Система питания двигателя с впрыском топлива. Система курсовой устойчивости

Слово injector в переводе с английского означает «форсунка». Первые системы питания, использовавшие принцип впрыска, появились в конце XIX века, однако из-за сложной конструкции и отсутствия должных систем управления не нашли широкого применения. Вновь о системах впрыска вспомнили в 1960-х годах. Тогда они были исключительно механическими, затем им на смену пришли современные системы впрыска с электронным управлением. Эти системы в зависимости от количества форсунок и места впрыска топлива делятся на одноточечные (моновпрысковые) и многоточечные (в них каждый цилиндр имеет персональную форсунку, впрыскивающую топливо во впускной коллектор в непосредственной близости от впускного клапана конкретного цилиндра).

В состав топливной системы  входят: установленный в задней части  автомобиля (под подушкой заднего  сиденья) топливный бак с адсорбером на активированном угле, топливопроводы, электрический топливный насос, а также электронная система последовательного впрыска, управляемая блоком управления. Запас топлива показывается водителю на панели приборов. На бензиновом двигателе пары бензина собираются в адсорбере и подаются в камеры сгорания двигателя.

Существенное влияние  на расход топлива оказывает стиль  вождения автомобиля. Несколько советов по разумному обращению с педалью газа:

После запуска двигателя сразу же трогайтесь с места, даже если это происходит на морозе;

При остановке автомобиля на время более на 40 с, выключите  двигатель;

Двигайтесь всегда на максимально высокой передаче;

При движении на большие  расстояния по возможности поддерживайте  равномерную скорость. Избегайте  движения на высоких скоростях. Управляйте автомобилем осмотрительно. Без надобности не тормозите;

Не перевозите не автомобиле излишний груз. Если багажник не используется, снимите  его с крыши;

Проверяйте давление воздуха в  шинах. Не допускайте чрезмерного снижения давления.

Функциональные схемы систем впрыска, схемы вакуумных соединений и расположение компонентов систем управления двигателем

Функциональная схема системы впрыска двигателей 119 и 104 (показан двигатель 119)

 

40 — Диафрагменный  регулятор давления  
55 — Топливный фильтр  
60 — Вакуумное устройство  
74 — Охладитель топлива  
75 — Топливный бак  
76 — Вентиляционный клапан  
77 — Угольный адсорбер паров бензина  
89 — Клапан EGR (левый на двигателе 120)  
89а — Правый клапан EGR на двигателе 120  
98 — Демпферное пневматическое устройство переключения на повышающую передачу  
125 — Воздушный насос  
126 — Клапан отсечки подмешивания воздуха в выпускной коллектор  
127 — Обратный клапан подмешивания воздуха в выпускной коллектор (левый на двигателе 120)  
127а — Обратный клапан подмешивания воздуха в правый, на двигателе 120, выпускной коллектор  
128 — Обратный клапан (разрежение)  
135 — Обратный клапан (создание разрежения)  
136 — Вакуумная камера  
156 — Выпускной коллектор  
158 — Каталитический преобразователь  
A1е26 — Контрольная лампа отказов (MIL/»Проверьте двигатель»)  
A9 — Компрессор К/В  
A16 — Датчики детонации (KS)  
A16g1 — Левый датчик детонации KS  
A16g2 — Правый датчик детонации KS  
B2/2, B2/3 — Термометрический датчик измерения массы воздуха (MAF)  
B11/2 — 4-контактный датчик температуры охлаждающей жидкости (ECT)  
B11/7 — Датчик температуры всасываемого воздуха (IAT)  
B11/9 — Левый датчик ECT  
B17/5 — Левый датчик IAT на двигателе 120  
B17/6 — Правый датчик IAT на двигателе 120  
B17/7 — Датчик температуры всасываемого воздуха (IAT)

G3/2 — Подогреваемый  лямбда-зонд (левый на двигателе  120)  
G3/4 — Правый подогреваемый лямбда-зонд на двигателе 120  
K17 — Реле системы подмешивания воздуха в выпускной коллектор  
K27 — Реле топливного насоса  
K27/1 — Левое реле топливных насосов 1 и 2 на двигателе 120  
K27/2 — Правое реле топливных насосов 1 и 2 на двигателе 120  
L5 — Датчик положения коленчатого вала (CKP)  
L5/1 — Датчик положения распределительного вала (CMP)  
L5/2 — Левый датчик CMP на двигателе 120  
L5/3 — Правый датчик CMP на двигателе 120  
L5/4 — Левый датчик CKP на двигателе 120  
L5/5 — Правый датчик CKP на двигателе 120  
M3m1 — Топливный насос 1  
M3m2 — Топливный насос 2  
M16/1 — Исполнительное устройство акселерации (привод дроссельной заслонки)  
M16/3 — Левый привод дроссельной заслонки на двигателе 120  
M16/4 — Правый привод дроссельной заслонки на двигателе 120  
N1/3 — Блок управления системы зажигания EZL/AKR  
N1/4 — Левый блок управления системы зажигания на двигателе 120  
N1/5 — Правый блок управления системы зажигания на двигателе 120  
N3/1 — ECM  
N3/2 — Левый ECM на двигателе 120  
N3/3 — Правый ECM на двигателе 120  
N4/1 — Блок управления акселерацией (привод дроссельной заслонки)  
N4/3 — Блок управления системы стабилизации оборотов холостого хода (IAC)/темпостата  
N16/1 — Стабилизатор напряжения  
N59 — Диагностический модуль (калифорнийские модели)

 

Моновпрыск направляет подготовленную смесь во впускной коллектор. В этом он схож с карбюратором. На современных транспортных средствах работой инжекторов и моновпрысков управляют электронные процессоры. Они контролируют работу каждого цилиндра.

Рассмотрим устройство простейшей инжекторной системы (рис. 2.18). Она  включает в себя следующие элементы:

- электрический бензонасос;

- регулятор давления;

- электронный блок управления;

- датчики угла поворота дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости и количества оборотов коленчатого вала;

- инжектор.

Во впрысковой системе  питания используют двухступенчатый  неразборный электрический бензонасос роторно-роликового типа. Его устанавливают  в топливном баке. Такой насос  подает топливо под давлением  свыше 280 кПа.

Регулятор давления поддерживает необходимую разницу давлений между топливом в форсунках и воздухом во впускном коллекторе. Он выполнен в виде мембранного клапана, установленного на топливной рампе. При повышении нагрузки двигателя этот регулятор увеличивает давление топлива, подаваемого к форсункам, а при снижении — уменьшает, возвращая избыток топлива по сливной магистрали в бак.

Электронный блок управления (компьютер) - «мозг» системы впрыска  топлива. Он обрабатывает информацию от датчиков и управляет всеми элементами системы питания. В него непрерывно поступают сведения о напряжении в бортовой сети автомобиля, его скорости, положении и количестве оборотов коленчатого вала, положении дроссельной заслонки, массовом расходе топлива, температуре охлаждающей жидкости, наличии детонации, содержании кислорода в выхлопе. Используя эту информацию, блок управляет подачей топлива, системой зажигания, регулятором холостого хода, вентилятором системы охлаждения, адсорбером системы улавливания паров бензина (в качестве адсорбера применяется активированный уголь), системой диагностики и т. д.

При возникновении неполадок  в системе электронный блок управления предупреждает о них водителя с помощью контрольной лампы Check Engine (этот индикатор может быть выполнен как в виде указанной надписи, так и в виде пиктограммы с изображением двигателя). В его оперативной памяти сохраняются диагностические коды, указывающие места возникновения неисправностей. Специалисты с помощью определенных манипуляций или специального считывающего устройства могут получить информацию об этих кодах и быстро обнаружить неполадки.

Датчик положения дроссельной  заслонки размещен на дроссельном патрубке и связан с осью дроссельной заслонки. Он представляет собой потенциометр. При нажатии на педаль газа поворачивается дроссельная заслонка и увеличивается напряжение на выходе датчика.

Обрабатывая эту информацию, электронный блок управления корректирует подачу топлива в зависимости  от угла открытия дроссельной заслонки (то есть в зависимости от того, насколько  сильно вы нажмете на педаль газа).

Датчик температуры охлаждающей жидкости — это термистор, то есть резистор, сопротивление которого зависит от температуры: при низкой температуре он имеет высокое сопротивление, а при высокой температуре — низкое. Датчик расположен в потоке охлаждающей жидкости двигателя. Электронный блок управления измеряет падение напряжения на датчике и таким образом определяет температуру охлаждающей жидкости. Эту температуру он постоянно учитывает, управляя работой большинства систем.

Датчик положения коленвала (индуктивный) координирует работу форсунок. С его помощью блок управления, получив информацию о положении коленчатого вала и соответственно о тактах двигателя, дает сигнал на срабатывание конкретной форсунки, которая в нужный момент подает распыленное топливо к соответствующему цилиндру.

Системы впрыска современных  автомобилей, в отличие от простейшего  инжектора, оборудуют целым рядом  дополнительных устройств и датчиков, улучшающих работу двигателя: лямбда-зондом, каталитическим нейтрализатором, датчиками  детонации и температуры впускного воздуха и т. д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Система курсовой устойчивости

 

Систему ЭКУ можно  рассматривать как расширенный  вариант антиблокировочной системы тормозов (АБС). Многие узлы объединены с системой АБС, но, вдобавок к её компонентам, ЭКУ требует наличия таких компонентов, как датчик положения руля и акселерометр, следящий за реальным поворотом автомобиля. При несоответствии показаний акселерометра показаниям датчика поворота руля, система применяет торможение одного (или нескольких) из колёс машины для того, чтобы предотвратить начинающийся занос.

Срабатывает ESC в опасных  ситуациях, когда возможна или уже  произошла потеря управляемости автомобилем. Путем притормаживания отдельных колес система стабилизирует движение. Она вступает в работу, когда на большой скорости при прохождении поворота передние колеса сносит с заданной траектории в направлении действия сил инерции, то есть по радиусу большему, чем радиус поворота. ESC в этом случае притормаживает заднее колесо, идущее по внутреннему радиусу поворота, придавая автомобилю большую поворачиваемость и направляя его в поворот.

Одновременно с притормаживанием колес ESC снижает обороты двигателя. Если при прохождении поворота происходит занос задней части автомобиля, ESC активизирует тормоз левого переднего колеса, идущего по наружному радиусу поворота. Таким образом, появляется момент противовращения, исключающий боковой занос. Когда скользят все четыре колеса, ESC самостоятельно решает, тормозные механизмы каких колес должны вступить в работу. Время реакции ESC — 20 миллисекунд. Работает система на любых скоростях и в любых режимах движения.

Данная система пока является наиболее эффективной системой безопасности. Она способна компенсировать ошибки водителя, нейтрализуя и исключая занос, когда контроль над автомобилем уже потерян, однако её возможности ограничены: если радиус поворота слишком мал или скорость в повороте превышает допустимые границы, никакая программа стабилизации не поможет.

В 1987 году Mercedes-Benz и BMW представили первые системы контроля тяги (противобуксовочные системы). В 1990 году Mitsubishi выпустила в Японии автомобиль марки Diamante (Sigma), оснащенный новой активной электронной системой контроля тяги и курсовой устойчивости, где впервые эти две системы были интегрированы в одну (названная TCL).

BMW совместно с Robert Bosch GmbH и Continental Automotive Systems разработали систему, уменьшающую крутящий момент, передаваемый двигателем колесу, для предотвращения заноса и применили её в модельном ряду BMW 1992 года. С 1987 по 1992 года, Mercedes-Benz and Robert Bosch GmbH совместно разрабатывали систему электронного контроля устойчивости автомобиля и назвали её «Elektronisches Stabilitätsprogramm» (ESP).

История Mercedes-Benz А-класса. Система ESP была создана в 1995 году, но заявить о себе ей удалось только через два года, когда дебютировал первый компактный Mercedes-Benz А-класса. При его проектировании были допущены серьёзные ошибки, которые привели к тому, что новая модель имела склонность к опрокидыванию даже на не очень высокой скорости при выполнении маневров типа «переставка» («лосиный» тест, объезд препятствия).

В Европе разразился скандал; продажи автомобилей Mercedes-Benz А-класса были приостановлены, уже проданные  машины — отозваны для устранения недостатков. Перед инженерами компании встала задача: как, не перепроектируя заново автомобиль и сохранив его потребительские качества, решить проблему повышения устойчивости. Эта задача была решена в значительной степени за счет установки с февраля 1998 года соответствующим образом настроенной системы ESP.

Главный контроллер ESP — это два микропроцессора, каждый из которых имеет по 56 КБ памяти. Система позволяет считывать и обрабатывать значения, выдаваемые датчиками скорости вращения колес с 20-миллисекундным интервалом. Помимо А-класса, система ESP является стандартным оборудованием для Mercedes S-класса, E-класса и других. На автомобилях фирмы Daimler-Chrysler применяются системы ESP от лидера в данной области — фирмы Bosch. Системы ESP производства Bosch используют также фирмы Alfa-Romeo, BMW, Volkswagen, Audi, Porsche и другие.

Пока Швеция проводит кампании по информированию общественности и продвижению использования  систем ЭКУ, другие страны законодательно утверждают необходимость их использования.

Обязательное оснащение  автомобилей электронной системой устойчивости вводится, с:

- 1 января 2010 года в Израиле уже стала обязательной.

- 1 сентября 2011 год в Канаде, для всех новых пассажирских автомобилей.

- 1 ноября 2011 года в Австралии, для всех пассажирских автомобилей.

- с ноября 2011 года в Евросоюзе, для всех продаваемых автомобилей.

- c 2011 года в США, для всех пассажирских автомобилей, весом менее 4536 кг (10 000 фунтов).

  Последствия применения. Эксперты называют систему ЭКУ самым важным изобретением в сфере автомобильной безопасности после ремней безопасности. Она обеспечивает водителю лучший контроль над поведением автомобиля, следя за тем, чтобы он перемещался в том направлении, куда указывает поворот руля. По данным американского Страхового института дорожной безопасности (IIHS) и Национального управления безопасностью движения на трассах NHTSA (США), примерно одна треть смертельных аварий могла бы быть предотвращена системой ЭКУ, если бы ей были оснащены все автомобили.