Регулятор системного давления

Рисунок 3 - Регулятор системного давления

Регулятор системного давления (РСД) должен поддерживать системное давление неизменным при любом расходе топлива на любых оборотах - от ХХ до максимальной нагрузки.

Топливо под давлением, развиваемым насосом, поступает на РСД. В РСД давление понижается до системного. Внутри регулятора находится подпружиненная мембрана (аналогично мембране дозатора между верхней и нижней камерами). При превышении давления топлива выше нормы происходит сдвиг мембраны вниз (по рис.3) и излишек топлива сливается через отверстие в штоке над шариком в обратку. Системное давление зависит от нижней пружины (по рис.3). Равновесие давлений наступает, когда

Рниж.пружины = Рсист

В процессе работы подвижный шток оранжевого цвета под действием верхней пружины опускается вниз до упора в серый неподвижный стакан и всегда находится в упоре, пока давление насоса превышает системное давление. При выключении зажигания, когда давление насоса упадет ниже системного, под действием нижней пружины мембрана пойдет вверх, толкая собой шарик и шток. Мембрана будет перемещаться вверх, пока шток не перекроет слив и не установится равновесие

Рнижн.пружины = Рверх.пружины + Рост.

где Рост - остаточное давление топлива после выключения бензонасоса, при котором наступает равновесие давлений.

Из двух предыдущих формул следует, что

Рсист= Рверх.пружины + Рост

Следовательно

Рост = Рсист - Рверх.пружины

Остаточное давление мы можем изменить винтом регулировки остаточного давления в РСД. Вкручивая винт, мы увеличиваем усилие верхней пружины и уменьшаем остаточное давление. Выкручивая винт, мы ослабляем усилие верхней пружины и увеличиваем остаточное давление.
После выключения зажигания топливо в зоне между верхней камерой дозатора и форсунками не будет изолировано от РСД плунжером дозатора, ведь как бы ни было точно изготовлено сопряжение плунжер - гильза (букса), зазор в этом сопряжении все равно присутствует и топливо с верхней камеры медленно стравится через этот зазор до остаточного давления.
При пониженном остаточном давлении после выключения двигателя происходит следующее. Топливо, находящееся в дозаторе и подводящем бензопроводе, при разогреве от еще горячего двигателя испаряется. Паровые топливные пробки, расширяясь, могут дойти до бензонасоса. Насос из-за низкой плотности паров бензина не сможет создать давление при запуске двигателя и поэтому запуск будет плохим. Возможно, двигатель вообще не заведется, пока не остынет.
Давление топлива, находящегося в дозаторе и подводящем бензопроводе, при разогреве от еще горячего двигателя увеличивается. Если остаточное давление повышенное, возможно его увеличение от нагрева до давления открывания форсунок и подтекание топлива через форсунки.

Рисунок 4 - График изменения давления после выключения двигателя.

1 - системное давление; 2 - остаточное давление; 3 - рост давления от нагрева двигателя;
4 - давление открывания форсунок

Форсунки

Форсунка представляет собой подпружиненный клапан, который открывается при определенном давлении и пропускает топливо во впускной коллектор. Можно увидеть прямую аналогию между форсункой и РСД, только РСД излишек системного давления стравливает в слив (обратку), а форсунка излишек давления открытия форсунки стравливает во впускной коллектор. Другими словами, форсунка в своем роде тоже регулятор давления.

Открываются форсунки при давлении около 3.5 атм., а закрываются при чуть более низком давлении - 3 атм.

Мнение о том, что давление открытия форсунок влияет на работу впрыска, неверно. Определяет количество топлива, прошедшее через форсунки только дифдавление, расход воздуха (через перемещение плунжера дозатора) и системное давление (см. Теоретические азы гидравлики дозатора). Более важно, чтобы форсунки не текли при остаточном давлении (влияет на запуск на горячую, т.к. натекшее через форсунки топливо, пока двигатель заглушен, переобогатит смесь в момент запуска). Также важно, чтобы форсунки более-менее распыляли топливо при небольших расходах (плохой распыл ухудшает смесеобразование и, следовательно, стабильность работы двигателя на ХХ, на больших оборотах плохой распыл уже не сказывается).

При обдуве воздухом топлива на выходе из форсунки улучшается смесеобразование. Подобная конструкция применяется на автомобилях AUDI.

Рисунок 5 - Форсунка с обдувом воздуха

Основное условие для успешной работы данной конструкции - это герметичность всех уплотнений. И если где-то будет подсасываться воздух, то двигатель обречен на неустойчивую работу на холостом ходу, поэтому необходимо очень тщательно проверять уплотнительные кольца, и если они вызывают подозрение, менять их на новые. Не допускаются сколы и трещины на самом стакане.
При снятии форсунок очень часто при неосторожном обращении ломают стаканы. Правильно топливные трубки откручивать сначала от дозатора, а потом аккуратно вытаскивать форсунки из коллектора вместе с трубками. Трубки от форсунок, соблюдая осторожность, откручивают потом.
Лучше выпрессовывать форсунки на еще горячем двигателе при нагретом до 80"С коллекторе.

Азы теории регулирования

Мы видим в разных частях КЕ три однотипных узла - подпружиненную мембрану, регулирующую количество топлива над ней. Этот узел находится в РСД, в дозаторе (мембрана между верхней и нижней камерой) и в форсунке (правда, в ней не мембрана, но идея ее работы такая же).

В теории автоматического регулирования подобный узел называется П-регулятором, где П означает "Пропорциональный". В подобном регуляторе невозможно полностью устранить отклонение регулируемого параметра от нормы. Отклонение можно только уменьшить. Во сколько раз уменьшается отклонение, определяет т.н. коэффициент пропорциональности.

Рисунок 6 - П-регулятор давления. Сигнал в норме. Пример

Задача регулятора - обеспечить равенство заданию давления на выходе вне зависимости от изменений давления на входе.

Рисунок 7 - П-регулятор давления. Отклонение от нормы. Пример

Как видно из рисунка 7, при отклонении входного давления от задания на 1 атм, на выходе отклонение получается меньше в 10 раз, но не устраняется полностью.

Рисунок 8 - П-регулятор давления в KE-jetronic

Элементы П-регулятора в РСД показаны на рис.3. Множитель К зависит от конструктивных особенностей регулятора (в случае РСД множитель К определяет влияние зазора между шариком и серым штоком на системное давление)

Обогащение топлива дозатором при разгоне
(резком нажатии на газ)

По достижении температуры двигателя свыше 80 градусов ЭБУ не обогащает смесь при разгоне путем управления током ЭГРД. С задачей обогащения справляется сам дозатор.

Расход воздуха через расходомер

Q=v*S,

где v - скорость воздуха, S - площадь сечения дозатора, через которое проходит воздух.

Вывод формулы был осуществлен выше.
Скорость v прямо пропорциональна разности давлений p2-p1, которые и двигают этот воздух, т.е.

v=(p2-p1)*k,

где к - коэффициент пропорциональности, учитывающий сопротивление прохождению воздуха между участками с давлениями р1 и р2, р2 - давление до напорного диска, р1 - давление после напорного диска

Итак, расход воздуха

Q=(p2-p1)*k*S

В момент резкого нажатия на газ с холостого хода (ХХ) р2 практически равно атмосферному давлению, а р1 минимально, так как резко открытая дроссельная заслонка молниеносно пропускает разряжение впускного коллектора под напорный диск. Получается, Q (расход) в этот момент очень большой, максимально достижимый большой, если резко газовать с ХХ.
Тут же разряжение под напорным диском становится несколько меньше (давление выше) за счет проникновения воздуха сверху напорного диска и расход соответственно уменьшается.

Рисунок 9 - Процесс ускорения

А - открытие заслонки: В - скорость двигателя: С - подъем пластины воздушного датчика: D - отклонение от режима ускорения: Е - подъем пластины воздушного датчика при максимальной скорости двигателя

Регулировки дозатора

Настраивать гидравлическую и механическую части дозатора рекомендуется в порядке, в котором описываются эти настройки. И, безусловно, до настройки электрической части.