Система с Электронным Впрыском Бензина|АвтоЦентр

menu
person

Система с Электронным Впрыском Бензина

В системе центрального впрыска подача смеси и ее распределение по цилиндрам осуществляются внутри впускного коллектора (рис. 2.64).

Наиболее современная система распределенного впрыска топлива отличается тем, что во впускном тракте каждого цилиндра устанавливается отдельная форсунка, которая в определенный момент впрыскивает дозированную порцию бензина на впускной клапан соответствующего цилиндра. Бензин, поступивший в цилиндр, испаряется и перемешивается с воздухом, образуя горючую смесь. Двигатели с такими системами питания обладают лучшей топливной экономичностью и пониженным содержанием вредных веществ в отработавших газах по сравнению с карбюраторными двигателями.

Работой форсунок управляет электронный блок управления (ЭБУ) (рис. 2.63), представляющий собой специальный компьютер, который получает и обрабатывает электрические сигналы от системы датчиков, сравнивает их показания со значениями, хранящимися в памяти компьютера, и выдает управляющие электрические сигналы на электромагнитные клапаны форсунок и другие исполнительные устройства. Кроме того, ЭБУ постоянно проводит диагностику системы впрыска топлива и при возникновении неполадок в работе предупреждает водителя с помощью контрольной лампы, установленной в щитке приборов. Серьезные неполадки записываются в памяти блока управления и могут быть считаны при проведении диагностики.

Схема системы распределенного впрыска

Рис. 2.65. Схема системы распределенного впрыска топлива Motronic: 1 — подача топлива; 2 — поступление воздуха; 3 — дроссельная заслонка; 4 — впускной трубопровод; 5 — форсунки; 6 — двигатель

 

Система питания с распределенным впрыском имеет следующие составные части: 

  • — система подачи и очистки топлива; 
  • — система подачи и очистки воздуха;
  • — система улавливания и сжигания паров бензина;
  • — электронная часть с набором датчиков;
  • — система выпуска и дожигания отработавших газов.

Система подачи топлива состоит из топливного бака, электрического бензонасоса, топливного фильтра, трубопроводов и топливной рампы, на которой установлены форсунки и регулятор давления топлива.

Погружной электрический топливный насос

 

Погружной электрический топливный насос

 

Погружной электрический топливный насос

 

 

Погружной электрический топливный насос

 

Погружной электрический топливный насос

Рис. 2.66. Погружной электрический топливный насос: а — топливозаборник с насосом; б — внешний вид насоса; варианты исполнения насосной секции: в — шестеренчатая; г — роликовая; д — пластинчатая; e — схема работы насосной секции роторного типа (1 — корпус; 2 — зона всасывания; 3 — ротор; 4 — зона нагнетания; 5 — направление вращения)

 

Топливная рампа пятицилиндрового двигателя

Рис. 2.67. Топливная рампа пятицилиндрового двигателя с установленными на ней форсунками, регулятором давления и штуцером для контроля давления

Электробензонасос (обычно роликовый) может устанавливаться как внутри бензобака (рис. 2.66), так и снаружи. Бензонасос включается с помощью электромагнитного реле. Бензин засасывается насосом из бака и одновременно омывает и охлаждает электродвигатель насоса. На выходе из насоса имеется обратный клапан, который не позволяет топливу вытекать из напорной магистрали при выключенном бензонасосе. Для ограничения давления служит предохранительный клапан.

Поступающее от бензонасоса топливо, под давлением не менее 280 кПа проходит через топливный фильтр тонкой очистки и поступает к топливной рампе. Фильтр имеет металлический корпус, заполненный бумажным фильтрующим элементом.

Рампа (рис.2.67) представляет собой полую конструкцию, к которой крепятся форсунки и регулятор давления. Рампа крепится болтами к впускному трубопроводу двигателя. На рампе также устанавливается штуцер, который служит для контроля давления топлива. Штуцер закрыт резьбовой пробкой для предохранения от загрязнения.

Форсунка (рис. 2.68) имеет металлический корпус, внутри которого расположен электромагнитный клапан, состоящий из электрической обмотки, стального сердечника, пружины и запорной иглы. В верхней части форсунки расположен небольшой сетчатый фильтр, предохраняющий распылитель форсунки (имеющий очень маленькие отверстия) от загрязнения. Резиновые кольца обеспечивают необходимое уплотнение между рампой, форсункой и посадочным местом во впускном трубопроводе. Фиксация форсунки на рампе осуществляется с помощью специального зажима. На корпусе форсунки имеются электрические кон такты для подключения электрического разъема. Регулирование количества топлива, впрыскиваемого форсункой, осуществляется изменением длины электрического импульса, подаваемого на контакты форсунки.

Электромагнитные форсунки

Рис. 2.68. Электромагнитные форсунки бензинового двигателя: слева — GM, справа — Bosch

 

Регулятор давления топлива

Рис. 2.69. Регулятор давления топлива: 1 — корпус; 2 — крышка; 3 — патрубок для вакуумного шланга; 4 — мембрана; 5 — клапан; А — топливная полость; Б — вакуумная

 

Пластмассовый впускной трубопровод

Рис. 2.70. Пластмассовый впускной трубопровод с ресивером и дроссельным патрубком

Регулятор давления топлива (рис. 2.69) служит для изменения давления в рампе, в зависимости от разрежения во впускном трубопроводе. В стальном корпусе регулятора расположен подпружиненный игольчатый клапан, соединенный с диафрагмой. На диафрагму, с одной стороны воздействует давление топлива в рампе, а с другой разрежение во впускном трубопроводе. При увеличении разрежения, во время прикрытия дроссельной заслонки, клапан открывается, излишки топлива сливаются по сливному трубопроводу обратно в бак, а давление в рампе уменьшается.

В последнее время появились системы впрыска, в которых отсутствует регулятор давления топлива. Например, на рампе двигателя V8 автомобиля Land Rover Range Rover нет регулятора давления, и состав горючей смеси обеспечивается только работой форсунок, получающих сигналы от электронного блока.

Система подачи и очистки воздуха состоит из воздушного фильтра со сменным фильтрующим элементом, дроссельного патрубка с заслонкой и регулятором холостого хода, ресивера и выпускного трубопровода (рис. 2.70).

Ресивер должен иметь достаточно большой объем, для того чтобы сглаживались пульсации поступающего в цилиндры двигателя воздуха.

Дроссельный патрубок закреплен на ресивере и служит для изменения количества воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. Изменение количества воздуха осуществляется с помощью дроссельной заслонки, поворачиваемой в корпусе с помощью тросового привода от педали «газа». На дроссельном патрубке установлены датчик положения дроссельной заслонки и регулятор холостого хода. В дроссельном патрубке имеются отверстия для забора разрежения, которое используется системой улавливания паров бензина.

В последнее время конструкторы систем впрыска начинают применять электропривод управления, когда между педалью «газа» и дроссельной заслонкой нет механической связи (рис. 2.71). В таких конструкциях на педали «газа» устанавливаются датчики ее положения, а дроссельная заслонка поворачивается шаговым электродвигателем с редуктором. Электродвигатель поворачивает заслонку по сигналам компьютера, управляющего работой двигателя. В таких конструкциях не только обеспечивается четкое выполнение команд водителя, но и имеется возможность влиять на работу двигателя, исправляя ошибки водителя, действием электронных систем поддержания устойчивости автомобиля и других современных электронных систем обеспечения безопасности.

Дроссельная заслонка с электрическим приводом

Рис. 2.71. Дроссельная заслонка с электрическим приводом обеспечивает возможность управления двигателем по проводам

 

 

Индуктивные датчики

Рис. 2.72. Индуктивные датчики положения коленчатого и распределительного валов


Датчик положения дроссельной заслонки представляет собой потенциометр, ползунок которого соединен с осью дроссельной заслонки. При повороте дросселя, изменяется электрическое сопротивление датчика и напряжение его питания, которое является выходным сигналом для ЭБУ. В системах электропривода управления дроссельной заслонкой используется не меньше двух датчиков, чтобы компьютер мог определять направления перемещения заслонки.

Регулятор холостого хода служит для регулировки оборотов коленчатого вала двигателя на холостом ходу путем изменения количества воздуха, проходящего в обход закрытой дроссельной заслонки. Регулятор состоит из шагового электродвигателя, управляемого ЭБУ, и конусного клапана. В современных системах, имеющих более мощные компьютеры управления работой двигателя, обходятся без регуляторов холостого хода. Компьютер, анализируя сигналы от многочисленных датчиков, управляет длительностью поступающих к форсункам импульсов электрического тока и работой двигателя на всех режимах, в том числе и на холостом ходу.

Между воздушным фильтром и патрубком впускного трубопровода устанавливается датчик массового расхода воздуха. Датчик изменяет частоту электрического сигнала, поступающего к ЭБУ, в зависимости от количества воздуха, проходящего через патрубок. От этого датчика поступает к ЭБУ и электрический сигнал, соответствующий температуре поступающего воздуха. В первых системах электронного впрыска использовались датчики, оценивающие объем поступающего воздуха. Во впускном патрубке устанавливалась заслонка, которая отклонялась на разную величину в зависимости от напора поступающего воздуха. С заслонкой был связан потенциометр, который изменял сопротивление в зависимости от величины поворота заслонки. Современные датчики массового расхода воздуха работают, используя принцип изменения электрического сопротивления нагретой проволоки или токопроводящей пленки при охлаждении ее поступающим потоком воздуха. Управляющий компьютер, получающий также сигналы от датчика температуры поступающего воздуха, может определить массу поступившего в двигатель воздуха.

Для корректного управления работой системы распределенного впрыска электронному блоку требуются сигналы и от других датчиков. К последним относятся: датчик температуры охлаждающей жидкости, датчик положения и частоты вращения коленчатого вала, датчик скорости автомобиля, датчик детонации, датчик концентрации кислорода (устанавливается в приемной трубе системы выпуска отработавших газов в варианте системы впрыска с обратной связью).

В качестве температурных датчиков в настоящее время в основном используются полупроводники, изменяющие электрическое сопротивление при изменении температуры. Датчики положения и скорости вращения коленчатого вала обычно выполняются индуктивного типа (рис. 2.72). Они выдают импульсы электрического тока при вращении маховика с метками на нем.

Схема работы адсорбера

Рис. 2.73. Схема работы адсорбера: 1 — всасываемый воздух; 2 — дроссельная заслонка; 3 — впускной коллектор двигателя; 4 — клапан продувки сосуда с активированным углем; 5 — сигнал от ECU; 6 — сосуд с активированным углем; 7 — окружающий воздух; 8 — топливные пары в топливном баке

 

Система питания с распределенным впрыском может быть последовательной или параллельной. В параллельной системе впрыска, в зависимости от числа цилиндров двигателя, одновременно срабатывают несколько форсунок. В системе с последовательным впрыском в нужный момент времени срабатывает только одна, конкретная форсунка. Во втором случае ЭБУ должен получать информацию о моменте нахождения каждого поршня вблизи ВМТ в такте впуска. Для этого требуется не только датчик положения коленчатого вала, но и датчик положения распределительного вала. На современных автомобилях, как правило, устанавливаются двигатели с последовательным впрыском.

каталитический нейтрализатор

Рис. 2.74. Двухслойный трехкомпонентный каталитический нейтрализатор отработавших газов: 1 — датчик концентрации кислорода для замкнутого контура управления;

2 — монолитный блок-носитель; 3 — монтажный элемент в виде проволочной сетки;

4 — двухоболочковая теплоизоляция нейтрализатора

 

Для улавливания паров бензина, который испаряется из топливного бака, во всех системах впрыска используются специальные адсорберы с активированным углем (рис. 2.73). Активированный уголь, находящийся в специальной емкости, соединенной трубопроводом с топливным баком, хорошо поглощает пары бензина. Для удаления бензина из адсорбера последний продувается воздухом и соединяется с впускным трубопроводом двигателя. Для того чтобы работа двигателя при этом не нарушалась, продувка производится только на определенных режимах работы двигателя, с помощью специальных клапанов, которые открываются и закрываются по команде ЭБУ.

В системах впрыска с обратной связью используются датчики концентрации кислорода в отработавших газах, которые устанавливаются в выпускной системе с каталитическим нейтрализатором отработавших газов.

Каталитический нейтрализатор (рис. 2.74; 2.75) устанавливается в выпускной системе для уменьшения содержания вредных веществ в отработавших газах. Нейтрализатор содержит один восстановительный (родий) и два окислительных (платина и палладий) катализатора. Окислительные катализаторы способствуют окислению несгоревших углеводородов (СН) в водяной пар, а окиси углерода (СО) в углекислый газ. Восстановительный катализатор восстанавливает вредные оксиды азота NOxe безвредный азот. Так как эти нейтрализаторы снижают в отработавших газах содержание трех вредных веществ, они называются трехкомпонентными.

Внешний вид нейтрализатора

Рис. 2.75. Внешний вид нейтрализатора

 

Восстановительный катализатор восстанавливает вредные оксиды азота NOxe безвредный азот. Так как эти нейтрализаторы снижают в отработавших газах содержание трех вредных веществ, они называются трехкомпонентными.

Работа автомобильного двигателя на этилированном бензине приводит к выходу из строя дорогостоящего каталитического нейтрализатора. Поэтому в большинстве стран использование этилированного бензина запрещено.

Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор работает наиболее эффективно, если в двигатель подается смесь стехио метрического состава, т. е. при соотношении воздуха и топлива как 14,7:1 или коэффициенте избытка воздуха, равном единице. Если воздуха в смеси слишком мало (т. е. мало кислорода), тогда СН и СО не полностью окислятся (сгорят) до безопасного побочного продукта. Если же воздуха слишком много, то не может быть обеспечено разложение NOx на кислород и азот. Поэтому появилось новое поколение двигателей, в которых состав смеси регулировался постоянно для получения точного соответствия коэффициента избытка воздуха а=1 с помощью датчика концентрации кислорода (лямбда-зонда) (рис. 2.77), встраиваемого в выпускную систему.

коэффициента избытка воздуха

Рис. 2.76. Зависимость эффективности действия нейтрализатора от коэффициента избытка воздуха

 

Устройство датчика концентрации кислорода

Рис. 2.77. Устройство датчика концентрации кислорода: 1 — уплотнительное кольцо; 2 — металлический корпус с резьбой и шестигранником «под ключ»; 3 — керамический изолятор; 4 — провода; 5 — уплотнительная манжета проводов; 6 — токоподводящий контакт провода питания нагревателя; 7 — наружный защитный экран с отверстием для атмосферного воздуха; 8 — токосъемник электрического сигнала; 9 — электрический нагреватель; 10 — керамический наконечник; 11 — защитный экран с отверстием для отработавших газов

 

Этот датчик определяет количество кислорода в отработавших газах, а его электрический сигнал использует ЭБУ, который соответственно изменяет количество впрыскиваемого топлива. Принцип действия датчика заключается в способности пропускать через себя ионы кислорода. Если содержание кислорода на активных поверхностях датчика (одна из которой контактирует с атмосферой, а другая с отработавшими газами) значительно отличается, происходит резкое изменение напряжения на выводах датчика. Иногда устанавливают два датчика концентрации кислорода: один — до нейтрализатора, а другой — после.

Для того чтобы катализатор и датчик концентрации кислорода могли эффективно работать, они должны быть прогреты до определенной температуры. Минимальная температура, при которой задерживается 90 % вредных веществ, составляет порядка 300 °С. Необходимо также избегать перегрева нейтрализатора, поскольку это может привести к повреждению наполнителя и частично блокировать проход для газов. Если двигатель начинает работать с перебоями, то несгоревшее топливо догорает в катализаторе, резко увеличивая его температуру. Иногда может быть достаточно нескольких минут работы двигателя с перебоями, чтобы полностью повредить нейтрализатор. Вот почему электронные системы современных двигателей должны выявлять пропуски в работе и предотвращать их, а также предупреждать водителя о серьезности этой проблемы. Иногда для ускорения прогрева каталитического нейтрализатора после пуска холодного двигателя применяют электрические нагреватели. Датчики концентрации кислорода, применяющиеся в настоящее время, практически все имеют нагревательные элементы.

В современных двигателях, с целью ограничения выбросов вредных веществ в атмосферу во время прогрева двигателя, предварительные каталитические найтрализаторы устанавливают максимально близко к выпускному коллектору (рис. 2.78), чтобы обеспечить быстрый прогрев нейтрализатора до рабочей температуры. Кислородные датчики установлены до и после нейтрализатора.

Для улучшения экологических показателей работы двигателя необходимо не только совершенствовать нейтрализаторы отработавших газов, но и улучшать процессы, протекающие в двигателе. Содержание углеводородов стало возможным снизить за счет уменьшения «щелевых объемов», таких как зазор между поршнем и стенкой цилиндра над верхним компрессионным кольцом и полостей вокруг седел клапанов.

Тщательное исследование потоков горючей смеси внутри цилиндра с помощью компьютерной техники дало возможность обеспечить более полное сгорание и низкий уровень СО. Уровень NOx был уменьшен с помощью системы рециркуляции отработавших газов путем забора части газа из выпускной системы и подачи его в поток воздуха на впуске. Эти меры и быстрый, точный контроль за работой двигателя на переходных режимах могут свести вредные выбросы к минимуму еще до катализатора. Для ускорения прогрева каталитического нейтрализатора и выхода его на рабочий режим используется также способ вторичной подачи воздуха в выпускной коллектор с помощью специального электроприводного насоса.

Выпускной коллектор

Рис. 2.78. Выпускной коллектор двигателя с предварительным нейтрализатором

 

Другим эффективным и распространенным способом нейтрализации вредных продуктов в отработавших газах является пламенное дожигание, которое основано на способности горючих составляющих отработавших газов (СО, СН, альдегиды) окисляться при высоких температурах. Отработавшие газы поступают в камеру дожигателя, имеющую эжектор, через который поступает нагретый воздух из теплообменника. Горение происходит в камере, а для воспламенения служит запальная свеча.

Мы будем рады если Вы ответите на вопрос: "Помогла ли Вам статья?"
0       0
Категория: Двигатель | Добавил: autodromcar (18.11.2019)
Просмотров: 84 | Теги: воздух, нейтрализатор, двигатель, датчик, электрический, форсунка, Газ, система, топливо | Рейтинг: 0.0/0

Похожие материалы Похожие материалы

Всего комментариев: 0
avatar