Відкрити велику картинку в новій вкладці »
Мал. 41. Система розподіленого упорскування палива: 1. Патрубок подачі повітря; 2. Корпус повітряного фільтра; 3. Кришка повітряного фільтра; 4. Паливна рамка; 5. Форсунка; 6. Трубка зливу палива; 7. Трубка подачі палива; 8. Регулятор тиску; 9. Фільтруючий елемент; 10. Датчик масової витрати повітря; 11. Електробензонасос із датчиком рівня палива; 12. Шланг впускної труби (з'єднується з дросельним патрубком); 13. Магістраль зливу палива; 14. Магістраль подачі палива; 15. Шланг підведення картерних газів від кришки головки циліндрів; 16. Паливний бак; 17. Джгут проводів форсунок; 18. Датчик температури рідини, що охолоджує; 19. Дросельний патрубок; 20. Паливний фільтр; 21. Трос приводу дросельної заслінки; 22. Шланг відсмоктування картерних газів на холостому ходу; 23. Датчик положення дросельної заслінки; 24. Регулятор холостого ходу; 25. Шланг подачі розрідження до регулятора тиску; 26. Ресівер; 27. Корок штуцера для приєднання манометра; 28. Датчик положення колінчастого валу; 29. Клапан регулятора тиску; 30. Діафрагма регулятора тиску; 31. Опорний кронштейн; 32. Впускна труба; 33. Підтримуючий кронштейн; 34. Шланг відведення рідини від дросельного патрубка; 35. Шланг підведення рідини для підігріву дросельного патрубка; 36. Шланг для відсмоктування парів бензину з адсорбера (встановлюється в системі упорскування із зворотним зв'язком); 37. Впускний клапан; А. Відсмоктування повітря до дросельного патрубка; Б. Злив палива у паливний бак; С. Підведення палива з паливної рампи.
Відкрити велику картинку в новій вкладці »
Мал. 42. Схема електричних з'єднань системи розподіленого упорскування палива: 1. Датчик положення колінчастого валу; 2. Колодка діагностики. 3 Регулятор холостого ходу; 4. Електронний блок керування (ЕБУ); 5. Датчик детонації; 6. Колодка для підключення кондиціонера; 7. СО-потенціометр; 8. Модуль запалювання; 9. Свічки запалювання; 10. Форсунки; 11. Електробензонасос із датчиком рівня палива; 12. Плавкий запобіжник захисту електробензонаcoca, його реле та форсунок; 13. Реле включення електробензонасосу; 14. Плавкий запобіжник захисту датчиків швидкості та масової витрати повітря; 15. Реле запалювання; 16. Плавкий запобіжник захисту ЕБУ та модуля запалювання; 17. Датчик масової витрати повітря. 18. Табло з контрольною лампою "CHECK ENGINE"; 19. Колодка, що з'єднується з джгутом проводів панелі інструментів; 20. Електродвигун вентилятора системи охолодження двигуна; 21. Монтажний блок; 22. Датчик швидкості; 23. Датчик температури рідини, що охолоджує; 24. Датчик положення дросельної заслінки; К9. Реле увімкнення електровентилятора; А. До клеми акумуляторної батареї; В. До вимикача запалювання (висновку "15/1"); С. До тахометра; D. До маршрутного комп'ютера.
Пристрій
На автомобілях ВАЗ 21093 та ВАЗ-21099 можуть встановлюватися двигуни із системою розподіленого упорскування палива, тобто. паливо впорскується чотирма форсунками (по одній форсунці на циліндр) у впускну трубу; на впускні клапани. Тут паливо випаровується, перемішується з повітрям і у вигляді горючої суміші надходить у циліндри двигуна. Система впорскування палива дозволяє знизити токсичність газів, що відпрацювали при поліпшенні їздових якостей автомобіля. Існують дві системи розподіленого упорскування: із зворотним зв'язком і без неї.
Система зі зворотним зв'язком застосовується переважно на експортних автомобілях. У неї в системі впуску встановлюється нейтралізатор і датчик кисню, який забезпечує зворотний зв'язок. Датчик відстежує концентрацію кисню у газах, що відпрацювали, а електронний блок управління за його сигналами підтримує таке співвідношення повітря/паливо, яке забезпечує найбільш ефективну роботу нейтралізатора. Як паливо необхідно застосовувати лише неетильований бензин. Застосування етилованого бензину призведе до пошкодження нейтралізатора, датчика кисню та відмови системи.
У системі упорскування без зворотного зв'язку не встановлюються нейтралізатор і датчик кисню, а для регулювання концентрації в відпрацьованих газах служить СО-потенціометр. У цій системі не застосовується також система уловлювання парів бензину. На рис. 41 і 42 показано пристрій саме цієї системи, так як і буде в основному застосовуватися на автомобілях, що продаються в Росії. А в тексті нижче описуються вузли обох систем та даються особливості роботи системи із зворотним зв'язком
Нейтралізатор встановлюється в системі випуску газів, що відпрацювали, перед додатковим глушником. Він містить два окислювальні каталізатори (прискорювача хімічної реакції) та один відновлювальний. Окислювальні каталізатори (платина та паладій) сприяють перетворенню вуглеводнів у водяну пару, а окису вуглецю в двоокис вуглецю. Відновлювальний каталізатор (радій) сприяє перетворенню оксидів азоту на нешкідливий азот.
У зв'язку з тим, що каталітичному нейтралізатору потрібний кисень для нейтралізації вуглеводнів та окису вуглецю, і одночасно він повинен забирати кисень для нейтралізації оксидів азоту, необхідно дуже суворо підтримувати баланс суміші повітря/паливо (приблизно 14,7:1), що надходить у двигун. Цю функцію виконує електронний блок керування.
Електронний блок керування (ЕБУ), розташований під панеллю приладів на лівій боковині кузова, є центром системи упорскування палива. Це спеціалізований комп'ютер. Він безперервно обробляє інформацію від різних датчиків і керує системами, що впливають на токсичність газів, що відпрацювали, і на експлуатаційні показники автомобіля.
ЕБУ виконує також діагностичну функцію системи упорскування палива. Він може розпізнавати проблеми в роботі системи, попереджаючи про них водія через контрольну лампу "CHECK ENGINE". Крім того, він зберігає діагностичні коди, що вказують на області несправності, щоб допомогти фахівцям у проведенні ремонту.
Повітряний фільтр встановлений передній частині моторного відсіку на гумових фіксаторах. Фільтруючий елемент 9 паперовий, з великою площею поверхні, що фільтрує. При заміні фільтруючого елемента його необхідно встановлювати так, щоб гофри були розташовані паралельно до осьової лінії автомобіля.
Дросельний патрубок 19 закріплений на ресивері. Він дозує кількість повітря, що надходить у трубу впуску. Надходженням повітря в двигун управляє дросельна заслінка, поєднана з приводом педалі акселератора.
До складу дросельного патрубка входять датчик 23 положення дросельної заслінки та регулятор 24 холостого ходу. У проточній частині дросельного патрубка (перед дросельною заслінкою та за нею) знаходяться отвори відбору розрідження, необхідні для роботи системи уловлювання парів бензину. Якщо остання система не застосовується, штуцер для продування адсорбера глушиться гумовою заглушкою.
Регулятор 24 холостого ходу регулює частоту обертання колінчастого валу на режимі холостого ходу, керуючи кількістю повітря, що подається в обхід закритої дросельної заслінки. Він складається з двополюсного крокового електродвигуна та з'єднаного з ним конусного клапана. Клапан висувається або забирається за сигналами ЕБУ.
Датчик 23 положення дросельної заслінки встановлений на корпусі дросельного патрубка 1 і пов'язаний з віссю дросельної заслінки. Датчик являє собою потенціометр, на один кінець якого подається напруга живлення 5, а інший кінець з'єднаний з "масою". З третього виведення потенціометра (від повзунка) йде вихідний сигнал до ЕБУ
Система подачі палива включає електробензонасос 11, паливний фільтр 20, паливопроводи і рампу 4 форсунок в зборі з форсунками 5 і регулятором 8 тиску палива.
Електробензонасос 11 двоступінчастий роторного типу, встановлений у паливному баку. Паливо з насоса через паливний фільтр 20 тонкої очистки подається до паливної рампи під тиском більше 284 кПа. Електробензонасос включається за допомогою допоміжного реле 13 (див. рис. 42). Паливний фільтр з паперовим елементом, що фільтрує, встановлений під підлогою кузова за паливним баком.
Рампа 4 форсунок є порожнистою планкою з встановленими на ній форсунками і регулятором тиску палива. Рамка форсунок закріплена двома болтами на впускній трубі 32. З правого боку на рампі форсунок знаходиться штуцер контролю тиску палива, закритий різьбовою пробкою 27.
Форсунка 5 є електромагнітним клапаном. Коли на неї від ЕБУ надходить імпульс напруги, то клапан відкривається, і паливо через розпилювач тонко розпиленим струменем під тиском впорскується у трубу впуску на впускний клапан.
Після припинення подачі електричного імпульсу пружний клапан форсунки перекриває подачу палива. Форсунки закріплені на рампі за допомогою пружинних фіксаторів. Верхній та нижній кінці форсунок герметизуються гумовими кільцями ущільнювачів.
Регулятор тиску 8 палива складається з клапана 29 з діафрагмою 30. підтисненого пружиною до сідла в корпусі регулятора. Призначення регулятора - підтримувати постійний перепад тиску між тиском повітря у трубі впуску і тиском палива в рампі. На двигуні, що працює, регулятор підтримує тиск в рампі форсунок в межах 284-325 кПа.
На діафрагму регулятора з одного боку діє тиск палива, а з іншого боку – тиск (розрідження) у впускній трубі. При зменшенні тиску у впускній трубі (дросельна заслінка закривається) клапан регулятора відкривається при меншому тиску палива, перепускаючи надлишкове паливо зливною магістралі назад у бак. Тиск палива у рампі знижується. При збільшенні тиску у впускній трубі (при відкриванні дросельної заслінки) клапан регулятора відкривається вже при більшому тиску палива у рампі підвищується.
Датчик 18 температури охолоджувальної рідини являє собою термістр (резистор, опір якого змінюється від температури). Датчик загорнуть у випускний патрубок рідини, що охолоджує, на головці циліндрів. При низькій температурі датчик має високий опір (100 ком при -40°С), а за високої температури — низька (177 Ом за 100°С).
Датчик концетрації кисню застосовується в системі упорскування із зворотним зв'язком і встановлюється на приймальній трубі глушників. Кисень, що міститься у відпрацьованих газах, реагує з датчиком кисню, створюючи різницю потенціалів на виході датчика. Вона змінюється приблизно від 0,1 В (високий вміст кисню - бідна суміш) до 0,9В (мало кисню - багата суміш). У датчик вбудований нагрівальний елемент підвищення ефективності його роботи.
Датчик 10 масової витрати повітря розташований між повітряним фільтром і шлангом 12 труби впускної. Він термоанемометричного типу. У датчику використовуються три чутливі елементи. Один з елементів визначає температуру навколишнього повітря, а решту двох нагріваються до заздалегідь встановленої температури, що перевищує температуру навколишнього повітря. Під час роботи двигуна повітря, що проходить, охолоджує нагріваються елементи. Масова витрата повітря визначається шляхом вимірювання електричної потужності, необхідної для підтримки заданого перевищення температури елементів, що нагріваються над температурою навколишнього повітря. Сигнал датчика частотний. Велика витрата повітря викликає сигнал високої частоти, а невелика витрата - сигнал низької частоти.
Датчик швидкості автомобіля 22 (Мал. 42) встановлюється на коробці між приводом спідометра і наконечником гнучкого вала приводу спідометра. Принцип дії датчика ґрунтується на ефекті Холла. Датчик видає на ЕБУ прямокутні імпульси напруги з частотою пропорційної швидкості обертання провідних коліс.
СО-потенціометр 7 (Мал. 42) встановлений у моторному відсіку на стінці коробки притоку повітря і являє собою змінний резистор. Він видає в ЕБУ сигнал, який використовується для регулювання складу паливоповітряної суміші з метою одержання нормованого рівня концентрації окису вуглецю (СО) у відпрацьованих газах на неодруженому ходу. СО-потенціометр подібний до гвинта якості суміші в карбюраторах. Регулювання вмісту СО за допомогою СО-потенціометра виконується лише на станції технічного обслуговування із застосуванням газоаналізатора.
Датчик положення 28 колінчастого валу індуктивного типу, встановлений на кришці масляного насоса навпроти задає диска на шківі приводу генератора. Задає диск є зубчасте колесо з 58 рівновіддаленими (6°) западинами. Для створення імпульсу синхронізації два зуби відсутні. При обертанні колінчастого валу зубці змінюють магнітне поле датчика, наводячи імпульси напруги змінного струму.
Система запалювання
У системі запалення не використовуються традиційні розподільники та котушка запалювання Тут застосовується модуль 8 (Мал. 42) запалювання, що складається з двох котушок запалювання та керуючої електроніки високої енергії. Система запалення не має рухомих деталей і тому не потребує обслуговування. Вона також не має регулювань (у тому числі й кута випередження запалення), оскільки управління запаленням здійснює ЕБУ
У системі запалення застосовується метод розподілу іскри, який називається методом "холостої іскри". Циліндри двигуна об'єднані в пари 1-4 і 2-3 і новоутворення відбувається одночасно у двох циліндрах: у циліндрі, в якому закінчується такт стиснення (робоча іскра), і в циліндрі, в якому відбувається такт випуску (неодружена іскра). У зв'язку з постійним напрямом струму в обмотках котушок запалювання струм іскроутворення в одній свічці завжди протікає з центрального електрода на бічний, а в другій - з бокового на центральний. Свічки застосовуються типу А17ДВРМ або AC.R43XLS із зазором між електродами 1,0-1,13 мм.
Управління запалюванням у системі здійснюється за допомогою ЕБУ. Датчик положення колінчастого валу подає ЕБУ опорний сигнал, на основі якого ЕБУ робить розрахунок послідовності спрацьовування котушок в модулі запалювання. Для точного керування запаленням ЕБУ використовує таку інформацію:
- частота обертання колінчастого валу;
- навантаження двигуна (масова витрата повітря);
- температура охолоджувальної рідини;
- положення колінчастого валу.
Система уловлювання парів бензину застосовується в системі упорскування зі зворотним зв'язком. У системі застосовано метод уловлювання парів вугільним адсорбером, встановленим у моторному відсіку. На двигуні, що не працює, пари бензину з паливного бака подаються в адсорбер, де вони поглинаються активованим вугіллям. При двигуні адсорбер продувається повітрям, і пари відсмоктуються до дросельного патрубка, а потім у впускну трубу для спалювання в ході робочого процесу.
ЕБУ управляє продуванням адсорбера, включаючи електромагнітний клапан, розташований на кришці адсорбера. При подачі на клапан напруги він відкривається, випускаючи пари у трубу впуску. Управління клапаном здійснюється методом широтноімпульсної модуляції. Клапан вмикається та вимикається з частотою 16 разів на секунду (16 Гц). Чим вища витрата повітря, тим більша тривалість імпульсів включення клапана.
ЕБУ включає клапан продування адсорбера при виконанні всіх наступних умов:
- температура рідини, що охолоджує, вище 75°С;
- система управління паливоподачею працює в режимі замкнутого циклу (зі зворотним зв'язком);
- швидкість автомобіля перевищує 10 км/год. Після включення клапана критерій швидкості змінюється. Клапан відключиться лише при зниженні швидкості до 7 км/год;
- відкриття дросельної заслінки перевищує 4%. Цей фактор надалі не має значення, якщо він не перевищує 99%. При повному відкритті дросельної заслінки ЕБУ відключає клапан продування адсорбера.
Електровентилятор 20 системи охолодження включається та вимикається ЕБУ в залежності від температури двигуна, частоти обертання колінчастого валу, роботи кондиціонера (якщо він є на автомобілі) та інших факторів. Електровентилятор включається за допомогою допоміжного реле К9. розташованого в монтажному блоці 21. При роботі двигуна електровентилятор включається, якщо температура охолоджуючої рідини перевищить 104°С або буде надано запит на включення кондиціонера. Електровентилятор включається після падіння температури охолоджувальної рідини нижче 101°С, після вимкнення кондиціонера або зупинки двигуна.
Робота системи упорскування
Кількість палива, що подається форсунками, регулюється електричним імпульсним сигналом від електронного блоку керування (ЕБУ). ЕБУ відстежує дані про стан двигуна, розраховує потребу в паливі та визначає необхідну тривалість подачі палива форсунками (тривалість імпульсу), збільшення кількості палива тривалість імпульсу збільшується, а зменшення подачі палива — скорочується.
ЕБУ має здатність оцінювати результати своїх розрахунків та команд, а також запам'ятовувати досвід недавньої роботи та діяти відповідно до нього. "Самонавчання" ЕБУ є безперервним процесом, що триває протягом усього терміну експлуатації автомобіля.
Паливо подається за одним із двох різних методів: синхронному, тобто. при певному положенні колінчастого валу, чи асинхронному, тобто. незалежно або без синхронізації обертанням колінчастого валу. Синхронне упорскування палива - переважно застосовуваний метод. Асинхронне упорскування палива застосовується, в основному, на режимі пуску двигуна.
Форсунки включаються попарно і по черзі: спочатку форсунки 1 і 4 циліндрів, а через 180°повороту колінчастого валу - форсунки 2 і 3 циліндрів і т.д. Таким чином, кожна форсунка включається один раз за обертання колінчастого валу, тобто. двічі за повний робочий цикл двигуна.
Незалежно від способу упорскування подача палива визначається станом двигуна, тобто. режим його роботи. Ці режими забезпечуються ЕБУ та описані нижче.
Початковий впорскування палива. Коли колінчастий вал двигуна починає прокручуватися стартером, перший імпульс від датчика положення колінчастого валу викликає імпульс від ЕБУ на включення відразу всіх форсунок. Це слугує для прискорення пуску двигуна.
Початковий упорскування палива відбувається щоразу при пуску. Тривалість імпульсу впорскування залежить від температури. На холодному двигуні імпульс упорскування збільшується збільшення кількості палива, але в прогрітому — тривалість імпульсу зменшується. Після початкового упорскування ЕБУ перемикається на відповідний режим керування форсунками.
Режим запуску двигуна. При включенні запалювання ЕБУ включає реле електробензонасоса, і він створює тиск у магістралі подачі палива до паливної рампи. ЕБУ перевіряє сигнал від датчика температури охолоджуючої рідини та визначає правильне співвідношення повітря/паливо для пуску.
Після початку обертання колінчастого валу ЕБУ працюватиме у пусковому режимі доки обороти не перевищать 500 об/хв або не настане режим продування "залитого" двигуна.
Режим продування двигуна. Якщо двигун "залитий паливом" (тобто. паливо намочило свічки запалювання), він може бути пущений шляхом повного відкриття дросельної заслінки при одночасному провертанні колінчастого валу. При цьому ЕБУ не подає імпульси упорскування на форсунки, і двигун має "очиститись". ЕБУ підтримує цей режим до тих пір, поки обороти двигуна нижче 500 об/хв, і датчик положення дросельної заслінки показує, що вона майже повністю відкрита (понад 75%).
Якщо дросельна заслінка утримується майже повністю відкритої при спробі нормального пуску "не залитого" двигуна, двигун може не пуститися, т.к. при повністю відкритій дросельній заслінці імпульси упорскування на форсунку не подаються.
Робочий режим управління паливоподачею. Після пуску двигуна (коли обороти понад 500 об/хв) ЕБУ управляє системою подачі палива у робочому режимі. На цьому режимі ЕБУ розраховує тривалість імпульсу на форсунки за сигналами від датчика положення колінчастого валу (інформація про частоту обертання), датчика масової витрати повітря, датчика температури охолоджуючої рідини та датчика положення дросельної заслінки.
Розрахована тривалість імпульсу впорскування може давати співвідношення повітря/паливо, що відрізняється від 14,7:1. Прикладом може бути непрогрітий стан двигуна, тому що при цьому для забезпечення хороших їздових якостей потрібна збагачена суміш.
Робочий режим для системи упорскування зі зворотним зв'язком. У цій системі ЕБУ спочатку розраховує тривалість імпульсу на форсунки на основі сигналів від тих же датчиків, що і в системі упорскування без зворотного зв'язку Відмінність полягає в тому, що в системі зі зворотним зв'язком ЕБУ ще використовує сигнал від датчика кисню для коригування та тонкого регулювання розрахункового імпульсу, щоб точно підтримувати співвідношення повітря/паливо на рівні 14,6...14,7:1. Це дозволяє каталітичному нейтралізатору працювати з максимальною ефективністю.
Режим збагачення під час прискорення. ЕБУ стежить за різкими змінами положення дросельної заслінки (по датчику, положення дросельної заслінки) і за сигналом датчика масової витрати повітря та забезпечує подачу додаткової кількості палива за рахунок збільшення тривалості імпульсу впорскування. Режим збагачення при прискоренні застосовується тільки для управління паливоподачею в перехідних умовах (при переміщенні дросельної заслінки).
Режим потужності збагачення. ЕБУ стежить за сигналом датчика положення дросельної заслінки та частотою обертання колінчастого валу для визначення моментів, у які водієві необхідна максимальна потужність двигуна. Для досягнення максимальної потужності потрібна збагачена горюча суміш, і ЕБУ змінює співвідношення повітря/паливо приблизно 12:1. У системі упорскування зі зворотним зв'язком у цьому режимі сигнал датчика концетрації кисню ігнорується, т.к. він вказуватиме на збагаченість суміші.
Режим збіднення під час гальмування. При гальмуванні автомобіля із закритою дросельною заслінкою можуть збільшитися викиди в атмосферу токсичних компонентів. Щоб не допустити цього, електронний блок управління стежить за зменшенням кута відкриття дросельної заслінки і за сигналом датчика масової витрати повітря і своєчасно зменшує кількість палива, що подається шляхом скорочення імпульсу впорскування.
Режим вимкнення подачі палива при гальмуванні двигуном. При гальмуванні двигуном із включеною передачею та зчепленням ЕБУ може на короткі періоди часу повністю відключити імпульси впорскування палива. Відключення та включення подачі палива на цьому режимі відбувається при виконанні певних умов по температурі рідини, що охолоджує, частоті обертання колінчастого валу, швидкості автомобіля і куту відкриття дросельної заслінки.
Компенсація напруги живлення. При падінні напруги живлення система запалювання може давати слабку іскру, а механічний рух "відкриття" форсунки може тривати більше часу. ЕБУ компенсує це шляхом збільшення часу накопичення енергії в котушках запалення та тривалості імпульсу упорскування.
Відповідно при зростанні напруги акумуляторної батареї (або напруги в бортовій мережі автомобіля) ЕБУ зменшує час накопичення енергії в котушках запалення та тривалість упорскування.
Режим вимкнення подачі палива. При вимкненому запаленні паливо форсункою не подається, чим виключається самозаймання суміші при перегрітому двигуні. З іншого боку, імпульси упорскування палива не подаються, якщо ЕБУ отримує опорних імпульсів від датчика положення колінчастого валу, тобто. це означає, що двигун не працює.
Відключення подачі палива також відбувається при перевищенні гранично допустимої частоти обертання колінчастого валу двигуна, що дорівнює 6510 об/хв, для захисту двигуна від перекручування.