Distribuirani sustav ubrizgavanja goriva (VAZ-2109)

Otvori veliku sliku u novoj kartici »

---

Otvori veliku sliku u novoj kartici »

---

Uređaj

Automobili VAZ 21093 i VAZ-21099 mogu biti opremljeni motorima s distribuiranim sustavom ubrizgavanja goriva, tj. gorivo se ubrizgava pomoću četiri brizgaljke (jedna brizgaljka po cilindru) u usisnu cijev, na usisne ventile. Ovdje gorivo isparava, miješa se sa zrakom i kao zapaljiva smjesa ulazi u cilindre motora. Sustav ubrizgavanja goriva omogućuje smanjenje toksičnosti ispušnih plinova uz poboljšanje voznih performansi automobila. Postoje dvije vrste sustava distribuiranog ubrizgavanja: s povratnom spregom i bez nje.

Sustav povratnih informacija koristi se uglavnom na izvoznim vozilima. Ima neutralizator i senzor za kisik ugrađen u usisni sustav, koji daje povratnu informaciju. Senzor prati koncentraciju kisika u ispušnim plinovima, a elektronička upravljačka jedinica pomoću svojih signala održava omjer zrak/gorivo koji osigurava najučinkovitiji rad neutralizatora. Kao gorivo treba koristiti samo bezolovni benzin. Korištenje olovnog benzina oštetit će katalizator, senzor za kisik i uzrokovati kvar sustava.

U sustavu ubrizgavanja bez povratne veze neutralizator i senzor kisika nisu ugrađeni, a za regulaciju koncentracije CO u ispušnim plinovima koristi se potenciometar CO. Ovaj sustav također ne koristi sustav za povrat benzinskih para. Na sl. 41 i 42 prikazuju strukturu ovog posebnog sustava, budući da će se uglavnom koristiti na automobilima koji se prodaju u Rusiji. A tekst u nastavku opisuje čvorove oba sustava i pruža značajke sustava s povratnim informacijama

Neutralizator je ugrađen u ispušni sustav ispred dodatnog prigušivača. Sadrži dva katalizatora oksidacije (akcelerator kemijske reakcije) i jedan restorativni. Oksidacijski katalizatori (platine i paladija) pospješuju pretvaranje ugljikovodika u vodenu paru i ugljikovog monoksida u ugljikov dioksid. Reducirajući katalizator (radij) pomaže pretvoriti dušikove okside u bezopasni dušik.

Budući da je katalizatoru potreban kisik za neutralizaciju ugljikovodika i ugljičnog monoksida, te mora istovremeno ukloniti kisik za neutralizaciju dušikovih oksida, ravnoteža mješavine zraka i goriva mora se vrlo strogo održavati (približno 14,7:1), ulazak u motor. Ovu funkciju obavlja elektronička upravljačka jedinica.

Elektronička upravljačka jedinica (ECU), smještena ispod ploče s instrumentima na lijevoj strani karoserije, kontrolni je centar sustava za ubrizgavanje goriva. Ovo je specijalizirano računalo. Kontinuirano obrađuje informacije iz raznih senzora i upravlja sustavima koji utječu na emisije ispušnih plinova i performanse vozila.

ECU također obavlja dijagnostičku funkciju za sustav ubrizgavanja goriva. Može detektirati kvarove u sustavu i upozoriti vozača na njih putem svjetlosnog upozorenja "CHECK ENGINE". Osim toga, pohranjuje dijagnostičke kodove koji pokazuju područja kvara kako bi pomogli tehničarima u popravcima.

Zračni filtar je ugrađen u prednjem dijelu motornog prostora na gumenim stezaljkama. Filtarski element 9 je papirnati, velike površine za filtriranje. Prilikom zamjene filterskog elementa, on mora biti instaliran tako da su nabori paralelni sa središnjom linijom vozila.

Prigušna cijev 19 pričvršćena je na prijemnik. On kontrolira količinu zraka koja ulazi u usisnu granu. Dovodom zraka u motor upravlja prigušni ventil spojen na pogon papučice gasa.

Cijev leptira za gas uključuje senzor položaja leptira za gas 23 i regulator brzine u praznom hodu 24. U protočnom dijelu prigušne cijevi (prije i poslije leptira za gas) za rad sustava za povrat benzinskih para potrebni su otvori za vakuumsku ekstrakciju. Ako se potonji sustav ne koristi, mlaznica za pročišćavanje adsorbera je zatvorena gumenim čepom.

Regulator broja okretaja u praznom hodu od 24 regulira brzinu radilice u stanju mirovanja kontrolirajući količinu dovedenog zraka zaobilazeći zatvoreni prigušni ventil. Sastoji se od dvopolnog koračnog motora i na njega spojenog konusnog ventila. Ventil se izvlači ili uvlači prema signalima iz ECU-a.

Senzor položaja leptira za gas 23 ugrađen je na tijelo leptira za gas 1 i spojen je na osovinu leptira za gas. Senzor je potenciometar, čiji se jedan kraj napaja naponom od 5 V, a drugi kraj je spojen na "masu". Iz trećeg izlaza potenciometra (od klizača) izlazni signal ide u ECU.

Sustav za dovod goriva uključuje električnu pumpu za gorivo 11, filtar goriva 20, vodove za gorivo i tračnicu 4 mlaznica sklopljenih s mlaznicama 5 i regulatorom tlaka goriva 8.

Električna pumpa za gorivo 11, dvostupanjska rotacijska, ugrađena u spremnik goriva. Gorivo iz pumpe kroz fini filtar goriva 20 dovodi se u razvodnik goriva pod tlakom većim od 284 kPa. Električna pumpa za gorivo uključuje se pomoću pomoćnog releja 13 (vidi sl. 42). Filtar goriva s papirnatim elementom filtera ugrađen je ispod poda karoserije iza spremnika goriva.

Rampa s 4 mlaznice je šuplja šipka s mlaznicama i regulatorom tlaka goriva ugrađenim na nju. Okvir mlaznice pričvršćen je s dva vijka na ulaznu cijev 32. Na desnoj strani šine injektora nalazi se priključak za nadzor tlaka goriva, zatvoren čepom s navojem 27.

Injektor 5 je solenoidni ventil. Kada mu se iz ECU-a pošalje impuls napona, ventil se otvara i gorivo se ubrizgava kroz raspršivač u fino raspršenoj struji pod pritiskom u usisnu cijev na usisni ventil.

Nakon što se električni impuls zaustavi, opružni ventil mlaznice zatvara dovod goriva. Injektori su pričvršćeni na rampu pomoću opružnih stezaljki. Gornji i donji krajevi mlaznica zabrtvljeni su gumenim brtvenim prstenima.

Regulator tlaka goriva 8 sastoji se od ventila 29 s dijafragmom 30 pritisnutom oprugom na sjedište u tijelu regulatora. Svrha regulatora je održavanje konstantne razlike tlaka između tlaka zraka u usisnoj cijevi i tlaka goriva u razvodniku. Kada motor radi, regulator održava tlak u razvodniku mlaznice unutar 284-325 kPa.

Dijafragma regulatora je izložena pritisku goriva s jedne strane i pritisku s druge strane (podtlak) u usisnoj cijevi. Kada se tlak u usisnoj cijevi smanji (prigušni ventil se zatvara) regulacijski ventil se otvara pri nižem tlaku goriva, dopuštajući da višak goriva teče natrag kroz odvodnu cijev u spremnik. Tlak goriva u razvodniku se smanjuje. Kad se tlak u usisnoj cijevi poveća (prilikom otvaranja leptira za gas) regulacijski ventil se otvara kada se tlak goriva u razvodniku poveća.

Senzor temperature rashladnog sredstva 18 je termistor (otpornik čiji otpor varira s temperaturom). Senzor je uvrnut u izlaznu cijev rashladne tekućine na glavi motora. Na niskoj temperaturi senzor ima veliki otpor (100 kOhm na -40°C), a na visokoj temperaturi ima mali otpor (177 Ohm na 100°C).

Senzor koncentracije kisika koristi se u zatvorenom sustavu ubrizgavanja i postavlja se na ispušnu cijev. Kisik sadržan u ispušnim plinovima reagira sa senzorom za kisik, stvarajući potencijalnu razliku na izlazu senzora. Varira od približno 0,1 V (visok sadržaj kisika - siromašna smjesa) do 0,9 V (nizak sadržaj kisika - bogata smjesa). Senzor ima ugrađeni grijaći element za poboljšanje njegove učinkovitosti.

Senzor masenog protoka zraka 10 nalazi se između zračnog filtra i crijeva usisne cijevi 12. To je tip s vrućom žicom. Senzor koristi tri osjetljiva elementa. Jedan od elemenata detektira temperaturu okolnog zraka, a druga dva se zagrijavaju na zadanu temperaturu koja je viša od temperature okolnog zraka. Kad motor radi, zrak koji prolazi hladi zagrijane elemente. Maseni protok zraka određuje se mjerenjem električne snage potrebne za održavanje određenog viška temperature grijanih elemenata u odnosu na temperaturu okolnog zraka. Signal senzora je frekvencija. Veliki protok zraka proizvodi signal visoke frekvencije, dok nizak protok zraka proizvodi signal niske frekvencije.

Senzor brzine vozila 22 (slika 42) ugrađen je na mjenjaču između pogona brzinomjera i vrha savitljive osovine pogona brzinomjera. Princip rada senzora temelji se na Hallovom efektu. Senzor šalje pravokutne impulse napona u ECU s frekvencijom proporcionalnom brzini vrtnje pogonskih kotača.

CO-potenciometar 7 (slika 42) ugrađen je u motornom prostoru na stijenci kutije za dovod zraka i predstavlja promjenjivi otpornik. Šalje signal ECU-u, koji se koristi za regulaciju sastava mješavine zraka i goriva kako bi se dobila standardizirana razina koncentracije ugljičnog monoksida (CO) u ispušnim plinovima u praznom hodu. CO potenciometar sličan je vijku za kvalitetu smjese u karburatorima. Podešavanje sadržaja CO pomoću CO potenciometra vrši se samo na servisu pomoću analizatora plina.

Senzor položaja radilice 28 je induktivnog tipa i ugrađen je na poklopac pumpe za ulje nasuprot razvodnog diska na pogonskoj remenici generatora. Razvodni disk je nazubljeni kotač s 58 jednako razmaknutih (6°) udubljenja. Za stvaranje sinkronizacijskog impulsa nedostaju dva zupca. Kako se koljenasto vratilo okreće, zupci mijenjaju magnetsko polje senzora, inducirajući impulse izmjeničnog napona.

Sustav paljenja

Sustav paljenja ne koristi tradicionalni razdjelnik i svitak paljenja. On koristi modul paljenja 8 (Sl. 42), koji se sastoji od dva svitka paljenja i visokoenergetske upravljačke elektronike. Sustav paljenja nema pokretnih dijelova i stoga ne zahtijeva održavanje. Također nema nikakvih prilagodbi (uključujući vrijeme paljenja), budući da paljenjem upravlja ECU.

Sustav paljenja koristi metodu distribucije iskre koja se naziva metoda "potrošene iskre". Cilindri motora su upareni 1-4 i 2-3, a nova formacija se događa istovremeno u dva cilindra: u cilindru u kojem završava takt kompresije (radna iskra), a u cilindru u kojem se događa ispušni takt (prazna iskra). Zbog stalnog smjera struje u namotima zavojnica za paljenje, struja iskre za jednu svjećicu uvijek teče od središnje elektrode do bočne elektrode, a za drugu, od bočne elektrode do središnje elektrode. Korištene su svjećice tipa A17DVRM ili AC.R43XLS s razmakom između elektroda od 1,0-1,13 mm.

Kontrola paljenja u sustavu provodi se pomoću ECU-a. Senzor položaja radilice opskrbljuje ECU referentnim signalom, na temelju kojeg ECU izračunava redoslijed paljenja zavojnica u modulu paljenja. Za preciznu kontrolu paljenja, ECU koristi sljedeće informacije:

• brzina radilice;
• opterećenje motora (maseni protok zraka);
• temperatura rashladne tekućine;
• položaj koljenastog vratila.

Sustav povrata benzinskih para koristi se u zatvorenom sustavu ubrizgavanja. Sustav koristi metodu hvatanja para pomoću ugljičnog adsorbera ugrađenog u motornom prostoru. Kada motor ne radi, benzinske pare iz spremnika goriva dovode se u adsorber, gdje ih apsorbira aktivni ugljen. Kada motor radi, spremnik se čisti zrakom, a pare se usisavaju u kućište leptira za gas, a zatim u usisnu cijev da bi se spalile tijekom radnog procesa.

ECU kontrolira pročišćavanje adsorbera uključivanjem elektromagnetskog ventila koji se nalazi na poklopcu adsorbera. Kada se na ventil dovede napon, on se otvara, ispuštajući pare u usisnu cijev. Ventil se upravlja pomoću modulacije širine pulsa. Ventil se uključuje i isključuje frekvencijom od 16 puta u sekundi (16 Hz). Što je veći protok zraka, to je dulje trajanje impulsa za aktiviranje ventila.

ECU uključuje ventil za pražnjenje spremnika kada su ispunjeni svi sljedeći uvjeti:

• temperatura rashladnog sredstva iznad 75°C;
• sustav upravljanja opskrbom gorivom radi u načinu rada zatvorene petlje (s povratnom informacijom);
• brzina vozila prelazi 10 km/h. Nakon što se ventil uključi, mijenja se kriterij brzine. Ventil će se isključiti tek kada brzina padne na 7 km/h;
• otvaranje leptira za gas prelazi 4%. Ovaj faktor više nije bitan ako ne prelazi 99%. Kada je prigušni ventil potpuno otvoren, ECU isključuje ventil za pražnjenje adsorbera.

Električni ventilator 20 rashladnog sustava uključuje i isključuje ECU ovisno o temperaturi motora, brzini radilice i radu klima uređaja (ako je na autu) i drugi faktori. Električni ventilator se uključuje pomoću pomoćnog releja K9. nalazi se u montažnom bloku 21. Kada motor radi, električni ventilator se uključuje ako temperatura rashladne tekućine prijeđe 104°C ili se daje zahtjev za uključivanje klima uređaja. Električni ventilator se uključuje nakon što temperatura rashladne tekućine padne ispod 101°C, nakon što se isključi klima uređaj ili zaustavi motor.

Rad sustava ubrizgavanja

Količina goriva koju isporučuju mlaznice regulirana je električnim impulsnim signalom iz elektroničke upravljačke jedinice (ECU). ECU prati podatke o statusu motora, izračunava potrebe za gorivom i određuje potrebno trajanje opskrbe gorivom od strane mlaznica (trajanje pulsa), da bi se povećala količina dovedenog goriva, trajanje impulsa se povećava, a da bi se smanjila dovod goriva, skraćuje se.

ECU ima sposobnost procijeniti rezultate svojih izračuna i naredbi, kao i zapamtiti iskustvo nedavnog rada i djelovati u skladu s njim. "Samoučenje" ECU-a je kontinuirani proces koji se nastavlja tijekom cijelog životnog vijeka vozila.

Gorivo se opskrbljuje pomoću jedne od dvije različite metode: sinkrone, tj. na određenom položaju koljenastog vratila, ili asinkroni, t.j. samostalno ili bez sinkronizacije vrtnje koljenastog vratila. Sinkronizirano ubrizgavanje goriva je dominantno korištena metoda. Asinkrono ubrizgavanje goriva koristi se uglavnom u načinu pokretanja motora.

Injektori se uključuju u parovima i naizmjenično: prvo brizgaljke cilindra 1 i 4, a nakon 180° okretanja radilice - brizgaljke cilindara 2 i 3 itd. Dakle, svaka brizgaljka se uključuje jednom po okretaju koljenastog vratila, tj. dva puta po cijelom radnom ciklusu motora.

Bez obzira na način ubrizgavanja, opskrba gorivom određena je stanjem motora, tj. njegov način rada. Ove načine rada osigurava ECU i opisani su u nastavku.

Početno ubrizgavanje goriva. Kada se radilica motora počne okretati sa starterom, prvi impuls senzora položaja radilice uzrokuje impuls iz ECU-a da uključi sve mlaznice odjednom. Ovo služi za ubrzanje pokretanja motora.

Prvo ubrizgavanje goriva događa se svaki put kada se motor pokrene. Trajanje impulsa ubrizgavanja ovisi o temperaturi. Kada je motor hladan, puls ubrizgavanja se povećava kako bi se povećala količina goriva, a kada je motor topao, trajanje impulsa se smanjuje. Nakon početnog ubrizgavanja, ECU se prebacuje na odgovarajući način upravljanja mlaznicama.

Način pokretanja motora. Kada je paljenje uključeno, ECU uključuje relej električne pumpe za gorivo i stvara tlak u dovodnom vodu goriva do razvodnika goriva. ECU provjerava signal s osjetnika temperature rashladne tekućine i utvrđuje točan omjer zrak/gorivo za pokretanje.

Nakon što se radilica počne okretati, ECU će raditi u načinu pokretanja sve dok brzina ne prijeđe 500 okretaja u minuti ili dok se ne pojavi "potopljeni" način pročišćavanja motora.

Način pročišćavanja motora. Ako je motor "preplavljen gorivom" (one. gorivo smoči svjećice), može se pokrenuti potpunim otvaranjem ventila za gas uz istovremeno okretanje koljenastog vratila. U ovom slučaju, ECU ne šalje impulse ubrizgavanja mlaznicama, a motor se mora "očistiti". ECU održava ovaj način rada sve dok je broj okretaja motora ispod 500 o/min i senzor položaja leptira za gas pokazuje da je skoro potpuno otvoren (više od 75%).

Ako se prigušni ventil drži gotovo potpuno otvorenim pri pokušaju pokretanja normalnog "nepotopljenog" motora, motor se možda neće pokrenuti jer Kada je prigušni ventil potpuno otvoren, impulsi ubrizgavanja se ne šalju u injektor.

Način rada upravljanja opskrbom gorivom. Nakon pokretanja motora (kada je brzina veća od 500 o/min) ECU upravlja sustavom za opskrbu gorivom u načinu rada. U ovom načinu rada, ECU izračunava trajanje impulsa do mlaznica na temelju signala senzora položaja radilice (podaci o frekvenciji vrtnje), senzor masenog protoka zraka, senzor temperature rashladne tekućine i senzor položaja leptira za gas.

Izračunato trajanje impulsa ubrizgavanja može rezultirati omjerom zrak/gorivo drugačijim od 14,7:1. Primjer bi bio hladan motor, jer to zahtijeva bogatu smjesu kako bi se osigurale dobre vozne karakteristike.

Način rada za zatvoreni sustav ubrizgavanja. U ovom sustavu, ECU prvo izračunava širinu impulsa do mlaznica na temelju signala iz istih senzora kao u sustavu ubrizgavanja s otvorenom petljom, razlika je u tome što u sustavu s zatvorenom petljom, ECU također koristi signal iz senzora kisika za podešavanje i fino podešavanje izračunatog pulsa kako bi se točno održao omjer zrak/gorivo na 14,6...14,7:1. To omogućuje katalizatoru da radi maksimalno učinkovito.

Način obogaćivanja tijekom ubrzanja. ECU prati nagle promjene u položaju leptira za gas (senzorom, položaj leptira za gas) i signal senzora masenog protoka zraka te osigurava dovod dodatne količine goriva povećanjem trajanja impulsa ubrizgavanja. Način obogaćivanja tijekom ubrzanja koristi se samo za kontrolu goriva u prijelaznim uvjetima (pri pomicanju leptira za gas).

Način obogaćivanja snage. ECU prati signal senzora položaja leptira za gas i brzinu motora kako bi odredio kada je vozaču potrebna maksimalna snaga motora. Za postizanje maksimalne snage potrebna je bogata mješavina goriva, a ECU mijenja omjer zrak/gorivo na približno 12:1. U sustavu ubrizgavanja zatvorene petlje, signal senzora koncentracije kisika se zanemaruje u ovom načinu rada, jer to će ukazati na obogaćivanje smjese.

Siromašni način rada tijekom kočenja. Kočenje vozila sa zatvorenim gasom može povećati emisije toksičnih komponenti u atmosferu. Kako bi se to spriječilo, elektronička upravljačka jedinica prati smanjenje kuta otvaranja ventila za gas i signal sa senzora masenog protoka zraka i odmah smanjuje količinu isporučenog goriva smanjenjem pulsa ubrizgavanja.

Način isključivanja dovoda goriva tijekom kočenja motorom. Tijekom kočenja motorom s uključenim mjenjačem i spojkom, ECU može potpuno onemogućiti impulse ubrizgavanja goriva na kratko vrijeme. Opskrba gorivom uključuje se i isključuje u ovom načinu rada kada su ispunjeni određeni uvjeti u pogledu temperature rashladne tekućine, brzine radilice, brzine vozila i kuta otvaranja leptira za gas.

Kompenzacija napona napajanja. Kad napon napajanja padne, sustav paljenja može proizvesti slabu iskru, a mehanički pokret "otvaranja" mlaznice može trajati duže. ECU to kompenzira povećanjem vremena akumulacije energije u zavojnicama paljenja i trajanja impulsa ubrizgavanja.

Sukladno tome, kada se napon baterije povećava (ili napon u mreži vozila) ECU smanjuje vrijeme akumulacije energije u zavojnicama paljenja i trajanje ubrizgavanja.

Način isključivanja goriva. Kada je paljenje isključeno, gorivo se ne dovodi iz mlaznice, što eliminira mogućnost spontanog izgaranja smjese kada se motor pregrije. Nadalje, impulsi ubrizgavanja goriva se ne isporučuju ako ECU ne prima referentne impulse od senzora položaja radilice, tj. To znači da motor ne radi.

Opskrba gorivom također se prekida kada se prekorači najveća dopuštena brzina radilice motora od 6510 okretaja u minuti kako bi se motor zaštitio od pretjeranog broja okretaja.