме Т-348. "FORD": Capri; Escort; Orion; Granada; Sierra. "LANCIA": Thema. "MERCEDES": серии 190; 230; 260; 280; 300; 350; 380; 420; 450; 500; 560. "PEUGEOT": серии 504; 505; 604. "PORSCHE": серии 911; 930; 924; 294 Turbo. "RENAULT": R5 Turbo-, R25 V6, Turbo; R30 TX. "SAAB": серии 99; 900, "VOLVO": серии 142; 144; 145; 240; 242; 244; 262;264;265; 740; 760L "VOLKSWAGEN": Golf GTI; Jetta GT; Passat GLI; Santana; Scirocco GTI.