При отличии одной или обеих
входных переменных (т.е. О и N) от дискретных
значении, записанных в ПЗУ, блок управления
производит интерполяцию. После определения
т6аэ производится коррекция этой величины,
если это необходимо по условиям работы
двигателя. Как уже говорилось выше, условия
работы двигателя могут быть самыми различными.
Поэтому для приготовления смеси необходимого
состава длительность управляющего импульса
необходимо уменьшать или увеличивать.
Рассмотрим несколько основных режимов
и условий работы двигателя: 1. Пуск холодного
двигателя. В большинстве блоков управления
расчет длительности управляющих импульсов
тупр на этом режиме осуществляется по
отдельной ветви программы. В этом случае
тупр зависит только от величины сопротивления
датчиков температуры охлаждающей жидкости
и всасываемого воздуха — с понижением
температуры значение тупр увеличивается,
а также от числа оборотов, сделанных коленчатым
валом после начала прокрутки стартером.
Пусковой режим считается завершенным
при достижении значения частоты вращения
300+500 мин- 1 .
На автомобилях 70+80-х
годов, имевших несовершенные
форсунки и блоки управления,
для дополнительного обогащения
смеси при пуске холодного
двигателя использовались пусковые
форсунки. Работа такой форсунки
в большинстве случаев не связана
с блоком управления. Форсунка
активируется подачей напряжения
через специальный термовременной
выключатель или реле. В более совершенных
системах (например, LH2.4 фирмы BOSCH, устанавливаемых
на автомобилях VOLVO 240/740/940) пусковая форсунка
включается выходным каскадом блока управления.
На автомобилях, выпускаемых в настоящее
время, пусковая форсунка устанавливается
крайне редко. 2. Прогрев после пуска. Как
только частота вращения коленчатого
вала превысит заданный в памяти порог
(400+600 мин- 1), начинается работа процессора
по основной ветви программы. Кроме того,
блок управления учитывает также и время,
прошедшее после пуска. 3. Движение с постоянной
скоростью при полностью прогретом двигателе
(частичные нагрузки). 4. Движение с полностью
открытой дроссельной заслонкой (полная
нагрузка). Это так называемый "мощностной
режим". Значение а на этом режиме - примерно
0,85+0,88, т.е. смесь обогащается. Информацию
о необходимости перехода на мощностной
состав смеси блок управления получает
от датчика положения дроссельной заслонки.
5. Ускорение. На этом режиме также происходит
кратковременное увеличение ТуПГ, в зависимости
от скорости и степени открытия дроссельной
заслонки. Учитывается также и температура
охлаждающей жидкости (чем ниже температура,
тем больше степень обогащения). 6. Торможение
двигателем. В этом случае работа блока
управления осуществляется по специальной
ветви программы. Длительность импульсов
ТуПр становится равной нулю, т.е. форсунки
отключаются при выполнении следующих
условий: 1. Дроссельная заслонка закрыта;
2. Частота вращения коленчатого вала более
1200+1300 мин- 1 (в зависимости от типа двигателя).
При падении оборотов до значения 1000+1200
мин- 1 подача топ- пива форсунками вновь
возобновляется.
Рассмотрим теперь, каким
образом происходит синхронизация
работы форсунок. В электронных
системах распределенного впрыска
используются три метода управления
форсунками - одновременный, групповой
и синфазный (последовательный).
При одновременной схеме впрыска
все форсунки (обычно эта схема
применяется для четырех цилиндровых
двигателей) соединяются параллельно
и управляются от одного выходного
ключа. Для выравнивания качества
смесеобразования по цилиндрам
впрыск топлива каждой форсункой
осуществляется один раз за
один оборот коленчатого вала
четырехтактного двигателя. При
групповом методе форсунки объединяются
в N групп по п форсунок в каждой
группе. В пределах одной группы форсунки
также соединены параллельно, каждая группа
форсунок управляется от соответствующего
вывода блока управления. В этом случае
при поступлении на группу форсунок управляющего
импульса от блока управления впрыск топлива
осуществляется одновременно всеми форсунками
данной группы.
Использование одновременного
и группового методов получило
самое широкое распространение,
поскольку при впрыскивании топлива
в зону над впускным клапаном
момент впрыска не оказывает
решающего воздействия на мощностью
характеристики двигателя. Синхронизация
импульсов управления форсунками при
одновременном и групповом впрыске, как
правило, осуществляется по импульсам
управления коммутатором системы зажигания.
Более прогрессивным прежде всего с точки
зрения уменьшения токсичности и всё чаще
применяемым в последние годы является
метод последовательного или фазированного
впрыска (Sequential Fuel Injection или SFI). В этом случае
момент подачи управляющего импульса
на форсунку каждого цилиндра увязывается
с моментом открытия впускного клапана
в этом цилиндре и даже может изменяться
в зависимости от режима работы двигателя.
Такая схема сложней и дороже, требует
более совершенного блока управления,
однако обеспечивает лучшие характеристики
работы двигателя, особенно на неустановившихся
режимах. При пуске холодного двигателя,
а также в случае перехода системы в резервный
режим работы ("limp home") управление
форсунками в системах SFI, как правило,
осуществляется по одновременному принципу.
3.2.3. Механические и электромеханические
системы распределенного впрыска
Такие системы разработаны
и серийно выпускаются исключительно
фирмой BOSCH. Они устанавливались
на автомобилях MERCEDES-BENZ, BMW, AUDI, VOLKSWAGEN,
VOLVO, ROLLS-ROYCE и др. в 70- и 80-е годы.
Базовым вариантом является система
K-Jetronic. Основой системы является дозатор-распределитель
топлива, выполняющий функции измерения
расхода воздуха, дозирования топлива
и его распределения по индивидуальным
форсункам. Так же, как и в электронных
системах, топливо из бензобака 1 засасывается
бензонасосом 7 и под давлением подается
к дозатору-распределителю по топливопроводу
3. Для очистки топлива используется фильтр
тонкой очистки 4. Кроме этого, в подающую
магистраль включен специальный аккумулятор
6, обеспечивающий сохранение необходимого
давления в системе после остановки двигателя,
что необходимо для стабильного пуска
горячего двигателя. Давление в системе
(обычно 0,55+0,65 МПа) поддерживается регулятором
давления 21, перепускающим излишки топлива
обратно в бак по топливопроводу 22. В отличие
от систем дискретного действия системы
К- и КЕ- Jetronic не обладают возможностью
цикловой подачи — распыливание топлива
форсунками осуществляется непрерывно
как только давление в системе превысит
величину давления открытия форсунок,
т.е. 0,30+0,45 МПа.
Однако и в этих
системах весь процесс дозирования
топлива целесообразно разделить
на две составляющие — базовое
дозирование и его коррекция
в зависимости от режима и
условий работы двигателя. Базовое
дозирование топлива (стационарные
режимы на прогретом двигателе)
осуществляется следующим образом.
Воздух, засасываемый цилиндрами
двигателя, пройдя через воздушный
фильтр, отклоняет напорный диск
расходомера 15, жестко сидящий на подвижном
рычаге 5. Рычаг, установленный на оси 2,
в свою очередь воздействует на плунжер
16. перемещающийся внутри специального
цилиндра с радиально расположенными
дозирующими отверстиями 19, выполненными
в виде щелей. Существует две разновидности
расходомеров — с нисходящим и восходящим
потоком воздуха (см. рис. 3.63).
При использовании
обоих типов расходомеров увеличение
потока воздуха (увеличение нагрузки)
вызывает перемещение плунжера
вверх, а следовательно и увеличение
сечений дозирующих отверстий. Число дозирующих
отверстий равно числу цилиндров двигателя.
Топливо подаваемое к дозатору-распределителю,
пройдя через дозирующие отверстия и специальные
дифференциальные клапаны 13 по трубопроводам
14 направляется к форсункам 15, расположенным,
как и в электронных системах, в специальных
гнездах в тепе впускного коллектора,
над впускнымиклапанами. Таким образом,
увеличение расхода воздуха, проходящего
через горловину расходомера, вызывает
увеличение потока топлива, направляемого
к форсункам. Благодаря конструктивным
решениям в системе в широком диапазоне
от малых до умеренных нагрузок обеспечивается
практически линейная зависимость между
расходом воздуха и количеством топлива,
впрыскиваемым форсунками, что позволяет
поддерживать состав смеси примерно постоянным.
Для осуществления
такой линейной зависимости необходимо
устранить одно препятствие. Депо
в том, что при изменении
сечений дозирующих отверстий
меняется также и перепад давления
между внутренней и внешней
кромками дозирующего отверстия.
Для поддержания постоянства
перепада давления на дозирующих
отверстиях, т.е. между точками А
и Б служатдифференциальные клапаны.
В этом случае количество топлива, подаваемого
к форсункам, определяется только площадью
дозирующих отверстий, т.е. положением
плунжера. Число дифференциальных клапанов
равно числу цилиндров двигателя. Каждый
дифференциальный клапан состоит из нижней
и верхней камеры, разделённых специальной
диафрагмой. В центре верхней камеры над
диафрагмой расположен канал выхода топлива
к форсунке. Все нижние камеры сообщаются
между собой, давление в них постоянно
и определяется регулятором давления
(это давление называется системным). Верхние
камеры изолированы друг от друга. В каждой
верхней камере расположена пружина, ее
давление на диафрагму равно примерно
0,01 МПа.
При изменении положения
плунжера изменяется площадь
дозирующих отверстий, а, следовательно,
и количество топлива, поступающее
в верхние камеры. Это приводит
к изменению прогиба диафрагмы
и перепада давления между
ее верхней кромкой (т.е. седлом
клапана) и выходным каналом.
Таким образом, поддерживается
постоянство перепада давления
на кромке дозирующего отверстия.
Величина этого перепада определяется
воздействием пружины и также
равна 0,01 МПа. Рассмотрим, как
происходит коррекция состава
смеси на различных режимах
работы двигателя. Обогащение
состава смеси при пуске холодного
двигателя и постепенное возвращение
на нормальный состав (а = 1) при
последующем прогреве в системе
K-Jetronic осуществляется посредством изменения
давления на верхнюю часть дозирующего
плунжера. Эти функции возложены на регулятор
прогрева или регулятор управляющего
давления (противодавления). При низкой
температуре охлаждающей жидкости биметаллическая
пружина 4, воздействуя на шток 2, отклоняет
диафрагму 6 вниз, увеличивая таким образом
перепуск топлива от верхней части дозирующего
плунжера обратно в бензобак. В этом случае
давление топлива над плунжером понижается,
плунжер перемещается вверх, количество
топлива, поступающего к форсункам, увеличивается
(обогащение смеси).Так как сразу после
начала прокрутки стартером коленчатого
вала двигателя на подогревающую спираль
5 подается напряжение, биметаллическая
пружина 4 начинает постепенно перемещаться
вверх, что приводит к уменьшению количества
перепускаемого через регулятор топлива,
а следовательно, к увеличению давления
на верхнюю часть дозирующего плунжера,
его опусканию и уменьшению площади дозирующих
отверстий. Таким образом, по мере прогрева
двигателя осуществляется постепенное
изменение состава топливовоздушной смеси
от богатого к нормальному. Этот процесс
отражают характеристики регулятора прогрева.
Однако регулятор прогрева в полной мере
не может обеспечить необходимый для пуска
холодного двигателя состав смеси (при
температуре -20°С требуемое отношение
воздух/ топливо может достигать значений
= 1:1). Дополнительное обогащение смеси
при пуске холодного двигателя достигается
впрыскиванием топлива через дополнительную
пусковую форсунку.
Пусковая форсунка
по конструкции является электромагнитной.
Устанавливается она таким образом,
чтобы впрыскиваемое топливо
попадало в общую для всех
цилиндров зону впускного коллектора.
Напряжение питания к пусковой
форсунке в большинстве моделей
подводится через специальный
термовременной выключатель 11, вворачиваемый
в рубашку охлаждения головки цилиндров.
После пуска холодного двигателя происходит
быстрый нагрев биметаллической пластины
термовыключателя и отключение пусковой
форсунки. При пуске прогретого двигателя
пусковая форсунка не работает, так как
температура корпуса термовыключателя
достаточно высока и его контакты разомкнуты.
Однако в некоторых конструкциях двигателей
(AUDI, VOLVO) даже при горячем пуске требуется
подача дополнительного количества топлива.
Это осуществляется путем дискретного
включения пусковой форсунки специальным
импульсным реле. Рассмотренный выше регулятор
прогрева, но более совершенной конструкции,
выполняет также функцию дополнительного
обогащения состава смеси при полностью
открытой дроссельной заслонке или при
использовании турбонаддува. Как видно,
внутренняя полость регулятора связана
с задроссельным пространством вакуумной
трубкой. Если нагрузка на двигатель невелика,
давление за дроссельной заслонкой меньше
атмосферного, и нижняя диафрагма регулятора
занимает крайнее верхнее положение. При
больших нагрузках давление в полости
регулятора сравнивается или даже превышает
(на двигателях с наддувом) атмосферное.
Тогда диафрагма со штоком перемещается
вниз, чтоприводит к увеличению перепуска
топлива через каналы 5 и 6 и уменьшению
давления на верхнюю часть дозирующего
плунжера. Таким образом происходит приготовление
смеси мощностного состава.
Обогащение смеси при
резких ускорениях автомобиля
происходит автоматически, за
счет эффекта "overswing" (т.е. перебег,
перескок), смысл которого заключается
в том, что при резком открытии дроссельной
заслонки напорный диск расходомера за
счет инерции перемещается на значительно
большую величину, чем это происходит
при плавном наборе скорости. Так как перемещение
рычага напорного диска однозначно определяет
и перемещение дозирующего плунжера, происходит
впрыскивание дополнительного количества
топлива, что приводит к необходимому
обогащению состава смеси и достижению
хороших динамических качеств автомобиля.
Система KE-Jetronic является модификацией
системы К- Jetronic.. В своей основе она повторяет
конструкцию базовой системы К- Jetronic и
не отличается от нее принципом базового
дозирования топлива (прогретый двигатель
- установившиеся режимы, плавные ускорения).
Коррекция состава смеси на остальных
режимах в корне отличается от применяемого
в базовой системе K-Jetronic принципа изменения
давления на верхнюю часть плунжера. В
системе KE-Jetronic давление на верхнюю часть
плунжера постоянно и равно системному
(обычно 0,5+0,6 МПа). Коррекция состава смеси
осуществляется посредством изменения
перепада давления на дозирующих отверстиях
за счет изменения давления в нижних камерах
дозатора-распределителя. Как видно, количество
топлива, поступающего в нижние камеры,
определяется положением металлической
мембраны так называемого электрогидравлического
регулятора давления.
Так как на работающем
двигателе происходит непрерывное
удаление топлива из нижних
камер через калиброванное отверстие
обратно в бензобак, давление
в нижних камерах, а, следовательно,
положение диафрагм дифференциальных
клапанов и перепад давления
на дозирующих отверстиях будет
определяться количеством топлива,
подаваемого в нижние камеры,
т.е., в конечном итоге, положением
мембраны. В свою очередь, это
положение зависит от величины
и направления тока, протекающего
по обмоткам регулятора. Величина
тока задается электронным блоком
управления на основании сигналов
нескольких датчиков. При пуске
холодного двигателя блок управления
увеличивает значение тока регулятора
до 80.120 мА, что приводит к уменьшению
давления в нижних камерах,
а следовательно к обогащению топливной
смеси. Конкретное значение тока зависит
только от сопротивления датчика температуры
охлаждающей жидкости. Дополнительное
обогащение смеси, так же как и в системе
K-Jetronic, осуществляется за счет использования
пусковой форсунки.
После запуска происходит
быстрое уменьшение значения
тока, протекающего по обмоткам
регулятора, до 20+30 мА, а затем постепенное
его уменьшение, адекватное времени,
прошедшему после начала пуска
и уменьшению сопротивления датчика
температуры охлаждающей жидкости.
Давление в нижних камерах
возрастает, состав смеси приближается
к нормальному. При достижении двигателем
температуры 60+80°С значение тока становится
равным нулю и электрогидравлический
регулятор практически не оказывает влияния
на работу системы (это утверждение не
распространяется на версии системы KE-Jetronic
с ^-регулированием, особенно при наличии
т.н. контура адаптации). Обогащение смеси
при ускорении, так же, как и в системе
К-Jetronic, осуществляется за счет эффекта
"overswing". Для улучшения динамических
качеств автомобиля при движении на непрогретом
двигателе в системе KE-Jetronic обеспечивается
дополнительное обогащение смеси, зависящее
от скорости открьпия дроссельной заслонки,
а точнее - от скорости перемещения напорного
диска расходомера. Это постигается кратковременным
увеличением на 5+30 мА тока через обмотки
электрогидравлического регулятора. Величина
тока определяется блоком управления
на основании величины сопротивления
датчика температуры охлаждающей жидкости
и скорости изменения выходного напряжения
датчика положения напорного диска расходомера.
Этот датчик представляет собой потенциометр
и закрепляется на оси рычага напорного
диска.