Инжекторная система
1.Основы функционирования электронной системы управления подачей топлива.
Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из следующих фаз. Фаза всасывания, во время которой поршень опускается вниз, и через открытый впускной клапан, топливно-воздушная смесь поступает в цилиндр. Во время следующей фазы происходит сжатие рабочей смеси. После воспламенения происходит рабочий ход поршня, во время которого энергия сгорания топлива передается двигателю. Во время выпуска через открытый выпускной клапан происходит выброс продуктов сгорания топливной смеси. Для правильной работы бензинового двигателя требуется определенное соотношение между количествами поступающего топлива и воздуха. Соотношение 14.7:1 теоретически является наиболее оптимальным по критерию полного сгорания и называется коэффициентом избытка воздуха =1. Назначением электронной системы впрыска топлива является поддержание этого соотношения в пропорции, наиболее соответствующей температурным условиям, нагрузке на двигатель, достаточной динамике разгона, требованиям экономичности и экологии. Электронная система позволяет точно соизмерять количество подаваемого топлива с режимом и нагрузкой двигателя, гибко реагировать на изменение условий эксплуатации автомобиля.
Наиболее распространенной является многоточечная система впрыска топлива. В этой системе топливо в каждый цилиндр поступает через свою форсунку,которая распыляет бензин непосредственно перед впускным клапаном соответствующего цилиндра. Центральный впрыск (CFI)- это система, при которой форсунка подает топливо по оси диффузора перед дроссельной заслонкой. Механические системы дозированной подачи топлива в данной работе не рассматриваются.
Применение данных систем обеспечивает следующие преимущества.
1.Снижение расхода топлива. Получение информации о режимах работы двигателя (например, частота вращения, температура, положение дроссельной заслонки, нагрузка и т.п.) делает возможным точное согласование функционирования системы и соответствие подачи топлива потребности в нем двигателя.
2.Увеличение мощности двигателя. Достигается за счет лучшего наполнения цилиндров, мелкодисперсного распыления топлива и оптимальной геометрии впускного коллектора, оптимальной установки угла опережения зажигания, соответствующего рабочему режиму двигателя.
3.Улучшение динамических свойств автомобиля. Система впрыска обладает достаточным быстродействием для незамедлительного реагирования на изменение нагрузки. Подача топлива непосредственно к впускному клапану с распылением под большим давлением резко снижает пленкообразование, улучшает параметры топливно-воздушной смеси, что увеличивает динамический момент двигателя и мощность на коленвале.
4.Улучшение холодного пуска и прогрева двигателя. Оптимальные дозировка топлива и величина холостого хода (ХХ) в зависимости от температуры и частоты вращения двигателя позволяет достичь быстрого запуска двигателя и возрастания частоты вращения.
5.Снижение токсичности отработанных газов. Вследствие оптимальности топливно-воздушной смеси, а также, приме¬нения датчиков параметров выхлопных газов, система управления не допускает работу двигателя на переобогащенной топливно-воздушной смеси.
При запуске холодного двигателя требуется обогащение топливной смеси из-за недостаточного перемешивания всасываемого воздуха с топливом, усиленного пленкообразования, низкой кондиции холодного двигателя, что реализуется использованием форсунки холодного старта или значитель¬ным увеличением времени открывания форсунки. После пуска двигателя при низких температурах топливно-воздушная смесь обогащается путем подачи дополнительного топлива до тех пор, пока не повысится температура в камере сгорания и не улучшится смесеобразование в цилиндрах. Дополнительно, за счет обогащенной смеси достигается больший крутящий момент на коленвале мотора.
При частичных нагрузках (ХХ, сброс оборотов), главным критерием для количества подаваемого топлива, является минимальный расход топлива.
При полностью открытой дроссельной заслонке, двигатель должен достичь максимального крутящего момента, и поэтому смесь обогащается до a=0.85-0.9.
При ускорении, т.е. быстром открывании дроссельной заслонки, кратковременно происходит обеднение топливной смеси вследствие ограниченной способности топлива к испарению при повышении давления во впуск¬ном коллекторе. Для компенсации этого применяется кратковременное, неадекватное показаниям датчика потока воздуха, увеличение времени или частоты открывания форсунок, а также увеличение давления подачи топлива (для того, чтобы разница давления во впускном коллекторе и давления подачи была постоянной).
При движении на принудительном ХХ, т.е. при закрытии дроссельной заслонки и достаточно высокой частоте вращения двигателя, подача топлива практически прекращается. При уменьшении частоты вращения ниже заданного порога подача топлива возобновляется. Данный режим позволяет снижать расход топлива и токсичность выхлопных газов.
2. Описание системы электронного впрыска топлива бензиновых двигателей.
Электронный блок управления (ECU) выполнен в виде микропроцессорного контроллера, осуществляющего функции управления режимами работы двигателя в зависимости от показаний электронных датчиков автомобиля. На основании полученной информации ECU вырабатывает сигналы управления форсунками и другими исполнительными устройствами. Электронные компоненты блока смонтированы на печатной плате и помещены в металлический корпус, расположенный в автомобиле в месте, мало подверженном воздействию влаги и пыли. Использование микросхем средней степени интеграции и микропроцессоров позволяет значительно увеличить надежность системы, хотя и предъявляет повышенные требования к квалификации обслуживающего персонала. На значительной части автомобилей имеется диагностический разъем, с помощью которого можно считать некоторые параметры работы системы впрыска топлива и коды самодиагностики.
Электронные датчики информируют ECU о следующих параметрах:
- положение замка зажигания;
- положение распредвала;
- частота вращения двигателя;
- положение рычага переключения передач (для А/Т);
- положение переключателей кондиционера, габаритов;
- напряжение бортовой сети;
- температура двигателя;
- температура и количество воздуха, поступающего в двигатель;
- положение дроссельной заслонки;
- напряжение датчика содержания кислорода (Лямбда - зонд);
- напряжение датчика детонации;
- абсолютное давление (разрежение) во впускном коллекторе;
- напряжение датчика холостого хода (ХХ).
Некоторые системы используют дополнительные датчики и исполнительные устройства:
- датчик атмосферного давления (для учета изменения содержания кислорода на разных высотах относительно уровня моря);
- датчик детонации
- форсунка холодного пуска;
- датчик ВМТ.
3. Описание назначения и принципа работы основных узлов системы впрыска топлива.
Система подачи топлива предназначена для подачи необходимого количества топлива в двигатель при различных режимах работы. Для этого бензин нагнетается из топливного бака насосом через топливный фильтр к распределителю с электромагнитными форсунками. Форсунки, под воздействием импульсов напряжения, впрыскивают топливо дозированными порциями во впускной коллектор. Часть топлива через регулятор давления поступает обратно в бак, который поддерживает постоянной разность давления на форсунках (обычно 300 кРа). Иногда в топливную систему встраивается демпфер для гашения нежелательных пульсаций давления.
Топливный насос высокого давления с электрическим приводом непрерывно нагнетает бензин из топливного бака. Он может быть, встроен не¬посредственно в топливный бак (погружной) или расположен снаружи (магистральный). Создаваемое насосом давление - до 600 кРа.
Топливный фильтр. Загрязнения в топливе и баке могут негативно сказываться на работоспособности форсунок, топливного насоса. Поэтому топливная система обязательно оснащена топливным фильтром высокого давления (пористость не более 10 мкм). Перед насосом установлен т.н. первичный топливный фильтр.
Регулятор давления в топливной системе. Количество поступающего во впускной коллектор топлива должно определятся только временем открывания форсунки (Tf). Поэтому разница между давлением во впускном коллекторе (Рвп.) и в топливной системе, (Рт.) должна оставаться постоянной. Вакуумный регулятор, управляемый разрежением впускного коллектора, поддерживает эту разницу постоянной (расположен в топливной магистрали). Обычно давление в топливной системе составляет 220...260 кРа с вакуумом и 250...300 кРа - без.
Электромагнитная форсунка предназначена для дозированной подачи топлива во впускной коллектор двигателя. Количество топлива определяется длительностью управляющих импульсов и давлением в топливной системе. Активное сопротивление форсунок колеблется от единиц до десятков Ом.
Датчик количества воздуха. Датчик установлен между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой. Он производит измерение количества воздуха, поступающего в двигатель. Показания датчика определяют количество топлива поступающего в цилиндры. Обычно в корпусе датчика есть воздушный обходной канал переменного сечения для регулировки содержания СО. Чаще всего используются датчики флюгерного и анемометрического типа(MAF). При использовании анемометрического датчика, основными датчиками нагрузки являются положение потенциометра датчика дроссельной заслонки и разрежение во впускном коллекторе.
Датчик разрежения во впускном коллекторе (MAP) предназначен для измерения абсолютного давления во впускном коллекторе. Он представляет собой мембрану, которая, деформируясь, изменяет сопротивление. Так как ток ЭБУ, протекающий через датчик, является величиной постоянной, то изменение сопротивления вызывает изменение выходного напряжения датчика в зависимости от абсолютного давления. Диапазон значений выходного напряжения определяется типами системы впрыска топлива и двигателя.
Назначение обоих датчиков информировать ECU о количестве воздуха, поступающего во впускной коллектор.
Датчик положения дроссельной заслонки определяет ее состояние и угол поворота. Этот датчик информирует ECU о режимах работы двигателя (холостой ход, частичная или полная нагрузка) для определения алгоритма управления топливной системой (расположен на блоке дроссельной заслонки). Различают два типа датчиков: - контактный (обычно, используется совместно с датчиком количества воздуха (MAF) или разрежения во впускном коллекторе); - потенциометрический (для датчиков MAP).
Датчики частоты вращения и положения. Положение поршня в цилиндре является основным для определения момента подачи искры и топлива. Для определения этих моментов времени используется датчик положения (обычно он расположен в трамблере). Возможно применение отдельного датчика.
Т.к. существует параметр угол опережения зажигания, зависящий от частоты вращения, то ЭБУ должен получать значения частоты вращения в каждый момент времени. Это реализуется с помощью датчика частоты (он также расположен в трамблере).
Напряжение аккумуляторной батареи.
Время срабатывания и отпускания электромагнитной форсунки зависит от величины подводимого напряжения. Если во время работы двигателя возникают колебания напряжения бортовой сети, то ЭБУ корректирует погрешности срабатывания изменением времени открывания форсунки.
Катализатор.Как известно, трёхкомпонентный катализатор производит нейтрализацию («доработку» до безвредного состояния) CO, NОx и CH. Он состоит из керамического каркаса, который имеет слой из металлов, чаще всего платины и родия. При прохождении выхлопных газов через керамику, как и любой катализатор, эти хим. элементы не участвуя непосредственно в химической реакции, ускоряют химический процесс нейтрализации. Использование бензина, содержащего тетраэтилсвинец, пассивирует их активную поверхность, что резко снижает эффективность процесса каталитической обработки выхлопных газов.
Необходимость в проверке состояния катализатора возникает при следующих симптомах. "Тупость" машины после некоторой скорости, причем прогрессирующая в сторону уменьшения той скорости, при которой наблюдается описываемое. Невозможность достижения скорости, которая ранее для данного авто была доступна. Т.е. машина не едет 160, потом 140, и т.д. (цифры условные).Проверка заключается в снятии катализатора, визуального осмотра "на просвет", оценки степени "забитости". Размер сот в катализаторах примерно 1.5х1.5 мм и длине 100 и более мм. Двигатель начинает "кушать" масло, не сразу слишком много и, до определенного момента, владелец с этим мирится, но процесс ухудшения пропускной способности уже пошел... Крайнее состояние-это когда двигатель перестанет заводится. Проверки всего, что можно проверить даёт "All is O'k", и только после "освобождения" выпускного коллектора двигатель заводится... Механизм, я думаю, понятен - это ухудшение пропускной способности выхлопной системы, и как следствие, ухудшение вентиляции цилиндров.
Одной из причин выхода из строя катализатора является применение этилированного бензина. Свинец, который входит октаноповышающих добавок, образует с платиной катализатора твердые растворы.
При возникновении в инжекторной системе неисправности, необходимо провести диагностику её датчиков и исполнительных устройств. Желательно провести считывание кодов самодиагностики и компьютерную диагностику инжекторной системы и проверить следующие параметры:
-состояние воздушного фильтра;
-начальный угол опережения зажигания;
-состояние вакуумного и центробежного корректоров опережения зажигания;
-давление в топливной системе;
-состояние Лямбда-зонда;
-топливный фильтр и состояние топливной системы;
-датчик положения дроссельной заслонки;
-датчик потока воздуха или разрежения;
-разрежение во впускном коллекторе(отсутствие т.н. "подсоса"" воздуха и герметичность вакуумной системы);
-крышку и ротор трамблера, состояние свечей, свечных проводов и наконечников;
-клапан-регулятор ХХ;
-время открывания форсунок на ХХ и их исправность;
-датчики температуры двигателя и воздуха для ECU;
-компрессию в цилиндрах;
-форсунку холодного пуска и её датчик температуры;
-термостат;
-датчики положения и вращения;
-клапаны компенсации нагрузки (гидроусилителя, света, кондиционера);
-регулировка содержания СО и ХХ;
-состояние ремня ГР и "правильность установки "меток" системы ГР.;
-состояние выхлопной системы (катализатора);
-исправность системы вентиляции картерных газов;
-правильность регулировки клапанов.
Наверняка, из практики ремонта этот и без того обширный список может быть пополнен.
Хочется напомнить Вам, инжекторная система управления топливом, не побоюсь этих слов, нежная и чуткая система, нарушать регулировки которой без соответствующей диагностики, навыков, повода, не стОит… Подход «давай покрутим, – может быть станет лучше» еще как-то можно объяснить для «мастеров» (в конце концов, Ваш автомобиль для них чужой), но на своей ласточке просто что-то крутить (даже из лучших побуждений) не следует.
