Электронная система впрыска топлива L - джетроник

   ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА  ВПРЫСКА ТОПЛИВА L - ДЖЕТРОНИК  

 

L-Джетроник (Рис. 4.1.) представляет собой не имеющую привода, электронно-управляемую систему впрыска с периодическим впрыском топлива во впускной трубопровод.

     Рис. 4.1. Общий  вид системы L-Джетроник: 1 - топливный бак; 2 - электрический топливный насос; 3 - топливный фильтр; 4 - распределительный трубопровод; 5 - регулятор давления; 6 - блок управления; 7 - форсунка впрыска; 8 - форсунка холодного пуска; 9 - винт регулировки частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу; 10 - датчик дроссельной заслонки; 11 - дроссельная заслонка; 12 - расходомер воздуха; 13 - блок реле; 14 - лямбда-зонд (только для определенных стран); 15 - датчик температуры двигателя; 16 - термореле; 17  - распределитель зажигания; 18 - заслонка дополнительного воздуха; 19 - регулировочный винт качества смеси на холостом ходу; 20 - аккумуляторная батарея; 21 - выключатель зажигания

В подсистеме подачи топлива  изменилась конструкция регулятора давления и форсунки впрыска, а также  появился новый элемент - распределительный  трубопровод. Иногда в магистраль слива  и (или) в магистраль подвода топлива  к форсунке холодного пуска (если имеется) устанавливают демпфер.

Распределительный трубопровод  имеет функцию накопителя. Его  объем достаточен для накопления порции топлива, впрыскиваемого за рабочий  цикл двигателя, чтобы устранить  колебания давления. Поэтому соединенные  с распределительным трубопроводом  форсунки впрыска находятся под  одинаковым давлением топлива. Кроме  того, распределительный трубопровод  допускает простой монтаж форсунок.

На конце распределительного трубопровода установлен регулятор  давления. Регулятор давления представляет собой мембранный перепускной регулятор, поддерживающий давление в зависимости  от типа системы 0,25 или 0,3 МПа. Он состоит  из металлического корпуса, разделенного мембраной на две полости: пружинную  для установки предварительно сжатой витой пружины, нагружающей мембрану и топливную.

При превышении установленного давления клапан, приводимый мембраной, открывает сливное отверстие, благодаря  чему лишнее топливо может без  давления сливаться в бак. Пружинная  полость регулятора давления связана  трубопроводом со впускным коллектором двигателя за дроссельной заслонкой. Это сделано для того, чтобы давление в системе топливоподачи не зависело от давления во впускном коллекторе, в этом случае при любом положении дроссельной заслонки падение давления на форсунках впрыска будет одинаково.

Форсунка впрыска 

Форсунки впрыска электромагнитные, открываются электрическими импульсами от блока управления. Форсунка впрыска (Рис. 4.2.) состоит из корпуса и  иглы распылителя с надетым на нее якорем электромагнита.

Рис.4.2. Форсунка впрыска: 1 - фильтр; 2 -обмотка электромагнита; З - якорь электромагнита; 4 - игла распылителя; 5 - электрический разъем

В корпусе находится обмотка  электромагнита и канал к игле распылителя. В обесточенном состоянии  игла распылителя прижата пружиной к ее седлу. Если на электромагнит  подается импульс тока, игла поднимается  примерно на 0,1 мм над седлом и топливо  выходит через калиброванную  кольцевую щель. Для более мелкого  распыливания топлива передний конец  иглы, входящий в отверстие распылителя, имеет специальную форму. Время  открытия и закрытия форсунки находятся  в диапазоне от 1 до 1,5 мс. Чтобы  обеспечить хорошее распыливание топлива  с малыми потерями на конденсацию, нужно  уменьшить площадь контакта струи  топлива со стенками впускного трубопровода. Определенный угол впрыска и определенное расстояние от форсунки до впускного клапана у каждого двигателя свои. Форсунки установлены на специальных кронштейнах, положение форсунки в кронштейне задается резиновыми деталями. Достигаемая таким образом теплоизоляция устраняет парообразование и способствует хорошему пуску горячего двигателя. Кроме того, благодаря резиновому кронштейну, форсунка защищена от сильной вибрации.

Существуют разные способы  электрического подключения форсунок к оконечным (усилительным) ступеням блока управления. Причина заключается  в том, что для ускорения открытия форсунки в первый момент на ее обмотку  подается ток большей силы (для  преодоления силы инерции иглы форсунки и силы сопротивления пружины), чем  для удержания форсунки в открытом состоянии (когда пружина уже  сжата). На более старых автомобилях (примерно до 1985 г.) между выходом  блока управления и обмоткой форсунок включались ограничивающие резисторы (по одному на каждую форсунку). Такие  резисторы объединялись в блок (один или два на двигатель) и включались в бортовую цепь электрооборудования. В этих блоках параллельно каждому  резистору включался еще и  конденсатор, благодаря этому, в  первый момент ток на форсунку поступал через конденсатор без ограничения, а когда конденсатор заряжался, ток на обмотку форсунки тек через  резистор и, благодаря этому, ограничивался. Блоки выполнялись неремонтопригодными. Поскольку эти блоки включались последовательно в цепь питания форсунок, то сгорание резисторов блоков приводило к тому, что катушки форсунок обесточивались, хотя были исправны.

На более новых автомобилях  ограничение силы тока в момент удержания  форсунок в открытом состоянии выполняется  оконечными ступенями блока управления. При таком способе управления форсунками внешние блоки ограничивающих резисторов отсутствуют.

Демпфер колебаний 

Демпфер колебаний (Рис.4.3.) устраняет  пульсации.

Рис.4.3. Демпфер колебаний: 1 - топливный патрубок; 2 - крепежная  шпилька; 3 - мембрана; 4 - пружина сжатия; 5 - корпус; 6 - регулировочный винт

Он устроен подобно  регулятору давления, за исключением  трубопровода, связывающего его с  впускным коллектором. Демпфер колебаний  уменьшает колебания давления в  сливном трубопроводе и таким  образом предотвращает пульсации  в системе подачи топлива. Пульсации  возникают из-за изменения давления при открытии и закрытии форсунок впрыска, форсунки холодного пуска  или регулятора давления.

 

 

2.1. Система управления 

С помощью измерительных  датчиков определяются параметры рабочего состояния двигателя и передаются в блок управления в виде электрических  сигналов. Измерительные датчики  и блок управления образуют систему  управления.

Основными измеряемыми параметрами  являются частота вращения коленчатого  вала двигателя и всасываемое  в двигатель количество воздуха. Зная эти два параметра, можно  определить количество воздуха, приходящееся на ход поршня, которое служит непосредственным критерием нагрузочного состояния  двигателя.

Часто приходится менять состав смеси в соответствии с изменившимися  условиями. Рассмотрим следующие рабочие  режимы: пуск холодного двигателя, прогрев, приспособление к изменяющейся нагрузке. Определение режимов холодного  пуска и прогрева двигателя осуществляется с помощью датчика температуры, посылающего в блок управления сигнал, соответствующий температуре двигателя. Для приспособления к изменяющейся нагрузке блок управления определяет нагрузочный диапазон с помощью  датчика положения дроссельной  заслонки (холостой ход, частичные нагрузки, полная нагрузка).

Чтобы оптимизировать процесс  движения, при дозировании топлива  могут быть учтены и другие нагрузочные  режимы и воздействия: переходная характеристика при разгоне, ограничение максимальной частоты вращения коленчатого вала и принудительный холостой ход, которые  определяются рассмотренными датчиками. При таких рабочих режимах  сигналы этих датчиков находятся  в определенном соответствии друг с  другом. Это соответствие распознается блоком управления и сигнал управления форсунками впрыска соответствующим образом меняется.

Определение частоты вращения коленчатого вала

Информация о частоте  вращения коленчатого вала и моменте  впрыска при контактной системе  зажигания поступает на блок управления L-Джетроник от контактов прерывателя, при бесконтактной системе от катушки зажигания, с вывода 1 или непосредственно с коленчатого вала.

Поступающие импульсы обрабатываются в блоке управления. Сначала они  проходят формирователь импульсов, который формирует импульсы прямоугольной  формы из поступающего сигнала. Прямоугольные  импульсы затем поступают на делитель частоты.

Делитель частоты таким образом преобразует частоту импульсов, определяемую порядком зажигания, что независимо от числа цилиндров на рабочий цикл приходится два импульса. Начало импульса соответствует началу впрыска топлива форсункой. Таким образом, за один оборот коленчатого вала каждая форсунка впрыскивает топливо один раз, независимо от положения впускного клапана. При закрытом клапане топливо остается на нем и при следующем открытии клапана сдувается воздухом в камеру сгорания. Длительность впрыска зависит от количества воздуха и частоты вращения коленчатого вала. Имеются системы, в которых впрыск топлива производится не всеми форсунками одновременно, а группами (две-три форсунки) для того, чтобы приблизить момент впрыска топлива к моменту открытия соответствующего впускного клапана.

 

Измерение количества воздуха 

Всасываемое двигателем количество воздуха является параметром для  определения его нагрузочного состояния.

Измерение количества воздуха  учитывает все изменения в  двигателе, обусловленные его сроком службы, такие как износ, отложение  нагара в камерах сгорания, изменения  фаз газораспределения. Так как  воздух перед тем как попасть в двигатель проходит расходомер, его сигнал при разгоне опережает момент фактического попадания воздуха в цилиндр. Благодаря этому имеется возможность заранее дозировать большее количество топлива, в результате достигается желаемое обогащение смеси при разгоне.

Расходомер воздуха 

Принцип действия основывается на измерении силы, с которой поток  всасываемого воздуха действует  на напорную заслонку, преодолевая  возвратное действие пружины. Заслонка отклоняется таким образом, чтобы, с учетом профиля канала измерителя, обеспечивалось увеличение проходного сечения с ростом количества воздуха. Изменение освобождающегося проходного сечения в зависимости от положения  напорной заслонки выбирается таким, чтобы  обеспечивалось логарифмическое соотношение  между углом напорной заслонки и  количеством всасываемого воздуха. Благодаря этому, при малых количествах  воздуха, когда требуется большая  точность, чувствительность расходомера  воздуха (рис. 4.4., рис. 4.5.) велика. Чтобы  уменьшить влияние колебаний  в системе впуска, вызываемых тактами  впуска отдельных цилиндров, на положение  напорной заслонки, с ней жестко соединена компенсационная заслонка. Колебания давления действуют одновременно на напорную и компенсационную заслонки. Момент, действующий на напорную заслонку уравновешивается моментом, действующим на компенсационную заслонку, поэтому колебания давления не влияют на результат измерений. Угловое положение напорной заслонки преобразуется потенциометром в электрическое напряжение. Потенциометр включен таким образом, чтобы снимаемое с него напряжение было обратно пропорционально количеству воздуха. Напорный контакт выдает сигнал в схему безопасности, по которому она судит о том, работает двигатель или нет (при работающем двигателе напорная заслонка будет отклонена), если зажигание включено, а двигатель не работает (ситуация, возможная при аварии, в этом случае могут быть повреждены трубопроводы подачи топлива), топливный насос не включится, что предотвратит подачу топлива в двигатель. Для регулирования состава смеси на холостом ходу имеется встроенный обводной канал, через который небольшое количество воздуха обходит дроссельную заслонку.

    Рис .4.4. Расходомер воздуха (воздушная часть): 

1 - компенсационная заслонка; 2 - демпфирующий объем; З - обводной канал; 4 - напорная заслонка; 5 - винт регулировки состава смеси на холостом ходу

Рис.4.5. Расходомер воздуха (электрическая часть): 

1 - зубчатый венец для  предварительного натяжения пружины; 2 - возвратная пружина; 3 - скользящая  дорожка потенциометра; 4 - керамическая  плата с сопротивлениями и  проводящими дорожками; 5 - кронштейн  ползунка; 6 - ползунок; 7 - напорный контакт 

 

 

Несмотря на попытки устранить  колебания напорного диска или  напорной заслонки расходомера воздуха  из-за колебаний давления во впускном тракте, они все же присутствуют и вносят погрешности в результаты измерений. Поэтому появились другие типы расходомеров воздуха, лишенные указанных  недостатков. Система LH-Джетроник имеет расходомер воздуха, в котором измерительным элементом является подогреваемая металлическая нить или керамическая пластина, по степени охлаждения которой блок управления судит об изменении объемного расхода воздуха (в основном автомобили, изготовленные в Европе). На такой измерительный элемент не влияют колебания во впускном трубопроводе, а изменение плотности всасываемого воздуха влияет на охлаждение нити, следовательно не нужен высотный корректор. Если нить обдувается разреженным воздухом, ее охлаждение уменьшается, что свидетельствует об уменьшенном объемном расходе, и, в результате, дозируется меньше топлива.

Система LU-Джетроник (в основном автомобили, изготовленные в США) имеет ультразвуковой расходомер воздуха. Расходомер устроен следующим образом: в патрубке забора воздуха имеется завихритель, создающий завихрения воздушного потока. Перпендикулярно к направлению воздушного потока ультразвуковой генератор, установленный на патрубке, пускает ультразвуковые волны, улавливаемые приемником. Завихрения воздушного потока изменяют частоту пускаемых волн, по изменению которой система судит об изменении объемного расхода воздуха. Пульсации давления во впускном трубопроводе и изменение плотности всасываемого воздуха также не вносят существенных погрешностей в процесс измерений.

2.2. Задатчик частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу

В системе впрыска L-Джетроник может применяться задатчик, конструкция которого отличается от описанного в подразделе 3.2.

Задатчик частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу (Рис. 4.6.) имеет две обмотки и ограниченый угол поворота 90 °. Закрепленная на валу якоря поворотная

 

 

 

Рис.4.6. Задатчик частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу: 1 - электрический разъем; 2 - корпус; 3 - постоянный магнит; 4 - якорь; 5 - обводной воздушный канал дроссельной заслонки; 6 - заслонка регулирования частоты вращения