Соснин - Автотроника

Глава 13

Рис. 13.15. Схема электрических соединений в системе "K-Jetronic" (обозначения в тексте)

13.16. Основные составные компоненты системы "K-Jetronic" (обозначения соответствуют рис. 13.6)

гулятор прогрева 9 и клапан дополнительной подачи воздуха 10.

После включения стартера 3 ключом 4 одновременно со стартером к АКБ подключается термореле времени 6. Если контакты термореле замкнуты (Td < 35°С), включается в работу пусковая форсунка 7, двигатель запускается и на контакт 1 управляющего реле 5 от прерывателя-распределителя 8 начинает поступать высоковольтный (350...400 В) импульс напряжения с частотой искрообразования в системе зажигания. Этот импульс обрабатывается в электронной схеме 12 и используется как удерживающий сигнал для реле управления 5, электробензонасос остается постоянно включенным. Если при включенном зажигании двигатель "заглохнет", то на контакт 1 реле 5 импульс от датчика-распределителя поступать не будет, сигнал удержания в схеме 12 исчезнет и электробензонасос 11 выключится. Если запускается теплый двигатель, то управляющее реле 5 включит электробензонасос 11, срабатывают рабочие форсунки впрыска, двигатель запускается без помощи пусковой форсунки. Работа остальных электрических устройств системы "K-Jetronic" очевидна из рассмотрения схемы, показанной на рис. 13.15.

Конструктивное исполнение (внешний вид) основных составных частей (компонентов) системы впрыска бензина "K-Jetronic" показано на рис. 13.16, а их примерное расположение на двигателе WH-5 автомобиля "Audu-100" — на рис. 13.17.

Рис. 13.17. Расположение компонентов системы "K-Jetronic" на двигателе WH-5:

1 — дозатор-распределитель; 2 — бензопроводные трубки; 3 — рабочие клапанные форсунки закрытого типа; 4 — воздуховод; 5 — прямая и обратная бензомагистрали; 6 — пусковая форсунка; 7 — регулятор прогрева (управляющего

давления); 8 — клапан дополнительной подачи воздуха; 9 — впускной коллектор; 10 — термореле времени; 11 — воздушная заслонка (ротаметр) расходомера воздуха; 12 - корпус расходомера; 13 — узел дроссельной заслонки; 14 — миксерный (смесительный) ресивер впускного коллектора.

13.16.Система впрыска бензина "KE-Jetronic"

Впервые автоматическое электронное управление впрыском топлива на автомобильных двигателях было реализовано с помощью системы "KEJetronic". Хотя эта система (как и ее прототип "К- Jetronic") является механической системой непрерывного распределенного по цилиндрам впрыска бензина через гидромеханические форсунки закрытого типа, но управление качеством приготовляемой топливовоздушной смеси в системе "KEJetronic" чисто электронное.

Реализовать в механической системе впрыска смесеобразование близкое к оптимальному можно с использованием известной зависимости количества впрыскиваемого бензина от рабочего давления со стороны топливоподачи. Указанная зависимость частично используется в системе "K-Jetronic", где при запуске холодного двигателя срабатывает регулятор прогрева. Для расширения функций этого устройства в его конструкцию вмонтирована вакуумная камера, соединенная шлангом с задроссельной зоной впуск-] ного коллектора (см. рис. 13.12). Это позволяет peal лизовать управление процессом смесеобразования1

130

[Механические системы впрыска топлива для бензиновых двигателей (группа "К")

три некотором изменении нагрузки двигателя. Но,	ром опережения, здесь имеет место низкая точность
так и в системах зажигания с вакуумным регулято-	и ограничение диапазона регулирования.

Рис. 13.J.8. Система впрыска бензина "KE-Jetronlc":

i- функциональная схема; б — конструкция гидромеханического узла системы; 1 — дозатор-распределитель; 2 — электрощравлический задатчик давления (ЭГЗД); 3 — мембранный регулятор давления (МРД); 4 — сливная бензомагистраль; 5 — фямая (подающая) бензомагистраль; 6 — соединительная бензомагистраль; 7 — возвратная бензомагистраль; 8 — ротаиетр расходомера воздуха; 9 — бензошланг к пусковой форсунке; 10 — каналы к рабочим форсункам; 11 — электрический разъем потенциометра (датчика положения ротаметра); 12 — фильтр тонкой очистки бензина; 13 — подпорный накопитель вдлива (гидроаккумулятор); 14 — электробензонасос; 15 — бензобак; 16 — ЭБУ впрыска; 17 — датчик температуры двигателя; 18 — термореле времени; 19 — свеча зажигания; 20 — рабочая форсунка; 21 — потенциометрический датчик пошения дроссельной заслонки; 22 — пусковая форсунка; 23 — клапан дополнительной подачи воздуха; 24 — дроссельная йслонка; 25, 26 — нижняя и верхняя камеры дифференциальных клапанов; 27 — поршне-щелевой вентиль; 28 — топливный жиклер ЭГЗД; 29 — электромагнитная система ЭГЗД; 30 — штуцер вакуумной камеры МРД; 31 — штуцер в задроссель- <ой зоне впускного коллектора.

131

Глава 13

Рис. 13.19. Компоненты системы "KE-Jetronic" (обозначения в тексте)

Устранить эти недостатки механической системы можно внедрением в нее электронного управления качеством ТВ-смеси. Модернизированная таким способом механическая система впрыска бензина получила наименование "KE-Jetronic" (индекс Е — от elektronic).

Система "KE-Jetronic" (как и ее прототип — система "K-Jetronic") относится к механическим системам непрерывного распределенного (многоточечного) впрыска бензина, но не с механическим, а с электронным управлением качественным составом ТВ-смеси, и не на прогреве, а во всех возможных режимах работы ДВС.

Для реализации такого электронного управления в состав системы "KE-Jetronic" дополнительно включены четыре новых устройства (рис. 13.18): электрогидравлический задатчик давления 2 (ЭГЗД), мембранный регулятор давления 3 (МРД), расходомер воздуха (РВП) с потенциометрическим датчиком 11 положения ротаметра 8 и электронный блок управления впрыском 16 (ЭБУ-В). Исключен из системы регулятор прогрева, а дозатор-распределитель 1 имеет несколько иную конструкцию. В зависимости от типа автомобильного двигателя входными датчиками для ЭБУ-В могут являться от 4-х до 11-ти различных преобразователей неэлектрических воздействий в электрические сигналы. Например, в системе "KE-111-Jetronic" для автомобилей "AUDI80/90" (см. рис. 13.19) таких преобразователей десять: датчик температуры двигателя (ДТД); датчик краевого положения дроссельной заслонки (ДПД); датчик высоты над уровнем моря (ДУМ); датчик нагрузки двигателя (ДНД) по угловому положению ротаметра в расходомере воздуха; датчик частоты вращения и положения коленвала ДВС (ДХ-датчик Холла в системе зажига-

ния); датчик начала отсчета (ДНО); датчик концентра ции кислорода (ДКК); датчик включения автоматической коробки передач (ДКП); датчик режима холостого хода (ДХХ); датчик включения кондиционера (ДКД).

Основное назначение всех перечисленных устройств — обеспечить электронное автоматическое управление процессом смесеобразования в механической системе впрыска на всех режимах ее работы Этим достигается повышение таких эксплуатацией ных показателей системы, как быстродействие и точ ность исполнения функций регулирования.

13.17.Электрогидравлическийзадатчик

давления(ЭГЗД)

Изменение количества распыленного бензина спомощью форсунки закрытого типа (после того, как она откроется) всегда является следствием изменения давления внутри форсунки. Это давление называетя давлением впрыска и в механических системах може управляться и с целью изменения количества впускае мой в цилиндры ТВ-смеси, и с целью измененияее ка чественного состава. При работе двигателя количеп во подаваемой ТВ-смеси регулируется дроссельной за слонкой (от водительской педали акселератора), а ка чество — автоматической системой управления.

В системе "KE-Jetronic" приготовление ТВ-смеси управление ее количеством реализуется так же, ка и в системе "K-Jetronic", а автоматическое управле ние качеством — с помощью электрогидравлическо го задатчика давления (ЭГЗД).

132

Механические системы впрыска топлива для бензиновых двигателей (группа "К")

ния угарного газа СО в выхлопных отработавших га-
зах (	). Диапазон изменения управляюще-
го тока от	до	называется диа-
пазоном самонастройки системы (рис. 13.20). В этом
диапазоне имеет место компенсация ряда дестабили-
зирующих факторов, а именно: частичное нарушение
герметичности	воздушного канала,	незначительная
потеря компрессии в цилиндрах ДВС, увеличение вы-
бросов СО. Благодаря компенсации двигатель продол-
жает устойчиво работать и не требует регулировок.
Если электронная система управления током жиклера
в задатчике давления выходит из строя и ток стано-
вится равным нулю, система "KE-Jetronic" продолжает
выполнять свои функции, как обычная механическая
система (без электронного управления).

						13.18. Электронный блок управления
						впрыском (ЭБУ-В)
		Рис. 13.20. Диапазон изменения тока I, в ЭГЗД
						ЭБУ-В в системе "KE-Jetronic" аналогового прин-
	Этот задатчик (см. рис. 13.18) входит в состав до-					ципа действия. Его главная задача — вырабатывать
затора-распределителя 1 и представляет собой бензи-						ток управления для электрогидравлического задатчи-
новый жиклерный клапан с электрически управляемой						ка давления. Этот ток можно считать постоянным с
пропускной способностью жиклера 28. Электромагнит-						плавным изменением величины текущего значения и
ная система задатчика рассчитана и сконструирована						с переключением полярности по заданному закону
так, чтобы количество бензина, проходящего через						регулирования. Помимо этого ЭБУ-В вырабатывает
жиклер задатчика, было пропорционально величине						сигналы управления для пусковой форсунки впрыска
электрического тока , протекающего по катушке эле-						(в ранних выпусках систем "КЕ" форсунка впрыска
ктромагнита 29. Это позволяет изменять подпорное						управляется от термореле времени), для клапана ста-
явление бензина в нижних номерах 25 дозатора-рас-						билизации холостого хода, для клапана подсистемы
пределителя так, чтобы разность давлений				в полос-		нейтрализации паров бензина, для чек-лампы подси-
ти поршне-щелевого вентиля (ПЩВ) 27 и в нижних ка-						стемы бортовой самодиагностики, для авторегулято-
мерах 25 всегда оставалась бы пропорциональной ве-						ра системы зажигания (сигнал нагрузки ДВС).
личине тока в задатчике 2. Для этой цели задатчик 2						На вход ЭБУ-В (см. рис. 13.19) поступают электри-
давления своими гидравлическими каналами включен						ческие сигналы от различных входных датчиков, а
между прямой бензомагистралью 5 и нижними каме-						также от авторегулятора системы зажигания
рами 25. Управляя таким способом разностью между						(АРЗ) — по каналу обмена данными.
рабочим и подпорным давлением, можно достаточно						ЭБУ и АРЗ в системе "KE-Jetronic" конструктивно
точно и безынерционно управлять количеством топли-						выполнены в виде двух отдельных устройств. Однако
ва, подаваемого к форсункам, при неизменном коли-						следует заметить, что на ряде автомобилей, напри-
честве впускаемого в цилиндры воздуха. Форсунки со-						мер на немецких "Volkswagen-Passat" (выпуск после
общены с верхними камерами 26 бензотрубками 10.						1988 года) устанавливается комбинированная систе-
	В различных системах "КЕ" управляющий ток из-					ма электронного управления двигателем "КЕ-
меняется с помощью ЭБУ-В от			до		в разMotronic". Она отличается от системы "KE-Jetronic" в
личных пределах (			;			). основноНм только тем, что в ней функции управления
всегда положительному значению тока (				) соот-		впрыском бензина и электроискровым зажиганием
ветствует закрытое состояние жиклера 28 (предел						выполняет один общий электронный блок.
обогащения ТВ-смеси), а отрицательному значению						В электронном блоке управления для системы впры-
i		) — открытое (предел обеднения) до		полного		ска "KE-Jetronic" впервые появился так называемый
прекращения подачи бензина к форсункам). Значе-						регистратор неисправностей, который работает совме-
нию тока , близкому к нулю, соответствует штатная						стно с электронной схемой самодиагностики. С помо-
(установочная) пропускная способность жиклера 28,						щью этой схемы контролируются сигналы входных дат-
при которой система впрыска "КЕ" вырабатывает сте-						чиков и рабочие токи в исполнительных устройствах.
шометрическую ТВ-смесь и работает совместно с кис-						В случае возникновения нештатных ситуаций не-
юродным датчиком в режиме регулировки содержа-						исправности кодируются и фиксируются в регистра-

133

Глава 13		Механ

торе. На шоферском пульте управления загорается чек-лампа. Записанные коды неисправностей могут быть вызваны и расшифрованы с помощью миганий чек-лампы и таблицы кодов.

Электронные компоненты ЭБУ-В являются микроэлектронными устройствами и обладают достаточно высокой эксплуатационной и функциональной надежностью.

13.19.Мембранный регулятор давления (МРД)

Основное назначение МРД (см. рис. 13.18) — поддерживать подпорное давление в возвратной бензомагистрали 7 за нижними камерами 25 дозато- ра-распределителя 1.

Подпорное давление в системе "КЕ" выполняет роль управляющего. В системе "K-Jetronic" управляющее давление формируется с помощью регулятора прогрева, который изменяет величину гидравлического противодействия на золотник поршне-щелевого вентиля 27. В системе "KE-Jetronic" такого противодействия нет, а подпор создается в нижних камерах 25 и воздействует на мембраны дифференциальных клапанов в дозаторе-распределителе. Этот подпор создается задатчиком давления 2, а стабилизируется и поддерживается мембранным регулятором давления 3 (МРД). Кроме этого МРД закрывает сливную бензомагистраль 6 при остановке двигателя (ДВС). Когда ДВС работает в установившемся режиме подпорное давление на дифференциальные мембраны в нижних камерах 25 должно поддерживаться постоянным. Этим обеспечиваются условия оптимального смесеобразования, запрограммированные в ЭБУ-В для данного режима работы двигателя. При переходе двигателя на другой режим условия смесеобразования изменяются. Подпорное давление в нижних камерах 25 под воздействием электронного управления также изменяется, а его разность (АР) с рабочим давлением в полости ПЩВ 27 обеспечивает нужное увеличение или уменьшение количества подаваемого к форсункам бензина. Таким образом, подпорное давление на различных режимах работы ДВС различно, но для каждого конкретного режима — постоянно. Функцию поддержания требуемого значения подпорного давления выполняет мембранный регулятор давления МРД.

Устройство МРД показано на рис. 13.21. Как видно из чертежа, МРД состоит из трех камер: рабочей (красная), сливной (оранжевая) и вакуумной (синяя). Каждая камера имеет свои соединительные штуцера — 3, 5 и 9, 15 соответственно. Между рабочей и сливной камерами установлен полый толкатель 2 с перепускным каналом 10. Со стороны сливной камеры на торец толкателя 2 установлена запорная шайба 8, которая совместно с опорой 4 образует сливной клапан МРД. Этот клапан может открываться контрпру-

Рис. 13.21. Мембранный регулятор давления

(обозначения в тексте)

жиной 7 при перемещении толкателя вниз. Усилие контрпружины регулируется винтом 6 через штуцер 5. Рабочая камера разобщена с вакуумной посредством упругой металлической мембраны 12, которая со стороны вакуумной камеры подперта оттарированной витой стальной пружиной 14. Перепускной канал 10 в подвижном толкателе 2 со стороны рабочей камеры перекрыт шариковым редукционным клапаном 11. Этот клапан установлен на мембране 12 таким образом, что при поднятии мембраны вверх (под напором давления в рабочей камере МРД) сначала поднимается запорная шайба 8 и открывает сливной клапан МРД, а затем после упора мембраны 12 в ограничитель 13 вверх приподнимается запорный шарик редукционного клапана 11. Степень открытия редукционного клапана определяется приростом давлени бензина в рабочей камере МРД после того, как мембрана 12 упрется в ограничитель 13. Так как это давление совпадает по величине с рабочим давлением н входном жеклере 28 задатчика давления 2, то при изменении напора бензина в задатчике 2 и в нижних ка мерах 25 (управляемым током 13 от ЭБУ-В), редукционный клапан 11 корректирует подпорное давление под заданную законом управления разность давлений

Рабочая функция вакуумной камеры в мембранном регуляторе МРД заключается в коррекции подпорного давления при изменении нагрузки двигателя, для чего штуцер 15 соединяется шлангом с впускным коллектором.

13.20. Расходомервоздуха

с потенциометрическим датчиком

Из опыта эксплуатации вакуумных регуляторов I системе зажигания известно, что диапазон их фут ционирования (по изменению нагрузки ДВС) крайне

ТЛЬ

Механические системы впрыска топлива для бензиновых двигателей (группа "К")

ограничен. То же самое имеет
место и при использовании ваку-
умных мембранных			регуляторов
давления	в системах впрыска.
Дляустраненияэтогонедостатка
впоздних выпусках системы "КЕ-
Jetronic"вакуумная			камера, в
МРД служащая для коррекции со-
става ТВ-смеси по нагрузке дви-
гателя, не используется, а ее
функции выполняет резистивный
потенциометрический датчик
степени открытия ротаметра (на-
порного диска) в пневмомехани-
ческом	расходомере		воздуха.
В отличие от гибкой диафраг-
мыввакуумнойкамере,ротаметр
исключительно чувствителен к из-
менению количества всасываемо-
го воздуха, а следовательно, и к
изменению нагрузки двигателя.						Рис. 13.22. Дозатор-распределитель системы "KE-Jetronlc":
Конструкция		расходомера		позиции 1...10 и 25...29 соответствуют рис. 13.18; 11 — электрический контакт
воздуха с резистивным потенцио-				соленоида ЭГЗД для подачи управляющего тока 1З; 12 — якорь (качели) соленоида;
метром на оси рычага ротаметра				13 — пружина дифференциального клапана; 14 — золотник поршне-щелевого вен-
«азана на рис. 13.18 позиция-				теля 27; х — полость над золотником 14.
ми8и11. При работе двигателя
поток всасываемого воздуха приподнимает рота-							жними 25 камерами напряжены подпорными пружи-
метр на величину, соответствующую объему пропу-							нами не со стороны верхних, а со стороны нижних ка-
щенного воздуха, и ротаметр через систему рычагов							мер. Бензин в нижние камеры подается не из прямой
(как и в системе "K-Jetronic") приподнимает золотник							бензомагистрали 5, а из полости задатчика давле-
в поршне-щелевом вентиле 27. Последний управляет							ния 2. Нижние камеры с полостью поршне-щелевого
количеством пропущенного бензина к рабочим фор-							вентиля 27 не сообщаются, а сам вентиль 27 вклю-
сункам впрыска. Так реализуется механическое уп-							чен непосредственно в прямую бензомагистраль 5.
равление процессом приготовления ТВ-смеси, коли-							Дозирующий жиклер перед верхней полостью X отсут-
чество которой при подаче в цилиндры устанавлива-							ствует, за счет чего давление в верхней и нижней по-
ется дроссельной заслонкой (качество ТВ-смеси оста-							лостях в вентиле 27 одинаковое. Как уже отмечалось,
ется неизменным). Одновременно с этим рычаг рота-							регулятор прогрева (управляющего давления) заме-
иетра перемещает ползунок (центральный вывод)							нен электрогидравлическим задатчиком давления
потенциометра на соответствующий угол по резис-							ЭГЗД 2, который установлен непосредственно на кор-
тивной дорожке,		на	которую подается		постоянное		пусе 1 дозатора-распределителя. Рабочие каналы 10,
стабильное напряжение от ЭБУ-В. Таким образом на							подающие бензин к форсункам впрыска 20 (как и в
центральном выводе формируется электрический по-							системе "K-Jetronic"), то приоткрываются, то прикры-
тенциал, несущий информацию об угловом положе-							ваются (управляется их пропускная способность) про-
нии рычага ротаметра, а значит, и о нагрузке двига-							гибом дифференциальных диафрагм. Степень проги-
теля. Этот потенциал возвращается в 3BV-B в виде							ба управляется разностью давления ДР бензина в
элеиктрического сигнала, который достаточно точно							верхних и нижних камерах. Пусковая форсунка 22,
характеризуетнагрузку ДВС.							как и в системе "K-Jetronic", включена непосредст-
							венно в прямую бензомагистраль 5. Так как рабочее
13.21.	Дозатор-распределитель				(ДР)		давление в системе "КЕ" повышено, то все соедини-
							тельные бензомагистрали усилены — применены шту-
							церы с конической мелкой резьбой и металлические
Это устройство (рис. 13.22) в системе "КЕ-							соединительные трубки. На рис. 13.22 позицией 3 по-
Jetronic" во многом подобно своему прототипу, но							казан не мембранный, а поршневой регулятор давле-
имеются и принципиальные отличия, основные из ко-							ния, который устанавливается в более поздних систе-
торых следующие (см. рис. 13.18 и 13.22). Диффе-							мах "K-Jetronic". Функции мембранного и поршневого
ренциальные диафрагмы между верхними 26 и ни-							регулятора одинаковые.

135

Глава 13

13.22. Работа системы "KE-Jetronic"		нала от ЭБУ-В 16) и запуск реализуется путем впрыск
		обогащенной ТВ-смеси через рабочие клапанные фор
	Пуск и прогрев холодного двигателя, оснащенно-	сунки 20. При этом ЭБУ-В устанавливает в обмотке за-
го системой впрыска бензина "KE-Jetronic", происхо-		датчика давления 2 такой ток, величина которого соот-
дит следующим образом (см. рис. 13.18).		ветствует степени обогащения ТВ-смеси для нормаль
	При включении зажигания (еще до включения	ной (устойчивой) работы двигателя на холостом ходу
стартера) срабатывает электробензонасос 14 и начи-		при данной температуре. По мере прогрева работаю-
нается нагнетание бензина в нижние камеры дозато-		щего двигателя ток в обмотке задатчика плавно умень-
ра-распределителя 1, а также в рабочие полости за-		шается, жиклер 28 задатчика все больше открывается
датчика 2 и мембранного регулятора 3. Сливные маги-		и давление в нижних камерах 25 дозатора-распредели-
страли 6 и 7 в это время закрыты мембранным регу-		теля 1 соответственно увеличивается. Это приводит к
лятором. Но как только давление в системе достигает		постепенному обеднению ТВ-смеси до тех пор, пока
рабочего значения для данной температуры двигателя		она не станет нормальной. Температура двигателя при
(в ЭБУ-В учитывается сигнал датчика 17 ДТВ), сливные		этом достигнет значения 65°С. Дальнейшее повыше-
магистрали 6 и 7 открываются и бензин через воз-		ние температуры двигателя не оказывает заметного
вратную магистраль 4 начнет поступать обратно в бен-		влияния на работу системы впрыска.
зобак 15. Таким образом замкнутое топливное кольцо		Управление качеством ТВ-смеси на прогретом
подготавливается к работе. Если двигатель заводится		двигателе осуществляется по совокупности сигналов
при пониженной температуре (Та < 10°С), то срабаты-		от всех датчиков на входе ЭБУ-В и по программе, за-
вает пусковая форсунка 22 и пуск происходит так же		ложенной в ЭБУ-В. Исполнительным устройством на
как и в системе "K-Jetronic". Если же температура дви-		всех возможных режимах работы прогретого двига-
гателя выше 10°С, то пусковая форсунка не срабаты-		теля остается задатчик давления ЭГЗД. С его помо-
вает (разомкнуты контакты термореле 18 или нет сиг-		щью реализуются такие режимы работы системы
				впрыска, как: обогащение ТВ-смеси при
				разгоне автомобиля на прогретом или на
				непрогретом двигателе (участвуют дат-
				чики ДТД, ДПД и ДНД); обогащение ТВ-
				смеси на полной нагрузке ДВС (участву-
				ют датчики ДПД и ДНД); прекращение
				подачи топлива к форсункам впрыска
				при торможении двигателем — принуди-
				тельный холостой ход (участвуютдатчики
				ДХ, ДПД и ДХХ), а также при превыше-
				нии максимально допустимых оборотов
				коленвала двигателя (используется дат-
				чик ДХ); обеднение ТВ-смеси при движе-
				нии автомобиля по горным дорогам (ис-
				пользуется датчик ДУМ); корректировка
	Рис. 13.23. Схема электрических соединений в системе "KE-Jetronic"			состава ТВ-смеси при работе системы
				впрыска с датчиком ДКК концентрации
	(Фрагмент схемы электрооборудования):
				кислорода. Схема электрических соеди-
	1 — пусковая форсунка; 2 — электробензонасос; 3 — клапан дополни		-
	тельной подачи воздуха; 4 — электронное реле управления электробензо-			нений в системе "KE-Jetronic" приведена
				нарис.13.23.
	насосом 2, пусковой форсункой 1 и клапаном подачи воздуха 3; 5 — дат-
				В заключение следует отметить, что
	чик краевых положений дроссельной заслонки; 6 — реле защиты от пере-
	грузки; 7 — клапан стабилизации режима холостого хода (в вариантах			дальнейшееусовершенствованиесистема
	без клапана подачи воздуха 3); 8 — расходомер воздуха с потенциомет-			впрыска бензина шло по пути внедрения
	рическим датчиком положения ротаметра; 9 — электрогидравлический			порциальной (прерывистой) подачи топ-
	задатчик давления; 10 — датчик принудительного XX (в вариантах без			лива вместо непрерывной, что возможно
	датчика 5); 11 — датчик температуры двигателя; 1, 3, 5, 10, 12, 13, 17,			реализовать заменой закрытых гидроме
	21, 24, 25 — номера контактов в штекерном разъеме ЭБУ; TD — им-
				ханическихфорсунокфорсункамисэлек-
	пульсный сигнал зажигания; 15, 30, 50 — номера контактов в замке за-			тромагнитнымуправлением отЭБУ-Вдис-
	жигания (+12 В).			кретного принципа действия.

136

Глава четырнадцатая

СИСТЕМЫ ОДНОТОЧЕЧНОГО ВПРЫСКА ТОПЛИВА ДЛЯ БЕНЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ (ГРУППА "MONO")

Главы четырнадцатая, пятнадцатая и шестнадцатая посвящены описанию современных систем центрального ^одноточечного^ впрыска топлива АЛЯ бензиновых двигателей внутреннего сгорания легковых автомобилей. Такие системы впрыска бензина управляются с помощью электронной автоматики и относятся к группе "Mono".

14.1. Система впрыска бензина "Mono-Jetronic"

Впервые система центрального одноточечного импульсного впрыска топлива для бензиновых двигателей легковых автомобилей была разработана фирмой BOSCH в 1975 году. Эта система получила название "Mono-Jetronic" (Monojet — одиночная струя) и была установлена на автомобиле "Volkswagen".

» На рис. 14.1 показан центральный впрыскивающий узел системы "Mono-Jetronic". Из рисунка вид-

но, что центральная форсунка впрыска (ЦФВ) устанавливается на стандартном впускном коллекторе вместо обычного карбюратора.

Но в отличие от карбюратора, в котором автоматика смесеобразования реализуется механическим управлением, в моносистеме впрыска применяется чисто электронное управление.

На рис. 14.2 показана упрощенная функциональная схема системы "Mono-Jetronic".

Электронный блок управления (ЭБУ) работает от входных датчиков 1-7, которые фиксируют текущее состояние и режим работы двигателя. По совокупно-

Рис. 14.1. Центральный впрыскивающий

		узел (ЦВУ):
	НБМ —	подающая	бензомагистраль;
	ОБМ — обратная		бензомагистраль;		Рис. 14.2.
	АПД — потенциометрический датчик по-				Упрощенная функциональная схема системы "Mono-Jetronic":
	ложения дроссельной заслонки; ЗПК —				1—7 —- входные датчики (ДМВ — момента впрыска, ДПД — положения дроссе-
	запорныйпневмоклапан; ЦФВ — цент-				ля, ДТВ — температуры воздуха, ДТД — температуры двигателя, ДОД — оборо-
	ральная форсунка впрыска; ДТВ — дат-				тов двигателя, ВК — концевой выключатель сервопривода, КД — концентрации
	чик температуры всасываемого возду-				кислорода); 8 — электромагнитный соленоид ЦФВ; 9 — установочное место для
	ха; ПДЗ — привод дроссельной заслон-				ДТВ; 10 — сетчатый бензофильтр; 11 — запорный клапан ЦФВ; 12— распыли-
	ки; РД — регулятор давления; СПД —				тельное сопло; 13 — миксерная (смесительная) преддроссельная зона; 14 —
	эдектросервопривод		дроссельной за	-	дроссельная заслонка; 15 — центральная форсунка впрыска ЦФВ; 16 — корпус
	слонки; ВПК — впускной коллектор;				ЦВУ; 17 — регулятор давления РД; 18 — обратный бензопровод ОБП; 19 — по-
	ПК —	теплоизоляционная прокладка			дающая бензомагистраль ПБМ; ЭБУ — электронный блок управления; S — эле-
	коллектора; КР — контактный разъем.				ктроимпульс управления ЦФВ; ЗУ — блок памяти; МКП —микропроцессор.

137

Глава 14

сти сигналов от этих датчиков и с использованием			ент избытка воздуха, равный единице. Коэффици-
информации из трехмерной характеристики впрыска			ент	, где М0 — количество массы воздуха
в ЭБУ вычисляются начало и продолжительность от-			теоретически необходимой для полного сгорания
крытого состояния центральной форсунки 15.			данной порции бензина, а Мд — масса фактически
	На основании расчетных данных в ЭБУ формиру-		выгоревшего воздуха.
ется электроимпульсный сигнал S управления для			Отсюда ясно, что в любой системе впрыска топли
ЦФВ. Этот сигнал воздействует на обмотку 8 магнит-			ва обязательно должен иметься измеритель массы
ного соленоида форсунки, запорный клапан 11 кото-			воздуха, впущенного в цилиндры двигателя при вса-
рой открывается, и через распылительное сопло 12			сывании.
бензин принудительно под давлением 1,1 бар в топли-			• В системе " Mono-Jetronic" масса воздуха рас-
воподающей магистрали 19 распыляется во впускной			считывается в ЭБУ по показаниям двух датчиков
коллектор через открытую дроссельную заслонку 14.			(см. рис. 14.1): температуры всасываемого воздуха
	При заданных размерах диафрагмы дроссельной		(ДТВ) и положения дроссельной заслонки (ДПД). Пер-
заслонки и калиброванного сечения распылительно-			вый расположен непосредственно на пути воздушно-
го сопла массовое количество пропущенного в ци-			го потока в верхней части центральной форсунки
линдры воздуха определяется степенью открытия			впрыска и представляет собой миниатюрный полу
дроссельной заслонки, а массовое количество			проводниковый термистор, а второй является резис
впрыснутого в воздушный поток бензина — продол-			тивным потенциометром, движок которого насажен
жительностью открытого состояния форсунки и под-			на поворотную ось (ПДЗ) дроссельной заслонки.
порным (рабочим) давлением в топливоподающей			Так как конкретному угловому положению дрос
магистрали 19.			сельной заслонки соответствует строго определен
	• Для того чтобы бензин сгорал полностью и наи-		ное объемное количество пропущенного воздуха, то
более эффективно, массы бензина и воздуха в ТВ-			дроссельный потенциометр выполняет функцию рас
смеси должны находиться в строго определенном со-			ходомера воздуха. В системе "Mono-Jetronic" он яв-
отношении, равном 1/14,7 (для высокооктановых			ляется также датчиком нагрузки двигателя.
сортов бензина). Такое соотношение называется			Но масса всасываемого воздуха в значительной
стехиометрическим, и ему соответствует коэффици-			степени зависит от температуры. Холодный воздух
			более плотный, а значит, более тяжелый. По мере по-
			вышения температуры плотность воздуха и его мас-
			са уменьшаются. Влияние температуры учитывается
			датчиком ДТВ (см. рис. 14.3, б).
			• Датчик ДТВ температуры всасываемого возду
			ха, как полупроводниковый термистор с отрицатель
			ным температурным коэффициентом сопротивления
			изменяет величину резистивности от 10 до 2,5 кОм
			при изменении температуры от-30 до +20°С. Сигнам
			датчика ДТВ используется только в таком темпера-
			турном диапазоне. При этом базовая продолжитель-
			ность впрыска бензина корректируется с помощью
			ЭБУ в интервале 20...0%. Если температура всасыва-
			емого воздуха выше +20°С, то сигнал датчика ДТВ
			блокируется в ЭБУ и датчик не используется.
			Сигналы от датчиков положения дроссельной за-
			слонки (ДПД) и температуры всасываемого воздуха
			(ДТВ) в случаях их отказов дублируются в ЭБУ сигна
			лами датчиков частоты вращения (ДОД) и температу-
	Рис. 14.3.		ры охлаждающей жидкости (ДТД) двигателя.
	Центральная форсунка впрыска (ЦФВ):		• По рассчитанному в ЭБУ объему воздуха, а так
	1 — прямая бензомагистраль ПБМ; 2 — обратная бензома	-
			же по сигналу о частоте вращения двигателя, кото-
	гистраль ОБМ; 3 — корпус ЦФВ; 4 — крышка; 5 — соедини	-
	тельные электропровода; 6 — датчик температуры всасыва	-	рый поступает от датчика числа оборотов системі
	емого воздуха ДТВ; 7 — сетчатый бензофильтр; 8 — обмот	-	зажигания, определяется требуемая (базовая) про-
	ка электромагнитного соленоида; 9 — запорный клапан		должительность открытого состояния центральной
	ЦФВ; 10 — микроканалы распылительного сопла; 11 — рас-		форсунки впрыска.
	труб сопла; 12 — миксерная зона; 13 — возвратная пружи	-	Так как подпорное давление Рт в топливоподающей
	на; 14 — магнитный керн; а — распылительное сопло; б	—	магистрали	(ПБМ) постоянно (для "Mono-Jetronic"
	датчик температуры всасываемого воздуха ДТВ.		Рт=1...1,1 бар), а пропускная способность форсунки

138

Системы одноточечного впрыска топлива для бензиновых двигателей (группа "Mono")

задана суммарным сечением отверстий распылительного сопла, то время открытого состояния форсунки однозначно определяет количество впрыснутого бензина. Момент впрыска (на рис. 14.2 сигнал от датчика ДМВ) обычно задается одновременно с сигналом на воспламенение ТВ-смеси от системы зажигания (через 180° поворота коленвала для четырехцилиндрового ДВС).

Таким образом, при электронном управлении процессом смесеобразования обеспечение высокой точности дозировки впрыскиваемого бензина в измеренное количество массы воздуха является легко решаемой задачей, но, в конечном счете, точность дозирования определяется не электронной автоматикой, а точностью изготовления и функциональной надежностью входных датчиков и форсунки впрыска.

• На рис. 14.3 показана главная деталь системы "Mono-Jetronic" — центральная форсунка впрыска

(ЦФВ).

Центральная форсунка впрыска представляет собой бензоклапан, который открывается электрическим импульсом, поступающим от электронного блока управления. Для этого в форсунке имеется электромагнитный соленоид 8 с подвижным магнитным керном 14. Основной проблемой при создании клапанов для импульсного впрыска -является необходимость обеспечения высокой скорости срабатывания запорного устройства 9 клапана как на открывание, так и

на закрытие. Решение проблемы достигается облегчением магнитного керна соленоида, увеличением тока в импульсном сигнале управления, подбором упругости возвратной пружины 13, а также формой притертых поверхностей для распылительного сопла 10.

Сопло форсунки (рис. 14.3, а) выполнено в виде раструба капиллярных канальцев, число которых обычно не менее шести. Углом при вершине раструба задается раскрыв струи впрыска, которая имеет форму воронки. При такой форме струя бензина не попадает на дроссельную заслонку даже при малом ее открытии, а пролетает в два тонких полумесяца открывшейся щели.

Центральная форсунка системы "Mono-Jetronic" надежно обеспечивает минимальную продолжительность открытого состояния распылительного сопла 11 в течение 1±0,1 мс. За такое время и при рабочем давлении в 1 бар через распылительное сопло площадью в 0,08 мм2 впрыскивается около одного миллиграмма бензина. Этому соответствует расход топлива 4 л/ч на минимальных холостых оборотах (600 об/мин) прогретого двигателя. При пуске и прогреве холодного двигателя форсунка открывается на более продолжительное время (до 5...7 мс). Но, с другой стороны, максимальная продолжительность впрыска на прогретом двигателе (время открытого состояния форсунки) ограничивается предельной частотой вращения коленвала ДВС

Рис. 14.4.		Рис. 14.5.
Дроссельный потенциометр:		Электросервопривод дроссельной заслонки:
а — конструкция; 6 — электрическая схема; 1, 2, 4, 5 — кон-		1 — опорный шток; 2 — поворотный рычаг дросселя; 3 —
тактные выводы потенциометра; 3 — скользящие контакты;		дроссель в закрытом состоянии; 4 — дроссель в открытом
6 — резиновый уплотнитель; 7 — резистор Ra; 8 — резистор		состоянии; 5 — толкатель выдвижной; 6 — контактный
R6; 9 — пружины скользящих контактов на движке потенци-		разъем; 7 — корпус сервопривода; 8 — шестерня; 9 — вну-
ометра; 10 — резистор Re; 11 — резистор Rd; 12 — керами-		тренняя винтовая резьба; 10 — червячный вал; 11 — ре-
ческая изоляционная подложка; 13 — ось движка потенцио-		версный электродвигатель; 12 — уплотнитель; 13 — пласт-
метра; 14 — пластмассовый корпус потенциометра; Ra, Rb,		массовый корпус сервопривода без крышки; b — угол пово-
Re, Rd — резистивные дорожки потенциометра.		рота дросселя под действием электросервопривода (17°).

139