Кроткий обзор системы впрыска

На рис. 9.20 покачано типичное расположение органов управлении для системы топливного впрыска. В зависимости от сложности системы, регулировку скорости вращения и состава смеси в режиме холостого ходя .можно осуществлять либо механически. либо с помощью средств электроники.

На рис. 9.21 показана блок-схема входов и выходов, обычных для большинства систем топливного впрыска. Отметим, что два самых важных входных датчика системы — датчик скорости вращения и датчик нагрузки. Основные требования к подаче топлива определяются по сигналам этих датчиков, способ обработки сигналов похож на способ определения момента зажигания, как это описано в предыдущем разделе.

Чтобы представить, как сохраняется в памяти информация относительно требований подачи топлива в двигатель, используется трехмерный график, показанный на рис. 9.22. Эта информация занимает часть постоянной памяти (ROM), входя­ щей в блок управления. Когда блок управления определил искомое значение требуемого количества топлива (в виде интервала открытия инжектора), это значение может быть скорректировано с учетом напряжения батареи, температуры, изменения положения дроссельной заслонки, блокировки подачи топлива. Работа на холостом ходу, в том числе при больших оборотах двигателя, также регулируются блоком управления. Схема- управления электронным впрыском может быть системой с замкнутым контуром. В этом случае она включает в себя лямбда-датчик, контролирующий содержание кислорода в выхлопном газе. Эго позволяет осуществлять очень точный контроль качества смеси, поскольку содержание кисло­ рода в выхлопе пропорционально воздушно-топливному отношению. Сигнал от лямбда- датчика используется для регулировки интервала времени открытия инжектора.

На рис. 9.23 представлена блок-схема одного из возможных способов обработки информации от датчиков для определения наилучшего интервала открытия инжектора, а также для управления скоростью вращения двигателя на холостом ходу.

Компоненты системы топливного впрыска

Описываемые ниже части являются (с некоторыми дополнениями) типичными для системы «L Jеtronic компании Bosch. Эти компонента здесь рассматриваются весьма кратко, поскольку все их более подробные описания включены п другие разделы.

Датчик воздушного потока лопастного типе

На рис. 9.24. показан датчик лопастного типа компании Bosch, который перемещается потоком воздуха, всасываемого в двигатель. Информация, передаваемая на блок управления, - количество воздуха и нагрузка на двигатель.

Датчик скорости двигателя

Большинство систем впрыска, не объединенных непосредственно .с зажиганием, получают сигнал с отрицательной клеммы катушки зажигания. Таким образом получаются данные о скорости вращения, а также, до определенной степени, и положения вала двигателя. Обычно используется последовательно подсоединенный резистор, ограничивающий амплитуду напряжения, поступающего на вход блока управления ECU.

Температурный датчик

На рис. 9.25. представлен простой термистор, с которого получают информацию о температуре охлаждающей жидкости.

Датчик положения дроссельной заслонки

На рис. 9.26 показаны датчики двух типов: датчик с переключателем, который обеспечивает информацию только о трех положениях заслонки дросселя (заслонка дросселя находится в положении холостого хода, предельной нагрузки или в промежуточной позиции), и датчик с потенциометром, который даст более подробную информацию.

Лямбда-датчик

Это устройство (рис. 9.27) обеспечивает информацию для ECU о содержании кислорода в выхлопных газах, на основе этой информации могут быть скорректированы параметры регулировании, гарантирующие сохранение состава смеси. близкого, к стехиометрическому. Там же показан датчик давления камеры сгорании.

Привод управления оборотами холостого хода

Для управления оборотами холостого хода используются приводы на основе биметаллической пластины или шагового двигателя (рис. 9.28). Может быть использован и импульсный привод. Объем воздуха, который он пропускает через себя, определяется отношением интервалов «открыто/закрыто».

Топливный инжектор

На рис. 9.29 показаны дна типа инжекторов - осевой и дисковый. Они представляют собой простые клапаны с соленоидом, сконструированные так, чтобы срабатывать максимально быстро и создавать струю топлива точно определенной структуры. Резисторы инжектора. Эти резисторы использовались на некоторых системах, когда сопротивление катушки инжектора было очень низкое. Пониженное реактивное сопротивление (малая индуктивность) цепи позволяет обеспечить большее быстродействие инжекторов. Большинство систем теперь ограничивает максимальный ток инжектора с ECU способом, похожим на описанный ранее для катушек зажигания низкого сопротивления.

Топливный насос

Топливный насос (рис. 9.30) гарантирует постоянную подачу топлива в топливный трубопровод. Объем топлива в трубопроводе действует как демпфер, поглощающий колебания давления при работе инжекторов. Насос должен быть и состоянии поддерживать давление в трубопроводе на уровне 3 Бар.

Регулятор давления топлива

Регулятор давления топлива (рис. 9.31) гарантирует постоянное разностное давление на инжекторах, Это — механическое устройство, око имеет связь с входным отверстием коллектора.

Инжектор холодного пуска и термодатчик времени

Дополнительный инжектор (рис. 9.32) использовался и ранних системах в качестве дросселя. Он работал в сочетании с термодатчиком временно управляющим количеством топлива для обогащения смеси при холодном пуске. Датчик срабатывал и от температуры двигателя, и от температуры, создаваемой обмоткой нагрева. Эта техника сегодня заменена на новые системы, в которых обогащение смеси происходит за счет увеличения числа импульсов инжектора или длины импульса.

Комбинированное реле

В различных системах комбинированное с реле (рис. 9.33.) выглядит по разному, но в основном это два реле в самом корпусе. Одно управляет топливным насосом, а другое подаст питание к остальной части системы инжекции. Обычно реле управляются от ECU и будет работать только в том случае, когда импульсы зажигании расцениваются системой как безопасные. Работа топливного насоса разрешается, если двигатель запускается или работает.

Электронный блок управления

Ранние блоки управления были аналоговыми. Все современные блоки управления двигателем (рис. 9.34) используют цифровую обработку сигналов.

Последовательный многоточечный впрыск

Все системы, обслуживаемые ранее, или вводят топливо в виде непрерывной последовательности импульсов, как в одноточечной системе впрыска, или все инжекторы многоточечной системы впрыска задействуются в одно и то же время. Последовательная система впрыска вводит топливо на такте всасывания каждого цилиндра в порядке распределения зажигания в двигателе. Эта система, пока довольно сложная, позволяет в определенной степени управлять стратификацией заряда топ- дина, распыляемого в цилиндр и, соответственно, применять обедненные смеси. Последовательная инжекция обычно интегрируется с оборудованием двигателя, которое обсуждается далее 5 гл. 10. На рис. 9.35 показаны обычная и последовательная системы.

Резюме

Развитие систем впрыска топлива в целом, и упрошенных одноточечных систем в частности, сделал к карбюраторную систему анахронизмом. Поскольку инструкции по регулированию выбросов становятся все более строгими, изготовители вынуждены использовать впрыск топлива даже ни моделях пониженной стоимости. Этот большой рынок, к свою очередь, сдвинет иены на системы впрыска вниз, делая их сопоставимыми по пенс с карбюраторными системами, но с более высоким качеством работы.

Впрыск дизельного топлива

Введение

Основной принцип действия четырехтактного дизельного двигателя очень напоминает бензиновую систему. Главное различие заключается в том, что формирование смеси происходит в цилиндрической камере сгорания, поскольку топлива вводится под очень высоким давлением на такте сжатия. Выбор времени и количество вводимого топлива важны с точки зрения качества работы, экономии топливо и выбросов. Топливо для впрыска в камеру сгорания отмеряется с помощью насоса высокого давления, связанной с инжекторами через мощный трубопровод. При впрыске топливо смешивается а цилиндре с воздухом к самовоспламеняется при температуре около 800 °С. Формирование смеси в цилиндре находится под влиянием следующих факторов.

Начало подачи топлива и начало впрыска (выбор времени)

Момент впрыска дизельного топлива в двигатель обычно отсчитывается от начала подачи топлива насосом. Фактическое начало впрыска, когда топливо отделяется от инжектора, происходит несколько позже начала подачи, поскольку это зависит от компрессии в двигателе, сжимаемости топлива и длины трубопроводов. Ранний впрыск увеличивает выход углерода (сажи), поздний — выхлоп углеводородов.

Продолжительность распыления и скорость подачи (количества топлива)

Продолжительность впрыска выражается в градусах поворота коленчатого вала и измеряется миллисекундами. Она, очевидно, влияет на количество топлива, но также важна скорость подачи. Эта скорость не постоянна из-за механических особенностей насоса впрыска.

Давление впрыска

Давление впрыска влияет на количество топлива, но наиболее важно влияние давления на степень дисперсности струи. При более высоких давлениях топливо будет рассеиваться на более мелкие капли с соответствующим улучшением показателей сгорании. Системы косвенного впрыска используют давление около 350 бар, тогда как системы прямо­ го впрыска могут подать давление до 1000 бар. Образование сажи уменьшается при более высоком давлении впрыска.

Направление впрыска и число сопел

Направления впрыска должно очень точно соответствовать конструкции камеры сгорания и направлению вихрей, Отклонения только в 2* от идеала мо­ гут сильно увеличивать образование микрочастиц.

Фактор избыточности воздуха (воздушно - топливное отношение)

Дизельные двигатели в общем случае не используют дроссельную заслонку, так как дроссель действует непосредственно га насос впрыска, управляя количеством топлива. В частности, при низких скоростях фактор высокой избыточности воздуха гарантирует полное сгорание и чистый выхлоп. Дизельные двигатели работают с максимально возможным избыточным воздушным фактором даже на высоких оборотах. На рис. 9.36 показала типичная система впрыска дизельного топлива. Детальный разбор функционирования компонентов системы лежит за рамками этой книги, так как здесь рассматриваются только принципы и проблемы и, в частности, применение электронных средств для решения некоторых из этих проблем.