Архив WinRAR_1 / 3 - Электорооборудование / 71 - управление бензиновым двигателем

71. Опишіть принцип дії сучасних систем керування бензиновим двигуном.

Повышение топливной экономичности автомобильных двигателей и снижение токсичности выходящих газов - важнейшие задачи современного автомобилестроения.

Отклонение от оптимального дозирования приводит к значительным многократным повышениям токсичности отработавших газов.

Как известно, бензиновые двигатели развивают максимальную мощность при 10%-м избытке топлива, а минимальный расход топлива - при 10% -м избытке воздуха.

Если смесь слишком богатая, топливо используется неэкономично, а продукты неполного сгорания загрязняют атмосферу. Если смесь чрезмерно бедная, горение замедляется, мощность падает, двигатель перегревается. Для каждого конкретного сочетания скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя существуют определенные числовые значения коэффициента избытка воздуха.

Рабочая смесь на современных двигателях приготавливается либо с помощью карбюратора, либо устройства для впрыска топлива. Вместе с тем высокая эксплуатационная стабильность, относительная простота конструкции все еще обусловливают массовое их применение на автомобильных двигателях.

Как правило, система впрыска топлива обеспечивает большую точность дозирования топлива, чем карбюратор, однако получить оптимальный состав смеси для различных режимов работы двигателя можно только при использовании электронных систем регулирования.

Системы впрыска бензина в автомобильных двигателях повышают максимальную мощность и крутящий момент, улучшают приемистость двигателя, позволяют ему более устойчиво работать под нагрузкой на малых оборотах, обеспечивают более высокие пусковые качества, повышают топливную экономичность, снижают токсичность выходящих газов.

Принцип работы электронных систем впрыска заключается в том, что дозирование осуществляется изменением продолжительности открытия форсунок путем соответствующего изменения длительности импульса тока в соленоиде, открывающем форсунку.

Электронное устройство регулирует длительность импульсов в зависимости от уровня сигналов от нескольких датчиков.

При изменении длительности импульсов изменяется количество впрыскиваемого бензина, в результате чего регулируется состав рабочей смеси.

На переходных режимах (при езде по городу на них приходится до 80% всего времени работы двигателя) электронная система обеспечивает практически безинерционность подачи топлива, реагируя на новые параметры цикла. Электронная система управления может корректировать и обеспечивать оптимальный состав смеси в зависимости от всех влияющих на нее факторов (температуры и плотности воздуха, температуры жидкости в системе охлаждения, интенсивности разгона условий пуска и пр.). Количество подаваемого форсунками топлива определяется командой от электронного блока, который синтезирует информацию датчиков, учитывает условия работы двигателя и вырабатывает электрические импульсы соответствующей длительности с частотой, пропорциональной частоте вращения коленчатого вала двигателя.

Системы электронного управления впрыском топлива можно разделить на две группы: 1) с программным управлением; 2) с автоматической адаптацией. Системы с автоматической адаптацией - наиболее совершенные. В них содержатся элементы логического действия и они в зависимости от совокупности условий сами выбирают программу дозирования топлива. Основное преимущество, этой системы - возможность самонастраиваться в зависимости от результата на выходе. Характерно для таких систем наличие обратной связи. Системы с автоматической адаптацией перспективны, однако они значительно сложнее и находятся в стадии разработки.

В системах с программным управлением электромагнитные форсунки регулируются по заранее заданной программе в зависимости от режима работы двигателя.

Давление, под которым топливо подается в форсунки, остается все время постоянным, а количество впрыскиваемого в цилиндр топлива определяется длительностью интервала времени, в течение которого форсунка находится в открытом состоянии.

Электромагнитная форсунка - дозатор - включает в себя обмотку электромагнита, якорь, пружину и жиклер-распылитель.

При отсутствии тока в обмотке кла­пан прижат пружиной к седлу распылителя. Импульс тока поджимает клапан, и топливо под давлением за 2...8 мс впрыскивается во впускной трубопровод. Количество поданного за один впрыск топлива при постоянном давлении в топливном коллекторе определяется длитель­ностью открытого состояния клапана, которое, в свою очередь, однозначно зависит от длительности электрического управляющего импульса в обмотке электромагнита.

В инжекторной системе впрыск топлива в воздушный поток осуществляется специальными форсунками — инжекторами. Инжекторные системы классифицируются следующим образом.

• Моновпрыск или центральный впрыск (айн шприц) — одна форсунка на все цилиндры, расположенная на месте карбюратора (на впускном коллекторе). В современных двигателях не встречается.

• Распределённый впрыск — каждый цилиндр обслуживается отдельной изолированной форсункой во впускном коллекторе. Различают несколько типов распределённого впрыска:

  • Одновременный — все форсунки открываются одновременно.

  • Попарно-параллельный — форсунки открываются парами, причём одна форсунка открывается непосредственно перед циклом впуска, а вторая перед тактом выпуска. В связи с тем, что за попадание топливо-воздушной смеси в цилиндры отвечают клапаны, это не оказывает сильного влияния. В современных моторах используется фазированный впрыск, попарно-параллельный используется только в момент запуска двигателя и в аварийном режиме при поломке Датчика Положения Распределительного Вала ДПРВ (Фазы).

  • Фазированный впрыск — каждая форсунка управляется отдельно, и открывается непосредственно перед тактом впуска.

  • Прямой впрыск — форсунки расположены непосредственно возле цилиндров и впрыск топлива происходит непосредственно в него^[2] .

Метод управления

• Электронный — решение о времени и длительности открытия форсунок принимает микроконтроллер, основываясь на данных, поступающих от датчиков.

Пример работы

В контроллер (ВАЗ-2111) поступает следующая информация.

• о положении и частоте вращения коленчатого вала,

• о массовом расходе воздуха двигателем,

• о температуре охлаждающей жидкости,

• о положении дроссельной заслонки,

• о содержании кислорода в отработавших газах (в системе с обратной связью),

• о наличии детонации в двигателе,

• о напряжении в бортовой сети автомобиля,

• о скорости автомобиля,

• о положении распределительного вала (в системе с последовательным распределенным впрыском топлива),

• о запросе на включение кондиционера (если он установлен на автомобиле)

На основе полученной информации контроллер управляет следующими системами и приборами:

• топливоподачей (форсунками и электробензонасосом),

• системой зажигания,

• регулятором холостого хода,

• адсорбером системы улавливания паров бензина (если эта система есть на автомобиле),

• вентилятором системы охлаждения двигателя,

• муфтой компрессора кондиционера (если он есть на автомобиле),

• системой диагностики.

Изменение параметров электронного впрыска может происходить буквально «на лету», так как управление осуществляется программно, и может учитывать большое число программных функций и данных с датчиков. Также современные системы электронного впрыска способны адаптировать программу работы под конкретный экземпляр мотора, под стиль вождения и т. п.