Конструкция и работа системы впрыска

Топлива «Мопо- Jetronic».

 

Впервые система центрального одноточечного импульсного впрыска топлива для бензиновых двигателей легковых автомобилей была разработана фирмой BOSCH в 1975 году. Эта система получила название «Mono-Jetronic» (Monojet - одиночная струя) и была установлена на автомобиле «Volkswagen». Система является одной из разновидностью системы «L - Jetronic» (рис.1), имеющая один центральный инжектор. Эта система обеспечивает электронный прерывистый впрыск бензина в приёмный коллектор. Распределение топлива в отдельные цилиндры происходит как в двигателях с карбюратором. Воздух всасывается двигателем через воздушный фильтр и попадает в устройство впрыска. В корпусе впрыскивающего устройства находится управляемая, как и в карбюраторе гибким тросом, дроссельная заслонка.

Рисунок 1. Системы впрыска топлива «Моnо - Jetronic».

Угол открытия дроссельной заслонки, как и в системах «L - Jetronic», фиксируется потенциометром и служит датчиком её положения. В зависимости от мгновенного значения частоты вращения коленвала двигателя, блок управления определяет количество всасываемого воздуха. Система «Mono – Jetronic» и топлива здесь менее точное и определяется только положением дроссельной заслонки, температу­рой всасываемого воздуха и частотой вращения коленчатого вала. Устройство, определяющее положение дроссельной заслонки, пред­ставляет собой не выключатель с контактами (холостого хода, частичной нагрузки, полной нагрузки), а потенциометр, который информирует электронный блок управления о положении заслон­ки в данный момент времени. Таким образом основное дозирование топлива, осуществляется, по трем параметрам: положению дроссельной заслонки, темпера­туре всасываемого воздуха и частоте вращения коленчатого вала двигателя. Корректировка дозирования при холодном пуске и прогреве осуществляется электронным блоком управления но импульсам получаемым от датчиков температуры всасываемого воздуха, охлаждаемой жидкости и потенциометра дроссельной заслонки. Корректировка по токсичности отработавших газов идет по сигналам лямбда-зонда. Изменение дозирования происходит за счет увеличения или уменьшении времени впрыска при постоянном давлении впрыска.

ЭБУ сглаживает колебания напряжения бортовой сети и осуществляет регулировку холостого хода. Регулировка холостого хода достигается вращением дроссельной заслонки специ­альным

 

 

электродвигателем. При этом увеличивается или уменьшается количество воздуха в зависимости от отклонения мгновенного значе­ния частоты вращения коленчатого вала от номинального значения, заложенною в память электронного блока управления. ЭБУ воспринимается и скорость вращения дроссельной заслонки. При режиме ускорения рабочая смесь обогащается.

Рисунок 2. Упрощенная схема системы впрыска

Топлива «Моnо - Jetronic».

1 - 7 - входные датчики:

- ДМВ - момента впрыска;

- ДПД - положения дросселя;

- ДТВ - температуры воздуха;

- ДТД - температуры двигателя;

- ДОД - оборотов двигателя;

- ВК - концевой выключатель

сервопривода;

- КД концентрации кислорода;

Электромагнитный

соленоид ЦФВ;

Установочное место

для ДТВ;

10 - сетчатый топливный

фильтр;

11 - запорный клапан ЦФВ;

12 - распылительное сопло;

На рис. 2 показана упрощенная функциональная схема системы «Mono-Jetronic». Электронный блок управления (ЭБУ) работает от входных датчиков (1-7), которые фиксируют текущее состояние и режим работы двигателя. По совокупности сигналов от этих датчиков и с использованием информации из трехмерной характеристики впрыска в ЭБУ вычисляются начало и продолжительность открытого состояния центральной форсунки (15). На основании расчетных данных в ЭБУ формируется электроимпульсный сигнал (S) управления для ЦФВ. Этот сигнал воздействует на обмотку (8) магнитного соленоида форсунки, запорный клапан (11) которой открывается, и через распылительное сопло (12) бензин принудительно под давлением 1,1 бар в топливоподающей магистрали (19) распыляется во впускной коллектор через открытую дроссельную заслонку (14). При заданных размерах диафрагмы дроссельной заслонки и калиброванного сечения распылительного сопла массовое количество пропущенного в цилиндры воздуха определяется степенью открытия дроссельной заслонки, а массовое количество впрыснутого в воздушный поток бензина - продолжительностью открытого состояния форсунки и подпорным (рабочим) давлением в топливоподающей магистрали (19).

Для того чтобы бензин сгорал полностью и наиболее эффективно, массы бензина и воздуха в ТВ-смеси должны находиться в строго определенном соотношении, равном 1/14,7 (для высокооктановых сортов бензина). Такое соотношение называется стехиометрическим, и ему соответствует коэффициент, а избытка воздуха, равный единице. Коэффициент, α = МД/М0, где М0 - количество массы воздуха, теоретически необходимой для полного сгораний данной порции бензина, а М4 - масса фактически выгоревшего воздуха.

Отсюда ясно, что в любой системе впрыска топлива обязательно должен иметься измеритель массы воздуха, впущенного в цилиндры двигателя при всасывании.

В системе «Mono-Jetronic» масса воздуха рассчитывается в ЭБУ по показаниям двух датчиков (см. рис.3): температуры всасываемого воздуха (ДТВ) и положения дроссельной заслонки (ДПД). Первый расположен непосредственно на пути воздушного потока в верхней

 

части центральной форсунки впрыска и представляет собой миниатюрный полупроводниковый термистор, а второй является резистивным потенциометром, движок которого насажен на поворотную ось (ПДЗ) дроссельной заслонки. Так как конкретному угловому положению дроссельной заслонки соответствует строго определенное объемное количество пропущенного воздуха, то дроссельный потенциометр выполняет функцию расходомера воздуха. В системе «Mono-Jetronic» он является также датчиком нагрузки двигателя.

Но масса всасываемого воздуха в значительной степени зависит от температуры. Холодный воздух более плотный, а значит, более тяжелый. По мере повышения температуры плотность воздуха и его масса уменьшаются. Влияние температуры учитывается датчиком ДТВ (см. рис. 4).

Датчик ДТВ температуры всасываемого воздуха, как полупроводни-ковый термистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, изменяет величину резистивности от 10 до 2,5 кОм при изменении температуры от (-30 до +20)°С. Сигнал датчика ДТВ используется только в таком температурном диапазоне. При этом базовая продолжительность впрыска бензина корректируется с помощью ЭБУ в интервале 20...0%. Если температура всасываемого воздуха выше +20°С, то сигнал датчика ДТВ блокируется в ЭБУ и датчик не используется. Сигналы от датчиков положения дроссельной заслонки (ДПД) и температуры всасываемого воздуха (ДТВ) в случаях их отказов дублируются в ЭБУ сигналами датчиков частоты вращения (ДОД) и температуры охлаждающей жидкости (ДТД) двигателя.

По рассчитанному в ЭБУ объему воздуха, а также по сигналу о частоте вращения двигателя, который поступает от датчика числа оборотов системы зажигания, определяется требуемая (базовая) продолжительность открытого состояния центральной форсунки впрыска. Так как подпорное давление Р, в топливо подающей магистрали (ПБМ) постоянно (для «Mono-Jetronic» Рт = 1...1,1 бар), а пропускная способность форсунки задана суммарным сечением отверстий распылительного сопла, то время открытого состояния форсунки однозначно определяет количество впрыснутого бензина. Момент впрыска сигнал от датчика ДМВ обычно задается одно-временно с сигналом на воспламенение ТВ-смеси от системы зажигания (через 180° поворота коленвала для четырех цилиндрового ДВС).

Таким образом, при электронном управлении процессом смесеобразования обеспечение высокой точности дозировки впрыскиваемого бензина в измеренное количество массы воздуха

является легко решаемой задачей, но, в конечном счете, точность дозирования определяется не электронной автоматикой, а точностью изготовления и функциональной надежностью входных датчиков и форсунки впрыска.

В ЭБУ системы «Mono-Jetronic» имеется микропроцессор МКП (рис.2) с постоянной и оперативной памятью (блок 3У). В постоянную память «зашит»" эталонная трехмерная характеристика впрыска (ТХВ). Эта характеристика в какой-то мере подобна трехмерной характеристике зажигания, но отличается тем, что ее выходным параметром является не угол опережения зажигания, а время (продолжительность) открытого состояния центральной форсунки впрыска. Входными координатами характеристики ТХВ являются частота вращения двигателя, (сигнал поступает от контроллера системы зажигания) и объем всасываемого воздуха (рассчитывается микропроцессором в ЭБУ впрыска). Эталонная характеристика ТХВ несет в себе опорную (базовую) информацию о стехиометрическом соотношении бензина и воздуха в ТВ-смеси при всех возможных режимах и условиях работы двигателя. Эта информация выбирается из памяти ЗУ в микропроцессор ЭБУ по входным координатам характеристики ТХВ (по сигналам датчиков ДОД, ДПД, ДТВ) и корректируется по сигналам от датчика температуры охлаждающей жидкости (ДТД) и кислородного датчика (КД).

Любая система впрыска в своей топливоподающей подсистеме обязательно содержит замкнутое топливное кольцо, которое начинается от бензобака и заканчивается там же. Сюда входят: бензобак ББ, электробензонасос ЭБН, фильтр тонкой очистки топлива ФТОТ, распределитель топлива РТ (в системе «Mono-Jetronic» - это централь-ная форсунка впрыска) и регулятор давления РД, работающий по принципу стравливающего клапана при превышении заданного рабочего давления в замкнутом кольце (для системы «Mono-Jetronic» 1..1,1 бар).

Замкнутое топливное кольцо выполняет три функции:

- с помощью регулятора давления поддерживает требуемое постоянное рабочее давление для распределителя топлива;

- с помощью подпружиненной диафрагмы в регуляторе давления сохраняет некоторое остаточное давление (0,5 бар) после выключения двигателя, благодаря чему не допускается образование паровых и воздушных пробок в топливных магистралях при остывании двигателя;

- обеспечивает охлаждение системы впрыска за счет постоянной циркуляции бензина по замкнутому контуру.