Система питания инжекторных двигателей

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.

 

Преимущества и недостатки инжекторов

Широкое распространение двигателей с инжекторной системой подачи топлива обусловлено их неоспоримыми преимуществами:

- Автоматическое изменение режима  работы двигателя в зависимости  от текущих условий;  
- Отсутствие необходимости производить какие-либо ручные настройки;  
- Экономичность (потребление топлива до 20% ниже, чем у карбюраторных моторов);  
- Соответствие высоким экологическим требованиям;  
- Простой запуск двигателя (опять же из-за автоматической регулировки режима работы).

Однако ничто не дается просто так, и инжекторные двигатели имеют ряд недостатков:

- Сложность и относительно высокая  стоимость;  
- Низкая ремонтопригодность узлов системы подачи топлива — некоторые детали проще выбросить, чем ремонтировать;  
- Повышенные требования к качеству и составу топлива;  
- Обслуживание и ремонт может проводиться только специалистами с применением специальных инструментов и приборов;  
- Зависимость от напряжения питания бортовой сети (в ряде систем отключение аккумулятора и вовсе делает работу двигателя невозможной).

Но преимущества инжекторных двигателей преобладают над недостатками, что и обеспечило их широчайшее распространение во всем мире.

 

ПУСК ДВИГАТЕЛЯ

 

Существенной особенностью эксплуатации инжекторного двигателя является операция пуска: установите рычаг автоматической коробки передач в положение "P" (PARK) или "N" (нейтраль). В любом другом положении рычага цепь питания стартера разомкнута и пуск двигателя невозможен (в целях безопасности). При необходимости рестарта двигателя в движении используйте положение "N" (нейтраль). На некоторых машинах, оснащенных ручной коробкой передач, перед пуском двигателя необходимо нажать на педаль сцепления, при ненажатой педали сцепления цепь питания стартера разомкнута.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ!

Не нажимайте на педаль акселератора (газа) при пуске двигателя. Компьютер сам обеспечит требуемую подачу топлива в зависимости от температуры.

Поверните ключ в положение START, после пуска двигателя верните ключ в положение RUN. Компьютерная система выберет необходимый режим работы двигателя для его прогрева и затем установит обороты холостого хода.

Если пуск двигателя не произошел, через приблизительно пятнадцать секунд повторите попытку.

Если двигатель не завелся или завелся и сразу остановился, возможная причина - избыток бензина в цилиндрах двигателя. Попробуйте нажать педаль акселератора до упора ее в пол, и удерживая ее включите стартер на три секунды, если двигатель завелся и вновь остановился - повторите попытку, удерживая стартер включенным в течение 5-7 секунд.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ!

Включение стартера более чем на 15 секунд может привести к глубокому разряду аккумуляторной батареи, сокращению ее срока службы, перегреву и повреждению стартера.

Сложность системы управления инжекторным двигателем предполагает боґльшую вероятность возникновения различных неисправностей. Тем не менее разработчиками и конструкторами предусмотрены меры к сохранению работоспособности двигателя при выходе из строя многих из датчиков и, в некоторых случаях, даже при выходе из строя самого компьютера. Однако неисправность любого из датчиков или элементов компьютера может в значительной степени ухудшить топливную экономичность, снизить мощность, затруднить пуск.

В случае обнаружения неисправности бортовой компьютер предпринимает, определенные его программой, меры для обеспечения работоспособности двигателя и включает сигнальную лампу SERVICE ENGINE SOON.

Диагностика и устранение неисправностей системы управления требуют высокой квалификации обслуживающего персонала и наличия диагностического компьютера. Тем не менее в таких машинах предусмотрена возможность самодиагностики с помощью бортового компьютера.

Инжекторные двигатели очень чувствительны к качеству бензина. На приборной панели таких машин присутствует надпись UNLEADED FUEL ONLY (только неэтилированный бензин). Использование этилированных бензинов приводит к преждевременному выходу из строя катализатора. Примеси, засоряющие бензин, ухудшают распыляющие свойства инжекторов и нарушают дозирование, некоторые из примесей могут привести к выходу из строя бензонасоса. Заправляйте машину только высококачественным бензином. Периодически меняйте топливный фильтр и производите промывку системы специальными присадками в бензин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ИСТОРИЯ

 

Применение систем впрыска в автомобилестроении

Впрыск топлива в автомобилестроении начал применяться с 1951 года, когда механической системой непосредственного впрыска бензина производства западногерманской фирмы Bosch был оснащён двухтактный двигатель микролитражного купе 700 Sport, выпущенного небольшой фирмой Goliath из Бремена. В 1954 году появилось легендарное купе Mercedes-Benz 300 SL («Крыло чайки»), двигатель которого оснащался аналогичной механической системой впрыска Bosch. Тем не менее, до эпохи появления дешёвых микропроцессоров и введения в странах Запада жёстких требований к экологической безопасности автомобилей идея инжекторного впрыска популярностью не пользовалась и только с конца 1970-х их массовым внедрением занялись все ведущие мировые автопроизводители.

Первой серийной моделью с электронным управлением системы впрыска бензина стал седан Rambler Rebel («Бунтарь») 1957 модельного года, который выпускала фирма Nash, входившая в качестве отделения в состав концерна AMC. Нижневальная V-образная «восьмерка» Rebel объёмом 5,4 л в карбюраторном варианте развивала 255 л.с., а в заказной версии Electrojector уже 290 л.с. Разгон до 100 км/ч у такого седана занимал менее 8 с.

К концу первого десятилетия 21 века системы распределённого и прямого электронного впрыска практически вытеснили карбюраторы на легковых и легких коммерческих автомобилях.

 

 

ВЫВОДЫ

 

В данной работе мы охватили большой спектр материала, касательно систем питания двигателей внутреннего сгорания. Эта работа была посвящена двигателям, системой питания которых служит впрыск бензина. Мы также узнали, что впрыск бензина является не такой и новой главой развития в мире двигателей. То, что впрыск бензина под давлением стали разрабатывать тогда, когда и сам двигатель внутреннего сгорания.