Принцип работы системы питания инжекторного двигателя

 

Количество топлива, подаваемого форсункой, регулируется электрическим импульсным сигналом от электронного блока управления (ЭБУ). ЭБУ отслеживает данные о состоянии двигателя, рассчитывает потребность в топливе и определяет необходимую длительность подачи топлива форсункой (длительность импульса). Для увеличения количества подаваемого топлива длительность импульса увеличивается, а для уменьшения подачи топлива - сокращается.

ЭБУ обладает способностью оценивать результаты своих расчетов и команд, а также запоминать опыт недавней работы и действовать в соответствии с ним. «Самообучение» ЭБУ является непрерывным процессом, продолжающимся в течение всего срока эксплуатации автомобиля.

Обычно к форсунке подается один импульс на один опорный импульс датчика положения коленчатого вала. Топливо подается либо синхронно с опорными импульсами, либо асинхронно, т.е. без совпадения с ними по времени. Синхронный впрыск топлива - наиболее употребительный способ подачи топлива. Асинхронный впрыск топлива применяется, когда необходимо дополнительное топливо при резком открытии дроссельной заслонки, о чем сигнализирует датчик положения дроссельной заслонки. Этот впрыск топлива подобен подаче топлива ускорительным насосом карбюратора при резком открытии дроссельной заслонки.

Независимо от метода впрыска подача топлива определяется состоянием двигателя, т.е. режимом его работы. Эти режимы обеспечиваются ЭБУ и описаны ниже.

Режим пуска двигателя. При включении зажигания ЭБУ включает на 2 сек реле электробензонасоса, и он создает давление в магистрали подачи топлива к агрегату центрального впрыска. ЭБУ учитывает показания от датчиков температуры охлаждающей жидкости и положения дроссельной заслонки и определяет правильное соотношение воздух/топливо для пуска.

После начала вращения коленчатого вала ЭБУ будет работать в пусковом режиме, пока обороты не превысят 420 об/мин, в противном случае возможно переключение на режим «продувки» двигателя. Длительность каждого импульса на форсунку при пуске составляет 4-6 мс в зависимости от температуры охлаждающей жидкости и положения дроссельной заслонки.

Режим продувки двигателя. Если двигатель «залит топливом», он может быть пущен путем полного открытия дроссельной заслонки при одновременном проворачивании коленчатого вала. ЭБУ в этом режиме выдает на форсунку импульсы, соответствующие соотношению воздух/топливо 26:1 (длительность импульса около 2 мсек), что «очищает» залитый двигатель. ЭБУ поддерживает указанную длительность импульсов до тех пор, пока обороты двигателя ниже 420 об/мин, и датчик положения дроссельной заслонки показывает, что она почти полностью открыта (более 85%).

Если дроссельная заслонка удерживается почти полностью открытой при попытке нормального пуска «не залитого» двигателя, то двигатель может не пуститься. Соотношение воздух/топливо 26:1 может быть недостаточным для пуска «незалитого» двигателя, особенно если он не прогрет.

Режим открытого цикла после пуска (без обратной связи). После пуска двигателя (когда обороты более 420 об/мин) ЭБУ будет управлять системой подачи топлива в режиме «открытого цикла». На этом режиме ЭБУ игнорирует сигнал от датчика кислорода и рассчитывает длительность импульса на форсунку по сигналам от датчика положения коленчатого вала (информация о частоте вращения), датчика абсолютного давления воздуха, датчика температуры охлаждающей жидкости и датчика положения дроссельной заслонки.

В режиме открытого цикла рассчитанная длительность импульса впрыска может давать соотношение воздух/топливо, отличающееся от 14,7:1. Примером может служить непрогретое состояние двигателя, т.к. при этом для обеспечения хороших ездовых качеств требуется обогащенная смесь.

Система будет оставаться в режиме открытого цикла до тех пор, пока не будут выполнены все следующие условия:

- сигнал датчика кислорода изменяется, показывая, что он достаточно прогрет для нормальной работы;

- температура охлаждающей жидкости больше 32°С;

- двигатель проработал определенный период времени с момента пуска.

Время может варьироваться от 6 сек до 5 мин в зависимости от температуры охлаждающей жидкости в момент пуска двигателя. В том случае, если температура была ниже 18°С, период составляет 5 мин. Если температура была выше 75°С, задержка составляет 6 сек.

Режим замкнутого цикла после пуска (с обратной связью). На режиме замкнутого цикла ЭБУ сначала рассчитывает длительность импульса на форсунку на основе сигналов от тех же датчиков, что и в режиме открытого цикла. Отличие состоит в том, что в режиме замкнутого цикла ЭБУ еще использует сигнал от датчика кислорода для корректировки и тонкой регулировки расчетного импульса, чтобы точно поддерживать соотношение воздух/топливо на уровне 14,6-14,7:1. Это позволяет каталитическому нейтрализатору работать с максимальной эффективностью.

Режим обогащения при ускорении. ЭБУ следит за резкими изменениями положения дроссельной заслонки (по датчику положения дроссельной заслонки) и за давлением во впускной трубе (по датчику абсолютного давления) и обеспечивает подачу добавочного количества топлива за счет увеличения длительности импульса на форсунку.

Если возросшая потребность в топливе слишком велика из-за резкого открытия дроссельной заслонки, то ЭБУ может добавить асинхронные импульсы на форсунку в промежутках между синхронными, которых при нормальной работе приходится один на каждый опорный импульс от датчика положения коленчатого вала.

Режим мощностного обогащения. ЭБУ следит за сигналом датчика положения дроссельной заслонки и частотой вращения коленчатого вала для определения моментов, в которые водителю необходима максимальная мощность двигателя. Для достижения максимальной мощности требуется обогащенная горючая смесь, и ЭБУ изменяет соотношение воздух/топливо приблизительно до 12:1. На этом режиме сигнал датчика концентрации кислорода игнорируется, т.к. он будет указывать на обогащенность смеси.

Режим обеднения при торможении. При торможении автомобиля с закрытой дроссельной заслонкой могут увеличиваться выбросы в атмосферу токсичных компонентов. Чтобы не допустить этого, электронный блок управления следит за уменьшением угла открытия дроссельной заслонки и величины давления во впускной трубе и своевременно уменьшает количество подаваемого топлива путем сокращения импульса впрыска.

Режим отключения подачи топлива при торможении двигателем. При торможении двигателем с включенной передачей и сцеплением ЭБУ может на короткие периоды времени полностью отключить импульсы впрыска топлива. Отключение подачи топлива наступает при выполнении всех следующих условий:

1. Температура охлаждающей жидкости выше 44°С.

2. Частота вращения коленчатого вала выше 3150 об/мин.

3. Скорость автомобиля выше 42 км/ч.

4. Дроссельная заслонка закрыта.

5. Сигнал датчика абсолютного давления показывает отсутствие нагрузки двигателя (давление меньше 24 кПа).

6. Таблица, вложенная в постоянную память ЭБУ и сравнивающая частоту вращения коленчатого вала со скоростью автомобиля, определяет включенную передачу коробки передач.

При торможении автомобиля двигателем любое из следующих условий вызовет возобновление импульсов впрыска топлива:

1. Частота вращения коленчатого вала ниже 2100 об/мин.

2. Скорость автомобиля менее 42 км/ч.

3. Дроссельная заслонка открыта не менее, чем на 2%.

4. Сигнал датчика абсолютного давления во впускной трубе показывает наличие нагрузки (давление более 25 кПа).

5. Сцепление выключено. Это может быть определено по быстрому падению частоты вращения коленчатого вала.

Компенсация падения напряжения питания. При падении напряжения питания система зажигания может давать слабую искру, а механическое движение «открытия» форсунки может занимать больше времени. ЭБУ компенсирует это путем увеличения времени накопления тока в катушке зажигания при падении напряжения питания ниже 12 В, а при падении напряжения ниже 8 В - путем увеличения оборотов холостого хода и длительности импульса впрыска.

Режим отключения подачи топлива. При выключенном зажигании топливо форсункой не подается, чем исключается самовоспламенение смеси при перегретом двигателе. Кроме того, импульсы впрыска топлива не подаются, если ЭБУ не получает опорных сигналов положения коленчатого вала, т.е. это означает, что двигатель не работает.

Отключение подачи топлива также происходит при превышении предельно допустимой частоты вращения коленчатого вала двигателя, равной 6500 об/мин. Импульсы впрыска возобновятся после падения частоты вращения коленчатого вала ниже 5850 об/мин.

 

50. Основные понятия (ВМТ, НМТ, такт, ход поршня, рабочий объем цилиндра)

Поршень, перемещаясь в цилиндре, совершает возврат­но-поступательное движение. Крайние положения, в которых поршень меняет направление движения, соответственно на­зываются верхней и нижней мертвыми точками (ВМТ и НМТ).

Расстояние, проходимое поршнем между ВМТ и НМТ, называется ходом поршня. Процесс, происходящий в цилин­дре за один ход поршня, называют тактом.

Пространство в цилиндре, освобождаемое поршнем при ег перемещении от ВМТ к НМТ, называется рабочим объ­емом цилиндра. Наименьшее пространство в цилиндре обра­зуется при нахождении поршня в ВМТ и называется объ­емом камеры сгорания. Рабочий объем цилиндра и объем камеры сгорания составляют полный объем цилиндра. Сум­ма всех рабочих объемов цилиндров называется литражом двигателя и выражается в кубических сантиметрах. Отно­шение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия, которая является важным показателем двигателя. С повышением степени сжатия по­вышается экономичность и мощность двигателя.

Для выполнения основного рабочего такта, при котором происходит сгорание рабочей смеси и расширение газов, не­обходимо выполнить подготовительные такты: впуск горю­чей смеси, сжатие, и заключительный — выпуск отработавших газов. Таким образом, непрерывность работы двигателя дос­тигается совокупностью периодически повторяющихся в ци­линдре процессов — тактов, объединяющихся в рабочий цикл. Так как рабочий цикл осуществляется за четыре хода поршня, автомобильные двигатели называются четырехтактными.

Последовательность чередования тактов в рабочих цик­лах двигателей с внешним смесеобразованием такая же, как и в дизеле. Отличие состоит только в степени сжатия и спо­собе воспламенения рабочей смеси.

Впуск — поршень движется от ВМТ к НМТ. Открыт впус­кной клапан. Вследствие увеличения объема внутри цилин­дра создается разряжение и происходит заполнение цилинд­ра свежим зарядом горючей смеси.

Сжатие — поршень движется от НМТ к ВМТ. Впускной и выпускной клапаны закрыты. Объем над поршнем умень­шается. Рабочая смесь сжимается, благодаря чему улучша­ются испарение и перемешивание паров топлива с воздухом,

Рабочий ход (сгорание и расширение) — происходит вос­пламенение рабочей смеси от электрического разряда в дви- I ателях с внешним смесеобразованием или вследствие вы­сокой степени сжатия — в дизельных двигателях. Под длипепнгм расширяющихся газов поршень перемещается от ИМ Г i> НМТ. Ипускпой н выпускной клапаны закрыты. Вы­сокое давление пион, температура их достигает 9000°С.

Выпуск поршень двигается от НМТ к ВМТ. Открыт выпускной клапан. Происходит вытеснение отработавших газов из камеры сгорания цилиндра.