26. Техническое обслуживание, диагностирование и ремонт электронных систем центрального впрыска бензиновых двигателей

Работоспособность системы управления двигателем и системы впрыска зависит от исправности механических и гидромеханических систем. Ряд от­клонений вызывает неисправности, которые ошибочно могут быть приняты за неисправности электронной части системы управления, к ним, в частно­сти, относятся:

- низкая компрессия:

- отклонение фаз газораспределения, вызванное неправильной сборкой уз­лов двигателя;

- подсос воздуха во впускной трубопровод через негерметично собранные сочленения;

- плохое качество топлива;

- несоблюдение сроков проведения технического обслуживания.

Под диагностированием понимают процесс опенки технического со­стояния узлов и систем по диагностическим параметрам. Отмстим, что для современных автомобилей иногда трудно зафиксировать и сам факт наличия неисправности. Высокая надежность автомобильной электроники привела к сокращению числа простых дефектов, легко выявляемых техниками со стан­ций техобслуживания. С другой стороны, если наблюдается неисправность, для нее можно указать множество вероятных причин.

Принято разделять следующие виды диагностирования; по месту вы­полнения непосредственно на автомобиле и снятых узлах (на постах и це­хах); по месту расположения оборудования диагностирования - бортовое ди­агностирование (встроенное) и стационарное.

Диагностическое оборудование делят на универсальное (мультиметр, осциллограф) и специализированное (стробоскоп, мотор-тестеры, специаль­ные приборы и стенды).

Технология диагностирования требует от пользователя знаний базовых основ электротехники и умения разбираться в простых электрических схе­мах.

Главным элементом системы управления является микропроцессорный блок управления, использующий датчики дня получения информации о рабо­те двигателя, а также о работе различных систем, которыми он управляет. Блок способен осуществлять в определенном объеме диагностику элементов системы управления двигателем. При обнаружении неисправности блок управления включает диагностическую лампу неисправностей на панели приборов автомобиля, и в его память заносится код, отражающий данную неисправность. Это не означает, что двигатель необходимо немедленно за­глушить, а свидетельствует о необходимости установления причины вклю­чения лампы в возможно короткий срок. Эксплуатация автомобиля с не устранёнными неисправностями может привести к ухудшению эксплуатацион­ных свойств двигателя вплоть до полною выхода из строя механических час­тей и узлов электронной системы.

Автоматизация и совершенствование узлов системы управления двига­телем, а также внедрение системы бортового диагностирования значительно сократило перечень операции по техническому обслуживанию МСУД.

При техническом обслуживании МСУД выполняется:

- своевременная замена свечей зажигания;

- контроль состояния разъемов, контактов и жгутов проводом системы;

- контроль работы системы бортового диагностирования но сигнальной лампе «Check Engine» (работоспособность системы и отсутствие кодов ошибок неисправностей).

В гидравлической части системы питания управляемых МСУД требу­ется своевременная замена воздушного и топливного фильтра.

Основным методом текущего ремонта системы является метод замены элементов. Ремонт датчиков, блоков управления, исполнительных механиз­мов нормативной документацией не предусмотрен.

Основным мероприятием текущего ремонта гидравлической части МСУД является очистка системы питания или форсунок на стендах.

27. Электрические компоненты гидравлической части электронных систем управления дизельными двигателями: электромагнитный клапан отсечки топлива, электрический топливный насос, электромагнитный дозатор, электрогидравлические топливные форсунки

Клапан отсечки топлива находится на конце топливного насоса высокого давления. Он предназначен для прекращения подачи топлива при выключенном зажигании.

Электрический топливный насос применяется на впрысковых двигателях для подачи топлива от топливного бака к форсункам. Насос должен подавать топливо под высоким давлением, так, чтобы форсунки могли распылить топливо в двигателе. Топливное давление должно быть в пределах спецификаций для каждого двигателя, чтобы работа двигателя была корректной. Слишком малое давление может привести к «топливному голоданию» двигателя, перебоям в работе двигателя, чрезмерным вибрациям или остановке двигателя под нагрузкой. Слишком большое давление является причиной неровной работы двигателя, излишне обогащенной смеси и чрезмерного загрязнения окружающей среды.

Электрические топливные насосы обычно устанавливаются в топливном баке, хотя некоторые могут быть установлены и за его пределами. некоторых автомобилей может быть установлено два топливных насоса (топливный насос внутри бака и главный топливный насос снаружи). Местоположение насоса в топливном баке способствует приглушению жужжащего шума, производимого электрическим двигателем насоса. Погружение насоса в топливо способствует смазке и охлаждению двигателя топливного насоса. Езда с топливным баком заполненным менее чем на ? его объема может сократить жизнь насоса и послужить причиной быстрого его перегрева. Это также увеличивает риск для насоса во время резкого ускорения или торможения оказаться без топлива.

Электромагнитный дозатор это электромагнитный клапан регулирующий цикловую подачу. Он находится в ТНВД и является исполнительным механизмом системы впрыска. Он отвечает за то сколько топлива попадет в камеру сгорания.

Если повредится обмотка клапана и двигатель не сможет работать, можно сделать временный ремонт, сняв клапан как описано в следующих параграфах. Установите корпус клапана без плунжера и пружины. Изолируйте провод так, чтобы он не смог касаться массы. Теперь двигатель можно запустить обычным образом, но для его остановки необходимо использовать рычаг на топливном насосе (или заглушить двигатель включением передачи).

Конструкция электрогидравлической форсунки объединяет электромагнитный клапан, камеру управления, впускной и сливной дроссели.

Устройство электрогидравлической форсунки:

Принцип работы электрогидравлической форсунки основан на использовании давления топлива, как при впрыске, так и при его прекращении. В исходном положении электромагнитный клапан обесточен и закрыт, игла форсунки прижата к седлу силой давления топлива на поршень в камере управления. Впрыск топлива не происходит. При этом давление топлива на иглу ввиду разности площадей контакта меньше давления на поршень.

По команде электронного блока управления срабатывает электромагнитный клапан, открывая сливной дроссель. Топливо из камеры управления вытекает через дроссель в сливную магистраль. При этом впускной дроссель препятствует быстрому выравниванию давлений в камере управления и впускной магистрали. Давление на поршень снижается, а давление топлива на иглу не изменяется, под действием которого игла поднимается и происходит впрыск топлива.

28. Принципы работы электронных систем впрыска топлива дизельных двигателей. Электронный блок управления, его блок-схема и принцип работы. Обработка сигналов датчиков и управление исполнительными механизмами. Управление рейкой подачи топлива в многоплунжерных насосах высокого давления дизельных двигателей

Системы электронного управления работой дизельного двигателя (ЕDC) обладают интегральными функциями регулирования, обеспечивая из­менение подачи топлива насосом в зависимости от частоты вращения колен­чатого вала, нагрузки и рабочей температуры двигателя.

Для управления нагрузкой и частотой вращения коленчатого ваза дизе­ля используется только изменение цикловой подачи топлива; количество воздуха на впуске не дросселируется. Так как дизель на малых нагрузках при увеличении цикловой подачи топлива может увеличивать частоту вращения, превышающую допустимую, важно иметь устройство, ограничивающее это увеличение. Необходимо также иметь регулятор частоты вращения на режи­ме холостою хода.

При исполь­зовании таких насосов количество подаваемого топлива отмеряется электро­магнитным клапаном высокого давления, что обеспечивает большую гиб­кость при дозировании количества топлива и выборе момента начала впры­ска. Рисунок.

Основными элементами распределительных насосов нового поколения являются:

- электромагнитный клапан высокого давления;

- электронный блок управления;

- система управления работой электромагнитного клапана, в которой ис­пользуются датчики угла поворота кулачкового вала насоса и момента впрыска топлива.

Закрытие электромагнитного клапана определяет начало подачи топли­ва, которая продолжается до момента открытия клапана. Количество впры­скиваемого топлива зависит от времени, в течение которого клапан остается закрытым Такой метод обеспечивает быстрое регулирование подачи топлива независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя, улучшение герметизации полостей высокого давления и в конечном итоге увеличение эффективности насоса

Насос снабжен собственным ЭБУ для точной установки момента на­чала подачи топлива и его дозирования В памяти ЭБУ хранится программа работы конкретного насоса и информация о данных его калибровки. Элек­тронный блок управления работой двигателя определяет начало впрыска то­плива и его подачу на основе рабочих характеристик двигателя и отправляет эту информацию по каналу связи в блок ЭБУ насоса. С использованием та­кой системы можно управлять как моментом начала впрыска, так и началом нагнетания ЭБУ насоса также получает сигнал о количестве впрыскиваемого топлива через шину данных. Этот сигнал затем обрабатывается в ЭБУ двига­теля в соответствии с сигналами, поступающими от педали газа, и другими параметрами, определяющими потребное количество топлива

ЭБУ насоса сигналы о количестве впрыскиваемого топлива и скорост­ном режиме работы насоса на момент начала подачи топлива принимаются в качестве входных переменных для диаграммы рабочих характеристик насоса, на основании которых соответствующий период срабатывания сохраняется в виде угла поворота кулачкового вала. I I наконец, момент срабатывания электромагнитного клапана высокого давления и продолжительность его за­крытия определяются по данным угла поворота датчика, интегрированного в ТНВД распределительного типа (VE). Сигнал от датчика угла поворота ку­лачкового вала используется для управления этим углом поворота и време­нем закрытия клапана. Датчик состоит из магниторезистивного сенсора и кольцевого элемента, обладающего магнитным сопротивлением и имеющего метки, расставленные через 3°, для каждого цилиндра двигателя. Датчик с высокой точностью определяет угол поворота распределительного вата, при котором электромагнитный клапан открывается и закрывается. Эго позволяет F.CU насоса преобразовывать данные по моменту начала подачи топлива в данные по соответствующему этому моменту углу поворота кулачкового ва­ла и наоборот.

Как и в обычном рядном ТНВД, оснащенном механическим регулятором, количество впрыскиваемого топлива является функцией положения управляющей рейки подачи топлива и частоты вращения вала привода ТНВД. Управление рейкой осуществляется с помощью специального электромагнитного регулятора количества топлива, присоединенного непосредственно к ТНВД. Электромагнитный регулятор состоит из катушки и сердечника, воздействующего на рейку ТНВД. Положение рейки насоса определяется индуктивным датчиком положения рейки, закрепленным на ней. В катушку электромагнитного регулятора, в зависимости от сигналов входных датчиков температуры двигателя, частоты вращения вала насоса, положения педали управления рейкой и др. от блока управления поступает ток возбуждения различной величины. При этом сердечник регулятора, втягиваясь под воздействием магнитного поля, воздействует на рейку насоса преодолевая усилие пружины, изменяя количество впрыскиваемого топлива. С увеличением силы тока поступаемого от блока управления, сердечник, втягиваясь на большую величину и воздействуя на рейку, увеличивает подачу топлива. При отключении соленоида пружина прижимает рейку в положение остановки двигателя и прекращает подачу топлива.

Электронный блок управления сравнивает частоту вращения и другие параметры работы двигателя с целью определения оптимального ко­личества подаваемого топлива (выра­жаемого как функция положения рей­ки). С помощью электронного контрол­лера сравнивается положение рейки насоса с конкретной точкой для опре­деления значения тока возбуждения соленоида, который сжимает возврат­ную пружину. Когда отклонения опре­деляются, регулируется ток возбужде­ния, обеспечивая смещение рейки насо­са к более точному положению.

29. Насос-форсунки и аккумуляторные топливные системы с электронным управлением типа Common Rail. Датчик начала впрыска. Датчики положения коленчатого и распределительного валов. Регулировка цикловой подачи топлива. Управление муфтой опережения впрыска топлива. Датчик подъема иглы форсунки дизельного двигателя.

В системе впрыска common-rail процессы создания давления и впрыска разделены. Отдельно расположенный насос непрерывно создает давление, которое накапливается в распределителе. Каждая форсунка соединена с распределителем отдельным трубопроводом. В форсунке поддерживается постоянное давление. Количество топлива и момент впрыска задаются магнитными клапанами, установленными на каждой форсунке. Максимальное давление впрыска составляет 1350 бар.

Задача еще больше увеличить давление впрыска в дизельных двигателях возложена на насос-форсунки, в которых насос и клапан впрыскивания объединены в единый блок. Каждая форсунка оснащена небольшим плунжерным насосом, который приводится в движение распредвалом механизма газораспределения. Для этого вал оснастили четырьмя дополнительными кулачками (по одному на каждый цилиндр). Кулачок через коромысло толкает шток насоса. Когда шток идет вниз, давление в форсунке резко возрастает - давление впрыска достигает 2050 бар. Процесс создания давления в полости плунжера и, тем самым, динамика впрыска, регулируется по времени электромагнитным клапаном. Давление может создаваться лишь в замкнутом состоянии электромагнитного клапана. Быстрое открытие клапана обеспечивает резкое прекращения впрыска, что важно для полного и чистого сгорания топливной смеси. Этот клапан и контролирует подачу топлива в цилиндр. Причем для лучшего смесеобразования сначала в камеру подается небольшая порция топлива (1-2 мм3), а после ее сгорания впрыскивается основная доза дизтоплива. Благодаря этому значительно снижается шум при сгорании и содержание СО в отработавших газах.

Насос-форсунки имеют следующие преимущества перед традиционной системой:

увеличение кпд двигателя до 45%;

более низкий расход топлива;

высокое давление впрыска (2050 бар) способствует полному сгоранию топлива;

дозированный впрыск топлива снижает уровень шума при сгорании топлива и минимизирует содержание оксидов азота и угарного газа в выхлопе;

двигатели с насос-форсунками характеризуются высоким крутящим моментом и улучшенной эластичностью двигателя.

Работа датчика начала впрыска происходит следующим образом.

Камера впрыскивания заполнена топливом и в ней имеется избыточное давление 0,1 – 0,3 МПа. Запорное устройство клапана-ограничителя давления закрыто.

Как только начинается впрыскивание топлива форсункой, давление в герметично закрытой камере начинает быстро нарастать (эффект гидроудара).

Запорное устройство клапана-ограничителя давления открывается с некоторой задержкой, определяемой инерционностью его подвижных частей – шарика, грибка и, частично, пружины, сохраняя герметичность камеры. Крышка 5 передает нарастающее усилие от давления топлива на пьезоэлемент 7, соединенный с формирователем выходного сигнала. Формирователь вырабатывает выходной сигнал при достижении напряжения на пьезоэлементе пороговой величины, установленной с некоторым превышением над уровнем помех. Фронт выходного сигнала принимается за начало впрыскивания топлива.

Топливо из камеры впрыскивания под давлением выходит по каналу регулировочного винта 13 во внутренний стакан 14 и переливается через отверстия в его стенках в межстеночное пространство. Далее топливо протекает в кольцевую щель, образованную отверстием в дне внешнего стакана 15 и направляющим конусом внутреннего стакана 14, из которой вытекает в виде спокойной струи.

Выход топлива из камеры впрыскивания через открывшееся запорное устройство клапана ограничителя из ее верхней части обеспечивает эффективное удаление газовых включений вместе с потоком топлива.

После окончания впрыскивания запорное устройство клапана-ограничителя закрывается, сохраняя в камере прежнее значение избыточного давления. Это обеспечивает неизменность начальных условий впрыскивания при изменении количества впрыскиваемого топлива (цикловой подачи) в широких пределах.

Датчик положения распределительного вала предназначен для определения углового положения газораспределительного механизма в соответствии с положением коленчатого вала двигателя. Информация, поступающая от датчика положения распределительного вала, используется системой управления двигателем для управления впрыском и зажиганием. Функционально датчик связан с датчиком частоты вращения коленчатого вала двигателя.

На двигатели устанавливается датчик положения распределительного вала, работа которого построена на эффекте Холла, поэтому другое название датчика – датчик Холла.

Принцип действия датчика Холла основан на изменении направления движения носителей заряда (изменении напряжения) в полупроводнике при изменении пересекающего его магнитного поля. Магнитное поле создается постоянным магнитом, расположенным в датчике. Изменение магнитного поля происходит при замыкании магнитного зазора репером (металлическим зубом). Репер располагается на зубчатом колесе распределительного вала или на специальном задающем диске, закрепленном на валу. При прохождении репера мимо датчика в нем возникает импульс напряжения, передаваемый в электронный блок управления. В зависимости от частоты вращения распределительного вала сигнал от датчика Холла поступает в разные промежутки времени. На основании этих сигналов блок управления двигателем распознает положение поршня первого цилиндра в верхней мертвой точке такта сжатия, обеспечивает впрыск бензина и зажигание.

Регулировки равномерности цикловой подачи топливного насоса высокого давления дизельного двигателя производятся на заводах-изготовителя и ремонтных заводах с помощью стенда. Также возможно замерить количество топлива за определенное время, подаваемое топливными секциями через форсунки в режиме максимальной мощности и холостого хода двигателя, регулировка осуществляется проворачиванием поворотной гильзы вместе с плунжером относительно гильзы при отпущенном стяжном винте зубчатого венца, направление вращения определяет увеличение или уменьшение подачи, при этом сравнительный замер осуществляется на работающем двигателе с помощью одного мерного цилиндра, в который опускается форсунка, последовательно на отремонтированной секции, подлежащей регулировке, и любой другой секции за одно и то же время, отсчет которого начинается с момента закрытия сливного крана.

Управление муфтой опережения зажигания

Муфта состоит из ведущей полумуфты 5, корпуса 11, ведомой полумуфты 1, грузов 72, сидящих свободно на осях 2, и двух пружин 4.

При увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя грузы под действием центробежных сил расходятся, преодолевая со­противление пружин 4 расстояние между осями ведомой полу муфты и пальцами ведущей полумуфты уменьшается. Угловое смещение ведо­мой и ведущей полумуфт на определенный угол зависит от частоты вращения муфты.

Так как ведомая полумуфта соединена с кулачковым валом 15 топливного насоса, то при угловом смещении полумуфт одновремен­но поворачивается на этот угол кулачковый вал по направлению враще­ния, что вызывает увеличение угла опережения впрыскивания топлива.

В корпус форсунки встроен датчик подъема иглы, состоящий из катушки возбуждения 2 и штока (якоря) 3.На катушку возбуждения электронным блоком управления подается опорное напряжение таким образом, что ток в электрической цепи поддерживается постоянным, независимо от изменений температуры. Этот ток создает вокруг катушки магнитное поле. Как только игла форсунки поднимается, якорь 3 изменяет магнитное поле, вызывая изменение сигнала напряжения.

Во время перемещения иглы магнитный поток в катушке изменяет свою величину и индуцирует сигнал, напряжение которого пропорционально скорости перемещения иглы, но не величине перемещения. В определенный момент подъема иглы возникает пиковый импульс, который воспринимается электронным блоком управления и используется для управления углом опережения впрыска. Электронный блок управления посылает обратный сигнал на электромагнитный клапан, соединенный с рабочей камерой автомата опережения впрыскивания и давление, действую­щее на поршень автомата, изменяется, в результате чего поршень перемещается под действием пружины, изменяя угол опережения впрыскивания.