Systém distribuovaného vstrekovania paliva (VAZ-2109)

Otvoriť veľký obrázok na novej karte »

---

Otvoriť veľký obrázok na novej karte »

---

Zariadenie

Automobily VAZ 21093 a VAZ-21099 môžu byť vybavené motormi s distribuovaným systémom vstrekovania paliva, t.j. palivo je vstrekované štyrmi vstrekovačmi (jeden vstrekovač na valec) do sacieho potrubia, na sacie ventily. Tu sa palivo vyparí, zmieša so vzduchom a ako horľavá zmes sa dostane do valcov motora. Systém vstrekovania paliva umožňuje znížiť toxicitu výfukových plynov a zároveň zlepšiť jazdné vlastnosti auta. Existujú dva typy distribuovaných vstrekovacích systémov: so spätnou väzbou a bez spätnej väzby.

Systém spätnej väzby sa používa najmä na exportných vozidlách. V sacom systéme má nainštalovaný neutralizátor a kyslíkový senzor, ktorý poskytuje spätnú väzbu. Senzor monitoruje koncentráciu kyslíka vo výfukových plynoch a elektronická riadiaca jednotka pomocou svojich signálov udržiava pomer vzduch/palivo, ktorý zaisťuje najefektívnejšiu prevádzku neutralizátora. Ako palivo by sa mal používať iba bezolovnatý benzín. Použitie olovnatého benzínu poškodí katalyzátor, kyslíkový senzor a spôsobí zlyhanie systému.

Vo vstrekovacom systéme bez spätnej väzby nie je nainštalovaný neutralizátor a kyslíkový senzor a na reguláciu koncentrácie CO vo výfukových plynoch sa používa potenciometer CO. Tento systém tiež nepoužíva systém rekuperácie benzínových výparov. Na kresba 41 a 42 znázorňujú štruktúru tohto konkrétneho systému, pretože sa bude používať hlavne na autách predávaných v Rusku. A text nižšie popisuje uzly oboch systémov a poskytuje funkcie systému so spätnou väzbou

Neutralizátor je inštalovaný vo výfukovom systéme pred prídavným tlmičom. Obsahuje dva oxidačné katalyzátory (urýchľovač chemickej reakcie) a jeden výplňový. Oxidačné katalyzátory (platina a paládium) podporujú premenu uhľovodíkov na vodnú paru a oxidu uhoľnatého na oxid uhličitý. Redukčný katalyzátor (rádium) pomáha premieňať oxidy dusíka na neškodný dusík.

Pretože katalyzátor vyžaduje kyslík na neutralizáciu uhľovodíkov a oxidu uhoľnatého a súčasne musí odstraňovať kyslík na neutralizáciu oxidov dusíka, musí sa veľmi prísne udržiavať rovnováha zmesi vzduch/palivo (približne 14,7:1), vstup do motora. Túto funkciu vykonáva elektronická riadiaca jednotka.

Elektronická riadiaca jednotka (ECU), umiestnená pod prístrojovým panelom na ľavej strane karosérie, je riadiacim centrom systému vstrekovania paliva. Toto je špecializovaný počítač. Nepretržite spracováva informácie z rôznych senzorov a riadiacich systémov, ktoré ovplyvňujú emisie výfukových plynov a výkon vozidla.

ECU tiež vykonáva diagnostickú funkciu pre systém vstrekovania paliva. Dokáže odhaliť poruchy v systéme a upozorniť na ne vodiča prostredníctvom výstražnej kontrolky "CHECK ENGINE". Okrem toho ukladá diagnostické kódy, ktoré označujú oblasti zlyhania, aby pomohli technikom pri opravách.

Vzduchový filter je inštalovaný v prednej časti motorového priestoru na gumených sponách. Filtračný prvok 9 je papierový s veľkou filtračnou plochou. Pri výmene filtračného prvku musí byť namontovaný tak, aby boli zvlnenia umiestnené rovnobežne so stredovou čiarou vozidla.

Škrtiaca rúra 19 je pripevnená k prijímaču. Riadi množstvo vzduchu vstupujúceho do sacieho potrubia. Prívod vzduchu do motora je riadený škrtiacou klapkou spojenou s pohonom plynového pedálu.

Škrtiaca rúra obsahuje snímač 23 polohy škrtiacej klapky a regulátor 24 voľnobežných otáčok. V prietokovej časti škrtiacej rúrky (pred a za škrtiacou klapkou) na prevádzku systému rekuperácie benzínových výparov sú potrebné otvory na vákuové odsávanie. Ak sa druhý systém nepoužíva, dýza na preplachovanie adsorbéra je utesnená gumovou zátkou.

Regulátor otáčok voľnobehu s 24 otáčkami reguluje otáčky kľukového hriadeľa v režime voľnobehu riadením množstva vzduchu dodávaného obtokom uzavretej škrtiacej klapky. Skladá sa z dvojpólového krokového motora a k nemu pripojeného kužeľového ventilu. Ventil sa vysúva alebo zasúva podľa signálov z ECU.

Snímač 23 polohy škrtiacej klapky je inštalovaný na telese škrtiacej klapky 1 a je pripojený k osi škrtiacej klapky. Snímač je potenciometer, ktorého jeden koniec je napájaný napájacím napätím 5 V a druhý koniec je pripojený k "zeme". Z tretieho výstupu potenciometra (z posúvača) výstupný signál ide do ECU.

Systém prívodu paliva obsahuje elektrické palivové čerpadlo 11, palivový filter 20, palivové potrubia a koľajnicu 4 vstrekovačov zostavených so vstrekovačmi 5 a regulátorom 8 tlaku paliva.

Elektrické palivové čerpadlo 11, dvojstupňové rotačné, inštalované v palivovej nádrži. Palivo z čerpadla cez jemný palivový filter 20 sa privádza do palivovej koľajnice pod tlakom vyšším ako 284 kPa. Elektrické palivové čerpadlo sa zapína pomocou pomocného relé 13 (pozri kresba 42). Palivový filter s papierovým filtračným prvkom je inštalovaný pod podlahou karosérie za palivovou nádržou.

Rampa so 4 dýzami je dutá tyč s dýzami a na nej nainštalovaný regulátor tlaku paliva. Rám vstrekovača je pripevnený dvoma skrutkami k prívodnej rúrke 32. Na pravej strane koľajnice vstrekovača je armatúra na monitorovanie tlaku paliva, uzavretá závitovou zátkou 27.

Injektor 5 je solenoidový ventil. Keď je do nej odoslaný napäťový impulz z ECU, ventil sa otvorí a palivo sa vstrekuje cez rozprašovač v jemne rozprášenom prúde pod tlakom do sacieho potrubia na sací ventil.

Po zastavení elektrického impulzu pružinový ventil vstrekovača uzavrie prívod paliva. Injektory sú pripevnené k rampe pomocou pružinových svoriek. Horné a spodné konce trysiek sú utesnené gumovými tesniacimi krúžkami.

Regulátor tlaku paliva 8 pozostáva z ventilu 29 s membránou 30 pritlačeným pružinou proti sedlu v telese regulátora. Účelom regulátora je udržiavať konštantný tlakový rozdiel medzi tlakom vzduchu v sacom potrubí a tlakom paliva v raile. Keď motor beží, regulátor udržuje tlak v koľajnici vstrekovača v rozmedzí 284-325 kPa.

Membrána regulátora je vystavená tlaku paliva na jednej strane a tlaku na strane druhej (podtlaku) v sacom potrubí. Keď sa tlak v sacom potrubí zníži (škrtiaca klapka sa zatvorí) regulačný ventil sa otvára pri nižšom tlaku paliva, čo umožňuje prebytočné palivo pretiecť späť cez vypúšťacie potrubie do nádrže. Tlak paliva v koľajnici klesá. Keď sa zvýši tlak v sacom potrubí (pri otvorení škrtiacej klapky) ventil regulátora sa otvorí, keď sa zvýši tlak paliva v koľajnici.

(Pôvodný zdroj je na zdroji: www.vazbook.ru)

Snímač 18 teploty chladiacej kvapaliny je termistor (rezistor, ktorého odpor sa mení s teplotou). Snímač je naskrutkovaný do výstupného potrubia chladiacej kvapaliny na hlave valca. Pri nízkej teplote má snímač vysoký odpor (100 kOhm pri -40°C) a pri vysokej teplote má nízky odpor (177 Ohm pri 100°C).

Snímač koncentrácie kyslíka sa používa v systéme vstrekovania s uzavretým okruhom a je inštalovaný na výfukovom potrubí. Kyslík obsiahnutý vo výfukových plynoch reaguje s kyslíkovým senzorom a vytvára potenciálny rozdiel na výstupe senzora. Pohybuje sa približne od 0,1 V (vysoký obsah kyslíka - chudobná zmes) do 0,9 V (nízky obsah kyslíka - bohatá zmes). Snímač má vstavané vykurovacie teleso na zlepšenie jeho účinnosti.

Snímač 10 hmotnostného prietoku vzduchu je umiestnený medzi vzduchovým filtrom a hadicou 12 sacieho potrubia. Je typu horúceho drôtu. Senzor využíva tri citlivé prvky. Jeden z prvkov zisťuje teplotu okolitého vzduchu a ďalšie dva sa ohrievajú na prednastavenú teplotu, ktorá je vyššia ako teplota okolitého vzduchu. Keď motor beží, prechádzajúci vzduch ochladzuje vyhrievané prvky. Hmotnostný prietok vzduchu sa určuje meraním elektrického výkonu potrebného na udržanie daného prekročenia teploty ohrievaných prvkov nad teplotou okolitého vzduchu. Signál snímača je frekvencia. Vysoký prietok vzduchu vytvára vysokofrekvenčný signál, zatiaľ čo nízky prietok vzduchu vytvára nízkofrekvenčný signál.

Snímač rýchlosti vozidla 22 (kresba 42) je inštalovaný na prevodovke medzi pohonom rýchlomera a hrotom ohybného hriadeľa pohonu rýchlomera. Princíp činnosti snímača je založený na Hallovom jave. Senzor posiela do ECU pravouhlé napäťové impulzy s frekvenciou úmernou rýchlosti otáčania hnacích kolies.

CO-potenciometer 7 (kresba 42) je inštalovaný v motorovom priestore na stene skrine nasávania vzduchu a je premenlivým odporom. Vysiela signál do ECU, ktorý sa používa na reguláciu zloženia zmesi vzduch-palivo s cieľom získať štandardizovanú úroveň koncentrácie oxidu uhoľnatého (CO) vo výfukových plynoch pri voľnobehu. Potenciometer CO je podobný skrutke kvality zmesi v karburátoroch. Nastavenie obsahu CO pomocou potenciometra CO sa vykonáva iba na čerpacej stanici pomocou analyzátora plynu.

Snímač 28 polohy kľukového hriadeľa je indukčného typu a je inštalovaný na kryte olejového čerpadla oproti časovaciemu kotúču na hnacej kladke generátora. Rozvodový kotúč je ozubené koleso s 58 rovnomerne rozmiestnenými (6°) priehlbinami. Na vytvorenie synchronizačného impulzu chýbajú dva zuby. Keď sa kľukový hriadeľ otáča, zuby menia magnetické pole snímača, čím sa indukujú impulzy striedavého napätia.

Systém zapaľovania

Systém zapaľovania nevyužíva klasický rozdeľovač a zapaľovaciu cievku Používa zapaľovací modul 8 (kresba 42), ktorý pozostáva z dvoch zapaľovacích cievok a vysokoenergetickej riadiacej elektroniky. Systém zapaľovania nemá žiadne pohyblivé časti, a preto nevyžaduje údržbu. Tiež nemá žiadne úpravy (vrátane časovania zapaľovania), pretože zapaľovanie je riadené ECU.

Zapaľovací systém využíva metódu distribúcie iskier nazývanú metóda "plytvania iskry". Valce motora sú spárované 1-4 a 2-3 a nová formácia prebieha súčasne v dvoch valcoch: vo valci, v ktorom končí kompresný zdvih (pracovná iskra), a vo valci, v ktorom dochádza k výfukovému zdvihu (nečinná iskra). V dôsledku konštantného smeru prúdu vo vinutiach zapaľovacích cievok tečie iskrový prúd pre jednu sviečku vždy z centrálnej elektródy na bočnú elektródu a pre druhú z bočnej elektródy na centrálnu elektródu. Použité zapaľovacie sviečky sú typu A17DVRM alebo AC.R43XLS s medzerou medzi elektródami 1,0-1,13 mm.

Riadenie zapaľovania v systéme sa vykonáva pomocou ECU. Snímač polohy kľukového hriadeľa dodáva ECU referenčný signál, na základe ktorého ECU vypočítava postupnosť zapaľovania cievok v zapaľovacom module. Na presné ovládanie zapaľovania používa ECU nasledujúce informácie:

• otáčky kľukového hriadeľa;
• zaťaženie motora (hmotnostný prúd vzduchu);
• teplota chladiacej kvapaliny;
• poloha kľukového hriadeľa.

Systém spätného získavania benzínových pár sa používa v systéme vstrekovania s uzavretým okruhom. Systém využíva metódu zachytávania pár pomocou uhlíkového adsorbéra inštalovaného v motorovom priestore. Keď motor nebeží, benzínové výpary z palivovej nádrže sú privádzané do adsorbéra, kde sú absorbované aktívnym uhlím. Keď motor beží, nádoba sa prepláchne vzduchom a výpary sa nasávajú do telesa škrtiacej klapky a potom do sacieho potrubia, aby sa spálili počas pracovného procesu.

ECU riadi preplachovanie adsorbéra zapnutím elektromagnetického ventilu umiestneného na kryte adsorbéra, keď sa na ventil pripojí napätie, ventil sa otvorí a uvoľní pary do sacieho potrubia. Ventil je ovládaný pomocou pulznej šírkovej modulácie. Ventil sa zapína a vypína s frekvenciou 16-krát za sekundu (16 Hz). Čím vyšší je prietok vzduchu, tým dlhšie trvá impulz aktivácie ventilu.

ECU zapne preplachovací ventil nádoby, keď sú splnené všetky nasledujúce podmienky:

• teplota chladiacej kvapaliny nad 75°C;
• systém riadenia dodávky paliva pracuje v režime uzavretej slučky (so spätnou väzbou);
• rýchlosť vozidla prekročí 10 km/h. Po zapnutí ventilu sa zmení kritérium rýchlosti. Ventil sa vypne, až keď rýchlosť klesne na 7 km/h;
• otvorenie škrtiacej klapky presahuje 4 %. Na tomto faktore nezáleží, ak nepresiahne 99 %. Keď je škrtiaci ventil úplne otvorený, ECU vypne preplachovací ventil adsorbéra.

Elektrický ventilátor 20 chladiaceho systému sa zapína a vypína pomocou ECU v závislosti od teploty motora, otáčok kľukového hriadeľa a prevádzky klimatizácie (ak je na aute) a ďalšie faktory. Elektrický ventilátor sa zapína pomocou pomocného relé K9. umiestnený v montážnom bloku 21. Pri bežiacom motore sa elektrický ventilátor zapne, ak teplota chladiacej kvapaliny prekročí 104°C alebo je daná požiadavka na zapnutie klimatizácie. Elektrický ventilátor sa zapne po poklese teploty chladiacej kvapaliny pod 101°C, po vypnutí klimatizácie alebo zastavení motora.

Prevádzka vstrekovacieho systému

Množstvo paliva dodávaného vstrekovačmi je regulované elektrickým impulzným signálom z elektronickej riadiacej jednotky (ECU). ECU monitoruje údaje o stave motora, počíta požiadavky na palivo a určuje požadované trvanie dodávky paliva vstrekovačmi (trvanie pulzu), aby sa zvýšilo množstvo dodávaného paliva, trvanie impulzu sa predĺži a prívod paliva sa zníži, ak sa skráti.

ECU má schopnosť vyhodnotiť výsledky svojich výpočtov a príkazov, ako aj zapamätať si skúsenosti z nedávnej práce a konať v súlade s nimi. "Samoučenie" ECU je nepretržitý proces, ktorý pokračuje počas celej životnosti vozidla.

Palivo sa dodáva jedným z dvoch rôznych spôsobov: synchrónne, t.j. pri určitej polohe kľukového hriadeľa, alebo asynchrónne, t.j. nezávisle alebo bez synchronizácie otáčania kľukového hriadeľa. Prevažne používanou metódou je synchronizované vstrekovanie paliva. Asynchrónne vstrekovanie paliva sa používa hlavne v režime štartovania motora.

Vstrekovače sa zapínajú v pároch a striedavo: najprv vstrekovače valcov 1 a 4 a po 180° rotácie kľukového hriadeľa - vstrekovače valcov 2 a 3 atď. Každý vstrekovač sa teda zapne raz za otáčku kľukového hriadeľa, t.j. dvakrát za celý pracovný cyklus motora.

Bez ohľadu na spôsob vstrekovania je dodávka paliva určená stavom motora, t.j. jeho prevádzkový režim. Tieto režimy poskytuje ECU a sú popísané nižšie.

Počiatočné vstrekovanie paliva. Keď sa kľukový hriadeľ motora začne otáčať so štartérom, prvý impulz zo snímača polohy kľukového hriadeľa spôsobí, že impulz z ECU zapne všetky vstrekovače naraz. Slúži na urýchlenie štartovania motora.

Počiatočné vstreknutie paliva nastáva pri každom naštartovaní motora. Trvanie vstrekovacieho impulzu závisí od teploty. Keď je motor studený, impulz vstrekovania sa zvyšuje, aby sa zvýšilo množstvo paliva, a keď je motor teplý, trvanie impulzu sa skracuje. Po úvodnom vstreknutí sa ECU prepne do príslušného režimu ovládania vstrekovača.

Režim štartovania motora. Keď je zapnuté zapaľovanie, ECU zapne relé elektrického palivového čerpadla a vytvorí tlak v prívodnom palivovom potrubí do palivovej koľajnice. ECU kontroluje signál zo snímača teploty chladiacej kvapaliny a určuje správny pomer vzduch/palivo pre štartovanie.

Keď sa kľukový hriadeľ začne otáčať, ECU bude pracovať v štartovacom režime, kým otáčky neprekročia 500 ot./min. alebo kým nenastane režim "zaplaveného" motora.

Režim čistenia motora. Ak je motor "zaplavený palivom" (tie. palivo namočilo zapaľovacie sviečky), môže sa spustiť úplným otvorením škrtiacej klapky pri súčasnom otáčaní kľukového hriadeľa. V tomto prípade ECU neposiela vstrekovacie impulzy do vstrekovačov a motor sa musí "sám vyčistiť". ECU udržiava tento režim, pokiaľ sú otáčky motora pod 500 ot./min. a snímač polohy škrtiacej klapky ukazuje, že je takmer úplne otvorený (viac ako 75 %).

Ak je škrtiaca klapka pri pokuse naštartovať normálny "nezaplavený" motor takmer úplne otvorená, motor sa nemusí naštartovať, pretože Keď je škrtiaci ventil úplne otvorený, vstrekovacie impulzy sa neposielajú do vstrekovača.

Prevádzkový režim riadenia dodávky paliva. Po naštartovaní motora (keď sú otáčky vyššie ako 500 ot./min) ECU riadi systém prívodu paliva v prevádzkovom režime. V tomto režime ECU vypočítava trvanie impulzu do vstrekovačov na základe signálov zo snímača polohy kľukového hriadeľa (informácie o frekvencii otáčania), snímač hmotnostného prietoku vzduchu, snímač teploty chladiacej kvapaliny a snímač polohy škrtiacej klapky.

Vypočítané trvanie vstrekovacieho impulzu môže viesť k inému pomeru vzduch/palivo ako 14,7:1. Príkladom môže byť studený motor, pretože to vyžaduje bohatú zmes na zabezpečenie dobrých jazdných vlastností.

Prevádzkový režim pre systém vstrekovania s uzavretou slučkou. V tomto systéme ECU najprv vypočíta šírku impulzu do vstrekovačov na základe signálov z rovnakých snímačov ako v systéme vstrekovania s otvorenou slučkou Rozdiel je v tom, že v systéme s uzavretou slučkou ECU tiež používa signál z kyslíkového senzora na úpravu a jemné doladenie vypočítaného impulzu, aby sa presne udržal pomer vzduch/palivo na úrovni 14,6...14,7:1. To umožňuje, aby katalyzátor pracoval s maximálnou účinnosťou.

Režim obohatenia počas zrýchlenia. ECU monitoruje náhle zmeny polohy škrtiacej klapky (podľa snímača, poloha škrtiacej klapky) a signálom zo snímača hmotnostného prietoku vzduchu a zabezpečuje prísun dodatočného množstva paliva predĺžením trvania vstrekovacieho impulzu. Režim obohacovania počas akcelerácie sa používa iba na riadenie paliva v prechodných podmienkach (pri pohybe škrtiacej klapky).

Režim obohatenia výkonu. ECU monitoruje signál zo snímača polohy škrtiacej klapky a otáčky motora, aby určil, kedy vodič vyžaduje maximálny výkon motora. Na dosiahnutie maximálneho výkonu je potrebná bohatá palivová zmes a ECU mení pomer vzduch/palivo na približne 12:1. V systéme vstrekovania s uzavretou slučkou je signál snímača koncentrácie kyslíka v tomto režime ignorovaný, pretože bude indikovať obohatenie zmesi.

Režim Lean počas brzdenia. Brzdenie vozidla so zatvorenou škrtiacou klapkou môže zvýšiť emisie toxických zložiek do atmosféry. Aby sa tomu zabránilo, elektronická riadiaca jednotka monitoruje pokles uhla otvorenia škrtiacej klapky a signál zo snímača hmotnostného prietoku vzduchu a rýchlo znižuje množstvo dodávaného paliva znížením vstrekovacieho impulzu.

Režim vypnutia prívodu paliva počas brzdenia motorom. Počas brzdenia motorom so zaradeným prevodovým stupňom a spojkou môže ECU na krátky čas úplne deaktivovať impulzy vstrekovania paliva. Prívod paliva sa v tomto režime zapína a vypína, keď sú splnené určité podmienky týkajúce sa teploty chladiacej kvapaliny, otáčok kľukového hriadeľa, rýchlosti vozidla a uhla otvorenia škrtiacej klapky.

Kompenzácia napájacieho napätia. Pri poklese napájacieho napätia môže zapaľovací systém vytvárať slabú iskru a mechanický pohyb "otvorenia" vstrekovača môže trvať dlhšie. ECU to kompenzuje zvýšením času akumulácie energie v zapaľovacích cievkach a trvaním vstrekovacieho impulzu.

V súlade s tým, keď sa zvýši napätie batérie (alebo napätie v palubnej sieti vozidla) ECU znižuje čas akumulácie energie v zapaľovacích cievkach a dobu vstrekovania.

Režim vypnutia paliva. Pri vypnutom zapaľovaní nie je palivo dodávané vstrekovačom, čím sa eliminuje možnosť samovznietenia zmesi pri prehriatí motora. Okrem toho sa nedodávajú impulzy vstrekovania paliva, ak ECU neprijíma referenčné impulzy zo snímača polohy kľukového hriadeľa, t.j. To znamená, že motor nebeží.

Prívod paliva sa preruší aj pri prekročení maximálnych povolených otáčok kľukového hriadeľa motora 6510 ot./min., aby bol motor chránený pred pretáčaním.