Elektroobladnannya avtomobiliv i traktoriv

4.2.Системи центрального впорскування

зелектронним керуванням

Вперше система центрального одноточкового імпульсного впорскування палива для бензинових двигунів легкових автомобілів була розроблена фірмою ВозсЬ у 1975 році. Ця система отримала назву "Мопо-Їеїгопіс" (Мопо- ]еІ-одиночний струмінь) і була встановлена на автомобілі Уо1кз\¥а§еп.

Ця система дає змогу значно поліпшити потужність та економічні показники двигуна, а також зменшити токсичність відпрацьованих газів. Керуючи карбюратором, вона забезпечує оптимальний склад паливноповітряної суміші. Тому його називають карбюратором з електронним керуванням.

На відміну від звичайних карбюраторів, система центрального впорскування з електронним керуванням дає змогу процес дозування пального повністю відокремити від процесу сумішеутворення.

Дозують пальне дозувальні пристрої, які діють за принципом дискретного дозування. В системах центрального впорскування пальне надходить безпосередньо до змішувальної камери. Відокремлення процесів дозування пального та сумішеутворення дає змогу застосувати різні методи його інтенсифікації.

Перевага системи центрального впорскування з електронним керуванням полягає у тому, що вона дає змогу звичайні карбюратори замінювати на карбюратори з електронним впорскуванням.

Завдяки відокремленню функцій дозування та сумішеутворення можна використати різні методи для інтенсифікації розпилення пального (наприклад, дифузори зі змінним перерізом, ультразвук).

За допомогою системи центрального впорскування з електронним керуванням (рис. 4.1) можна оптимально дозувати пальне в широкому діапазоні експлуатаційних режимів роботи (з урахуванням тиску навколишнього середовища, тем-

ператури та інших чинників). Змішувальна камера сис-

теми - вертикальна з падаючим потоком паливної суміші. Система працює так. Пальне з

Рис. 4.1. Схема системи центрального бака насос через фільтр подає впорскування з електронним керуванням:до форсунки, розміщеної на

2 5 2 Електрообладнання автомобілів ітраісторії

Розглядувана камера має ту позитивну якість, що струмені пального спрямовані вздовж осі повітряного потоку, а тому воно добре розпилюється в режимах холостого ходу та за малих навантажень. До вад належить велика висота, поганий доступ до форсунки, зменшення подачі повітря, що розпилює пальне, із збільшенням навантаження.

У змішувальній камері, наведеній на рис. 4.2, б, пальне надходить до малого дифузора 12, а форсунку 5 розташовано ззовні, тому її можна швидко замінити при несправності. Пальне в режимі холостого ходу і за малих навантажень роз-

пилюється в зоні дросельної заслінки 6. Головним та найбільш відповідальним еле-

ментом цієї системи є форсунка (рис. 4.3) робота якої пов'язана з гідравлічними, механічними, електромагнітними та електричними процесами, що протікають одночасно.

Форсунки відкриваються автоматично і здійснюють дозування та розпилення пального. Як правило, форсунки розробляються для кожної моделі двигуна як показано на рис. 4.2, вони постійно вдосконалюються, тому можна відмітити широку різновидність їх конструкцій.

Форсунки працюють в імпульсному режимі при частоті спрацьовування від 10 до 200 гц в умовах вібрації двигуна, підвищених температур і при цьому повинні забезпечувати лінійність характеристики дозування пального в межах 2-5 % протягом усього терміну служби (близько 600 млн. циклів роботи).

Сигнал на початок впорскування пального подається на обмотку 1 (рис. 4.3) електромагніту, розташовану в металевому корпусі. В корпусі розташований також запираючий елемент 3 кла-

при постійному тиску на вході в форсунку залежить тільки від тривалості керуючого імпульсу

В реальній форсунці час відкритого стану клапану не співпадає з тривалістю керуючого імпульсу Після подачі керуючого електричного імпульсу на форсунку в обмотці електромагніту виникає ЕРС самоіндукції яка перешкоджає зростанню магнітного потоку в системі. Відкриття клапану відбувається з затримкою в часі. Після припинення подачі керуючого імпульсу внаслідок самоіндукції магнітний потік що зберігається перешкоджає швидкому відпусканню запираючого елементу.

Підвищити швидкодію електромагнітної форсунки можливо за рахунок зменшення числа витків обмотки електромагніту та її індуктивності. Однак при цьому зменшується опір обмотки та збільшується сила споживаного нею струму.

На рис. 4.4 показана функціональна схема центрального впорскування пального "Мопо-Іеігопіс" фірми "ВозсЬ", а на рис. 4.5 блок центрального впорскування цієї системи.

Рис. 4.4. Система центрального впорскування пального фірми "Возск": 1 - вимірювач витрати повітря; 2 - форсунка; 3 - блок керування;

4 - джерело електропостачання; 5,9 - датчики положення дросельної заслінки та температури відповідно;

6 - стабілізатор переходу тиску пального; 7 - паливний фільтр; 8 - паливний насос; 10-регулятор перепускання повітря

Система центрального впорскування складається з електронного блоку керування 3 на базі мікропроцесора, змішувальної камери з дросельною заслінкою, форсунки 2, стабілізатора тиску 6, паливного насосу з електроприводом 8, паливного фільтра 7, датчика температури охолоджувальної рідини 9; регулятора частоти обертання в режимі холостого ходу 10. Дія регулятора ґрунтується на зміні положення дросельної заслінки або перепуску повітря в обхід дросельної заслінки. Після обробки

інформації з датчика частоти обертання мікропроцесор формує керуючий сигнал, що подається на форсунку

Рис. 4.5. Блок центрального впорскування системи "Мопо^еігопіс": 1 - регулятор тиску; 2 - датчик температури; 3 - форсунка; 4 - верхня (гідравлічна) частина; 5 - подача пального; б - повернення пального; 7 - теплоізолююча пластина; 8 - дросельна заслінка; 9 - нижня частина

Японська фірма "НкасЬі" також розробила та встановлює на автомобілях систему центрального впорскування пального, що показана на рис. 4.6.

Цією фірмою передбачено встановлення ультразвукового вібратора за форсункою для кращого розпилювання пального. Система впорскування фірми "НіІасЬі" має регулятор частоти обертання колінчастого вала, який діє за принципом регулювання положення дросельної заслінки чи перепускання повітря з її обминанням. Інформація про реальну величину п, здобута з датчика частоти обертання колінчастого вала та оброблена мікропроцесором у вигляді сигналу надходить до виконавчого пристрою (дискретного електродвигуна) який діє на дросельну заслінку чи електромагнітний клапан і регулює витрату повітря через обвідний (байпасний) канал, обминаючи дросельну заслінку. Ця система також має датчик кисню (Х-зонд) який дає змогу адаптивно підтримувати стехіометричний склад паливної суміші та одночасно забезпечує програмово-адаптивний принцип дозування пального. Відомі два типи датчиків кисню. В одному з них чутливим елементом є діоксид цирконію &02 , в іншому - діоксид титану Ті02. Обидва типи датчиків реагують на парціальний тиск кисню.

Системи паливоподачі двигунів внутрішнього згоряння 256

Рис. 4.6. Система центрального впорскування бензину фірми "Нііаскі' 1 - паливний бак; 2 - паливний насос;

З - фільтр; 4 - форсунка; 5 - стабілізатор ^вьіх тиску; 6 - електронний блок керування; 7, 9, 10датчики стартових імпульсів,

положення дросельної заслінки; і температури охолоджувальної рідини відповідно; 8 - регулятор перепускання повітря;

11 - Х-зоид; 12 -ультразвуковийрозпилювач

кисню на внутрішньому та зовнішньому електродах викликає появу різниці потенціалів між ними.

При низькому рівні парціального тиску кисню у відпрацьованих газах, коли двигун працює на збагаченій суміші (а<1) датчик, як гальванічний елемент генерує високу напругу (700... 1000 мВ). При переході на збіднену суміш (а>1) парціальний тиск кисню у відпрацьованих газах відчутно збільшується, що призводить до різкого спаду напруги на виході датчика до 50... 100 мВ. Такий різкий спад напруги датчика при переході від збагачених до збіднених сумішей дозволяє визначити стехіометричний склад суміші з похибкою не більше ±0,5%. Конструкція датчика кисню на основі діоксиду цирконію показана на рис. 4.8.

1 2

Рис. 4.8. Цирконієвий датчик кисню:

1 - металевий корпус; 2 - ущільнення; 3 - з 'єднувальний провід; 4 - кожух; 5 - контактний стержень; 6 - активний елемент із двоокису цирконію; 7 - захисний ковпак з прорізями

4.3. Системи розподіленого (багатоточкового) впорскування пального

Останнім часом на переважній більшості двигунів сучасних легкових ав-

Такі системи означаються індексом «Ь» (від німецького слова "Ьасіе"- точна порція, заряд), що вказує на відміряне по кількості пального переривисте та розподілене по циліндрах впорскування бензину Для реалізації такого способу впорскування необхідне застосування електрокерованих форсунок, тривалість відкритого стану яких визначається тривалістю електроімпульсу керування. Це дозволяє точно та швидко корегувати якість паливно-повітря- ної суміші, яка подається в циліндри при різних режимах роботи двигуна.

Системи впорскування бензину групи «Ь» широко випускаються різними зарубіжними фірмами: ВозсЬ та УАС - Німеччина, Сіїгоеп - Франція, Ьисаз - Англія, РІАТ - Італія, Зіетепз - Нідерланди, 8ААВ - Швеція, Оепегаї-Моіогз і Рогсі - США, Тоуоіа, Нопсіа, 8иЬаги, МіІзиЬізЬі, №з- зап та Магсіа - Японія.

Загальна кількість розроблених та впроваджених у виробництво різновидностей та модифікацій цих систем - понад 60 найменувань. їх різниця одного від іншого незначна, тому розглядувати кожну систему немає необхідності. Найбільш типовим представником систем цієї групи є система «Ь-Іеігопіс» фірми ВозсЬ.

На рис. 4.10 показана спрощена функціональна схема системи «Ь- Іеігопіс».

Якщо порівнювати цю систему з системою «Мопо-Іеігопіс» то можливо відмітити, що принцип формування часу впорскування бензину та зв'язки між елементами в цих системах одинакові. В них є ряд ідентичних складових частин: ЕБКелектронний блок керування 11; механічний датчик обертів двигуна (ДОД) 4 з вакуумним регулятором навантаження двигуна (ДНД) 5, потенціометричний датчик положення дросельної заслінки (ДПД) 1 з мікровимикачем в крайніх положеннях, датчик температури вхідного повітря (ДТП) 3, датчик температури двигуна (ДТД) 7, датчик концентрації кисню у випускних газах (ДКК) 8, додатковий клапан подачі повітря 16.

На відміну від «Мопо-Іеігопіс» система «Ь-Мгопіс» працює на кожний циліндр окремо, і додатково обладнана пусковою форсункою 18 та потенціометричним витратоміром повітря (ГІВП) 2 з повітряною демпферною камерою з датчиком температури вхідного повітря, вимикачем бензонасоса та з обвідним повітряним (байпасним) каналом, який працює під час прогрівання двигуна.

На рис. 4.11 показана система розподіленого впорскування пального «Ь-Мгопіс».

Електричний паливний насос 2 подає бензин з баку І через фільтр З в розподільну магістраль, де за допомогою стабілізатора 4 підтримується постійний перепад тиску на вході і виході форсунок 10. Стабілізатор перепаду тиску підтримує постійний тиск і забезпечує повернення надлишкового пального назад в бак. Цим забезпечується циркуляція пального в системі та виключається створення парових пробок. З розподільної

259

Електрообладнання автомобілів ітраісторії

магістралі пальне поступає до робочих форсунок, котрі подають його в зону впускних клапанів. Кількість впорскнутого палива задається електронним блоком керування 5 залежно від температури тиску, об'єму повітря що поступає, частоти обертання колінчатого вала та навантажень

двигуна. Враховується також температура охолоджуючої рідини.

сН>-

Рис. 4.10. Спрощена функціональна схема системи «Ь^еігопіс»: 1-10 - вхідні пристрої керування: ДПД - датчик положення дроселя; ПВП - електропотенціометр витратоміра повітря; ДТП - датчик температури повітря; ДОД - датчик частоти обертання ДВЗ; ДНДдатчик навантаження двигуна (вакуумний регулятор);

ДАТдатчик атмосферного тиску; ДТД - датчик температури ДВЗ; ДККдатчик концентрації кисню (Х-зонд); ЗВЗ - замок вмикача запалювання;

ТРЧ - термореле часу; 11 - ЕБК впорскуванням з мікропроцесором МКП, запам 'ятовуючим пристроєм ЗП, реєстратором неполадок РН; 12 -реле РП керування пуском ДВЗ; 13 — клапанні електромагнітні форсунки; 14діагностичне розняття; 15 -лампа; 16клапан

додаткової подачі повітря; 17 - електробензонасос; 18 - пускова форсунка

1- паливний бак; 2 - насос; 3 - фільтр; 4 - стабілізатор перепаду тиску; 5 - блок керування; 6, 11-14- датчики положення

дросельної заслінки, температури, стартових імпульсів, частоти обертання вала та вмісту кисню відповідно; 7 - вимірювач витрати повітря; 8 - автомат перепускання повітря на холостому ході; 9, 10пускова та робоча форсунки відповідно; 15 - гвинт регулювання частоти обертів вала на холостому ході

Об'єм повітря, що поступає в двигун є головним параметром, що визначає дозування пального. Повітря поступає в циліндри через вимірювач 7 витрати повітря у впускний колектор. Повітряний потік, що поступає в двигун відхиляє напірну вимірювальну заслінку вимірювача витрати повітря на визначений кут. При цьому за допомогою потенціометра електричний сигнал, пропорційний куту повороту заслінки, поступає в блок керування, котрий визначає необхідну кількість пального та видає на електромагнітні клапани імпульси керування моментом впорскування пального. Електронна схема керування дозування пального отримує живлення від акумуляторної батареї і починає працювати при включенні запалювання.

Незалежно від положення впускних клапанів, форсунки впорскують пальне за один або два оберти колінчатого валу. Якщо впускний клапан