Sisteme de injecție auto, scop, tipuri de sisteme de injecție pentru motoarele pe benzină și diesel. Cum funcționează un injector și un sistem de injecție de combustibil? Injecție de combustibil

D. Sosnin

Începem publicarea articolelor despre sistemele moderne de injecție de combustibil pentru motoarele cu combustie internă pe benzină ale autoturismelor.

1. Observații preliminare

2. Avantajele sistemelor de injectie

Acest lucru duce la faptul că dintr-un amestec TV omogen creat în carburator se formează încărcături inegale aer-combustibil în diferiți cilindri ai motorului cu ardere internă. Ca urmare, motorul nu oferă puterea de proiectare, uniformitatea cuplului se pierde, consumul de combustibil și cantitatea de substanțe nocive din gazele de eșapament cresc.

Este foarte dificil să faci față acestui fenomen la motoarele cu carburator. De asemenea, trebuie remarcat faptul că un carburator modern funcționează pe principiul atomizării, în care benzina este pulverizată într-un curent de aer aspirat în cilindri. În acest caz, se formează picături destul de mari de combustibil (Fig. 3, a),

Acest lucru nu oferă un amestec de înaltă calitate de benzină și aer. Amestecarea slabă și picăturile mari fac ca benzina să se depună mai ușor pe pereții galeriei de admisie și pe pereții cilindrilor în timpul admisiei amestecului TV. Cu toate acestea, atunci când se pulverizează forțat benzină sub presiune printr-o duză calibrată a duzei, particulele de combustibil pot avea dimensiuni semnificativ mai mici în comparație cu pulverizarea benzinei în timpul atomizării (Fig. 3, b). Benzina este pulverizată în mod deosebit eficient cu un fascicul îngust la presiune ridicată (Fig. 3, c).

S-a constatat că atunci când benzina este pulverizată în particule cu un diametru mai mic de 15 ... 20 de microni, amestecarea acesteia cu oxigenul atmosferic are loc nu ca cântărire a particulelor, ci la nivel molecular. Acest lucru face ca amestecul TB să fie mai rezistent la schimbările de temperatură și presiune în cilindru și conductele lungi ale galeriei de admisie, ceea ce contribuie la arderea sa mai completă.

Așa s-a născut ideea de a înlocui jeturile de atomizare ale unui carburator mecanic inerțial cu o duză de injecție centrală fără inerție (CFV), care se deschide pentru un timp determinat printr-un semnal de control al impulsului electric de la unitatea electronică de automatizare. În același timp, pe lângă pulverizarea de înaltă calitate și amestecarea eficientă a benzinei cu aer, este ușor să obțineți o precizie mai mare a dozării în amestecul TV în toate modurile de funcționare posibile ale motorului cu ardere internă.

Astfel, datorită utilizării unui sistem de alimentare cu combustibil cu injecție de benzină, motoarele autoturismelor moderne nu prezintă dezavantajele menționate mai sus inerente motoarelor cu carburator, adică. sunt mai economice, au o densitate de putere mai mare, mențin un cuplu constant pe o gamă largă de viteze de rotație, iar emisia de substanțe nocive în atmosferă cu gazele de eșapament este minimă.

3. Sistem de injecție benzină „Mono-Jetronic”

În fig. 4 prezintă unitatea centrală de injecție a sistemului „Mono-Jetronic”. Figura arată că duza centrală de injecție (CFV) este instalată pe galeria de admisie standard în locul carburatorului convențional.

Dar spre deosebire de carburator, în care formarea automată a amestecului se realizează prin control mecanic, sistemul mono-injecție folosește control pur electronic.

În fig. 5 prezintă o diagramă funcțională simplificată a sistemului „Mono-Jetronic”.

Unitatea electronică de control (ECU) funcționează de la senzorii de intrare 1-7, care înregistrează starea curentă și modul de funcționare al motorului. Pe baza setului de semnale de la acești senzori și folosind informații din caracteristicile tridimensionale ale injecției în ECU, se calculează începutul și durata stării deschise a injectorului central 15.

Pe baza datelor calculate, ECU generează un semnal de control al impulsului electric S pentru CFV. Acest semnal acționează asupra bobinei 8 a solenoidului magnetic al injectorului, a cărui supapă de reținere 11 se deschide, iar prin duza de pulverizare 12, benzina este forțată la o presiune de 1,1 bar în conducta de alimentare cu combustibil 19 în galeria de admisie prin supapa de accelerație deschisă 14.

Cu o dimensiune dată a diafragmei supapei de accelerație și o secțiune calibrată a duzei de pulverizare, cantitatea de masă de aer trecută în cilindri este determinată de gradul de deschidere a supapei de accelerație și de cantitatea de masă de benzină injectată în fluxul de aer este determinată de durata stării deschise a injectorului și de presiunea de rezervă (de lucru) în conducta de alimentare cu combustibil 19.

Pentru ca benzina să ardă complet și cel mai eficient, masele de benzină și aer din amestecul TV trebuie să fie într-un raport strict definit egal cu 1 / 14,7 (pentru benzină cu octanism ridicat). Acest raport se numește stoichiometric și corespunde coeficientului a de exces de aer egal cu unu. Coeficientul a = Md / M0, unde M0 este cantitatea de masă de aer, teoretic necesară pentru arderea completă a unei anumite porțiuni de benzină, iar Md este masa de aer ars efectiv.

Prin urmare, este clar că în orice sistem de injecție de combustibil trebuie să existe un contor pentru masa de aer admisă în cilindrii motorului în timpul admisiei.

În sistemul „Mono-Jetronic”, masa de aer este calculată în ECU în funcție de citirile a doi senzori (vezi Fig. 4): temperatura aerului de admisie (DTV) și poziția supapei de accelerație (DPD). Primul este situat direct pe calea fluxului de aer în partea superioară a duzei centrale de injecție și este un termistor semiconductor miniatural, iar al doilea este un potențiometru rezistiv, al cărui motor este montat pe axa de pivotare a supapei de accelerație (PDZ). .

Deoarece o cantitate volumetrică strict definită de aer transmis corespunde unei poziții unghiulare specifice a supapei de accelerație, potențiometrul de accelerație funcționează ca un debitmetru de aer. În sistemul „Mono-Jetronic”, este și un senzor de sarcină a motorului.

Dar cantitatea de aer aspirată depinde foarte mult de temperatură. Aerul rece este mai dens și, prin urmare, mai greu. Pe măsură ce temperatura crește, densitatea aerului și masa acestuia scad. Influența temperaturii este luată în considerare de senzorul DTV.

Senzorul de temperatură a aerului de admisie DTV, ca termistor semiconductor cu un coeficient de temperatură negativ de rezistență, modifică valoarea rezistivității de la 10 la 2,5 kOhm atunci când temperatura se schimbă de la -30 la + 20 ° C. Semnalul senzorului DTV este utilizat numai în acest interval de temperatură. În acest caz, durata de bază a injecției de benzină este ajustată folosind computerul în intervalul 20 ... 0%. Dacă temperatura aerului de admisie este mai mare de + 20 ° C, atunci semnalul senzorului DTV este blocat în ECU și senzorul nu este utilizat.

Semnalele de la senzorii de poziție a clapetei (DPD) și temperatura aerului de admisie (DTV) în cazul defecțiunilor acestora sunt duplicate în ECU de semnalele de la senzorii de viteză de rotație (DOD) și temperatura de lichidul de răcire (DTD) al motorului.

Pe baza volumului de aer calculat în computer, precum și a semnalului de turație a motorului de la senzorul de turație de aprindere, se determină durata necesară (de bază) a stării deschise a duzei centrale de injecție.

Deoarece contrapresiunea Рт în conducta de alimentare cu combustibil (PBM) este constantă (pentru "Mono-Jetronic" Рт = 1 ... 1,1 bar), iar debitul duzei este stabilit de secțiunea transversală totală a orificiilor duzei de pulverizare, timpul deschis al duzei determină fără ambiguitate cantitatea de benzină injectată. Momentul de injecție (în Fig. 5, semnalul de la senzorul UHF) este de obicei setat simultan cu semnalul de aprindere a amestecului TV din sistemul de aprindere (după 180 ° de rotație a arborelui cotit ICE).

Astfel, prin controlul electronic al procesului de formare a amestecului, asigurarea unei precizii ridicate a dozării benzinei injectate într-o cantitate măsurată de masă de aer este o problemă ușor de rezolvat și, în cele din urmă, precizia dozării este determinată nu de automatizarea electronică, ci de precizia de fabricație și fiabilitatea funcțională a senzorilor de intrare și a duzelor de injecție.

În fig. 6 prezintă partea principală a sistemului „Mono-Jetronic” - duza centrală de injecție (CFV).

Duza centrală de injecție este o supapă de gaz care se deschide cu un impuls electric de la unitatea electronică de control. Pentru aceasta, injectorul are un solenoid electromagnetic 8 cu un miez magnetic mobil 14. Principala problemă în crearea supapelor pentru injectarea impulsului este necesitatea asigurării unei viteze mari de răspuns a dispozitivului de închidere a supapei 9 atât pentru deschidere, cât și pentru închidere. Soluția problemei este obținută prin ușurarea miezului magnetic al solenoidului, creșterea curentului în semnalul de control al impulsului, selectarea elasticității arcului de retur 13 și, de asemenea, a formei suprafețelor de sol pentru duza de pulverizare 10.

Duza duzei (Fig. 6, a) este realizată sub forma unui clopot de tubuli capilari, al căror număr este de obicei de cel puțin șase. Unghiul din partea superioară a pâlniei este stabilit de deschiderea jetului de injecție, care are forma unei pâlnii. Cu această formă, un flux de benzină nu lovește supapa de accelerație chiar și atunci când este ușor deschisă, ci zboară în două semilune subțiri ale fantei deschise.

Duza centrală a sistemului „Mono-Jetronic” asigură în mod fiabil un timp minim de deschidere al duzei de pulverizare 11 de 1 ± 0,1 ms. În acest timp și la o presiune de funcționare de 1 bar, se injectează aproximativ un miligram de benzină printr-o duză de pulverizare cu o suprafață de 0,08 mm2. Aceasta corespunde unui consum de combustibil de 4 l/h la turația minimă de ralanti (600 rpm) al unui motor cald. La pornirea și încălzirea unui motor rece, injectorul se deschide mai mult timp (până la 5 ... 7 ms). Dar, pe de altă parte, durata maximă a injecției pe un motor cald (timpul stării deschise a injectorului) este limitată de turația maximă a motorului (6500 ... 7000 min-1) în modul de accelerație maximă și nu poate fi mai mult de 4 ms. În acest caz, frecvența de funcționare a dispozitivului de blocare a duzei la ralanti este de cel puțin 20 Hz, iar la sarcină maximă - nu mai mult de 200 ... 230 Hz.

Senzorul de poziție a clapetei de accelerație (potențiometrul clapetei de accelerație) prezentat în fig. 7. Sensibilitatea sa la rotația motorului trebuie să îndeplinească cerința de ± 0,5 grade unghiulare de rotație a axei clapetei 13. În funcție de poziția unghiulară strictă a axei accelerației, se determină începuturile a două moduri de funcționare a motorului: ralanti (3 ± 0,5 °) și sarcină completă (72,5 ± 0,5 °).

Pentru a asigura o precizie și fiabilitate ridicate, pistele rezistive ale potențiometrului, dintre care patru, sunt conectate conform circuitului prezentat în Fig. 7, b, iar axa glisorului potențiometrului (glisor cu două contacte) este așezată într-un lagăr simplu din teflon fără joc.

Potențiometrul și ECU sunt interconectate printr-un cablu cu patru fire printr-un conector pin. Pentru a crește fiabilitatea conexiunilor, contactele din conector și din cipul potențiometrului sunt placate cu aur. Contactele 1 și 5 sunt proiectate pentru a furniza o tensiune de referință de 5 ± 0,01 V. Contactele 1 și 2 - pentru a elimina tensiunea semnalului atunci când supapa de accelerație este rotită printr-un unghi de la 0 la 24 ° (0 ... 30 - modul inactiv ; 3 .. .24 ° - modul de sarcină scăzută a motorului). Contactele 1 și 4 - pentru a elimina tensiunea semnalului atunci când supapa de accelerație este rotită printr-un unghi de 18 până la 90 ° (18 ... 72,5 ° - modul de sarcină medie, 72,5 ... 90 ° - modul de sarcină maximă a motorului).

Tensiunea semnalului de la potențiometrul de accelerație este utilizată suplimentar:
pentru a îmbogăți amestecul TV în timpul accelerării mașinii (se înregistrează viteza de schimbare a semnalului de la potențiometru);
pentru a îmbogăți amestecul TV în modul de încărcare completă (valoarea semnalului de la potențiometru este înregistrată după ce 72,5 ° a supapei de accelerație este rotită în sus);
pentru a opri injecția de combustibil în modul de ralanti forțat (semnalul potențiometrului este înregistrat dacă unghiul de deschidere al supapei de accelerație este mai mic de 3 °. În același timp, turația motorului W este monitorizată: dacă W> 2100 min-1, alimentarea cu combustibil este oprit și restaurat din nou la W
O caracteristică interesantă a sistemului de injecție „Mono-Jetronic” este prezența în compoziția sa a subsistemului de stabilizare a turației de mers în gol, folosind un servomotor electric, care acționează asupra arborelui supapei de accelerație (Fig. 8). Servoacționarea electrică este echipată cu un motor DC reversibil 11.

Servoacționarea este pornită în modul de ralanti și, împreună cu circuitul de oprire a regulatorului de vid al cronometrului de aprindere (stabilizare a turației de ralanti - Fig. 2), stabilizează turația motorului în acest mod.

Acest subsistem de stabilizare a vitezei de mers în gol funcționează după cum urmează.

Este un semnal de mod inactiv pentru ECU (interruptorul de limită VK este închis de tija servo). Conform acestui semnal, supapa de închidere pneumatică ZPK este declanșată și canalul de vid de la zona de accelerație a galeriei de admisie la regulatorul de vid BP este închis. Regulatorul de vid din acest moment nu funcționează și momentul aprinderii devine egal cu valoarea unghiului de instalare (6 ° la PMS). În același timp, motorul funcționează stabil la ralanti. Dacă în acest moment este pornit un aparat de aer condiționat sau un alt consumator puternic de energie a motorului (de exemplu, farurile cu faza lungă indirect printr-un generator), atunci viteza acestuia începe să scadă. Motorul se poate bloca. Pentru a preveni acest lucru, la comandă de la circuitul electronic de control al turației în gol (ESCH), un servomotor electric este pornit în controler, care deschide ușor supapa de accelerație. RPM este crescut la valoarea nominală pentru temperatura dată motorului. Este clar că atunci când sarcina este îndepărtată din motor, viteza acestuia este redusă la normal prin aceeași servomotorizare electrică.

ECU al sistemului „Mono-Jetronic” are un microprocesor MCP (vezi Fig. 5) cu memorie cu acces permanent și aleatoriu (unitate de memorie). Caracteristica tridimensională de referință a injecției (TXV) este „conectată” în memoria permanentă. Această caracteristică este într-o oarecare măsură similară cu caracteristica de aprindere tridimensională, dar diferă prin faptul că parametrul său de ieșire nu este momentul de aprindere, ci timpul (durata) stării deschise a duzei centrale de injecție. Coordonatele de intrare ale caracteristicii TCV sunt turația motorului (semnalul vine de la controlerul sistemului de aprindere) și volumul de aer admis (calculat de microprocesor din calculatorul de injecție). Caracteristica de referință a THV poartă informațiile de referință (de bază) privind raportul stoechiometric dintre benzină și aer din amestecul TV în toate modurile și condițiile posibile de funcționare a motorului. Aceste informații sunt selectate din memoria memoriei în microprocesorul ECU în funcție de coordonatele de intrare ale caracteristicilor THV (în funcție de semnalele senzorilor DOD, DPD, DTV) și sunt corectate în funcție de semnalele de la senzorul de temperatură a lichidului de răcire (DTD) și senzorul de oxigen (KD).

Senzorul de oxigen trebuie menționat separat. Prezența sa în sistemul de injecție face posibilă menținerea constantă a compoziției amestecului TV într-un raport stoechiometric (a = 1). Acest lucru se realizează prin faptul că senzorul KD funcționează într-un circuit de feedback adaptiv profund de la sistemul de evacuare la sistemul de alimentare cu combustibil (la sistemul de injecție).

Reacționează la diferența de concentrație de oxigen din atmosferă și din gazele de eșapament. De fapt, senzorul CD este o sursă de curent chimic de primul fel (celulă galvanică) cu un electrolit solid (cermet celular special) și cu o temperatură de funcționare ridicată (nu mai mică de 300 ° C). EMF-ul unui astfel de senzor depinde aproape treptat de diferența de concentrație de oxigen la electrozii săi (acoperire cu peliculă de platină-radiu pe diferite părți ale ceramicii poroase). Cea mai mare abruptă (scădere) a treaptei EMF cade pe valoarea a = 1.

Senzorul KD este înșurubat în conducta de evacuare (de exemplu, în galeria de evacuare) și suprafața sa sensibilă (electrodul pozitiv) se află în fluxul de gaze de evacuare. Există fante deasupra filetului de montare a senzorului prin care electrodul negativ extern comunică cu aerul atmosferic. La vehiculele cu convertor catalitic, senzorul de oxigen este instalat în fața convertorului catalitic și are o bobină de încălzire electrică, deoarece temperatura gazelor de eșapament în fața convertorului catalitic poate fi sub 300 ° C. În plus, încălzirea electrică a senzorului de oxigen accelerează pregătirea acestuia pentru funcționare.

Senzorul este conectat la calculatorul de injecție prin fire de semnal. Când un amestec sărac intră în cilindri (a> 1), concentrația de oxigen din gazele de eșapament este puțin mai mare decât cea standard (la a = 1). Senzorul KD emite o tensiune joasă (aproximativ 0,1 V) iar ECU, pe baza acestui semnal, reglează durata injecției de benzină în direcția creșterii acesteia. Coeficientul a se apropie din nou de unu. Când motorul funcționează cu un amestec bogat, senzorul de oxigen emite o tensiune de aproximativ 0,9 V și funcționează în ordine inversă.

Este interesant de observat că senzorul de oxigen este implicat în procesul de formare a amestecului numai la modurile de funcționare a motorului în care îmbogățirea amestecului TV este limitată la a> 0,9. Acestea sunt moduri precum încărcarea la viteze mici și medii și ralanti cu un motor cald. În caz contrar, senzorul CD este dezactivat (blocat) în ECU și compoziția amestecului TV nu este corectată pentru concentrația de oxigen din gazele de eșapament. Aceasta are loc, de exemplu, în modurile de pornire și încălzire ale unui motor rece și în modurile sale forțate (accelerare și sarcină completă). În aceste moduri, este necesară o îmbogățire semnificativă a amestecului TV și, prin urmare, activarea senzorului de oxigen („apăsarea” coeficientului a la unitate) este inacceptabilă aici.

În fig. 10 prezintă o diagramă funcțională a sistemului de injecție „Mono-Jetronic” cu toate componentele sale.

Orice sistem de injecție din subsistemul său de alimentare cu combustibil conține în mod necesar un inel de combustibil închis, care începe de la rezervorul de benzină și se termină acolo. Acesta include: rezervor de gaz BB, pompă electrică de combustibil EBN, filtru fin de combustibil FTOT, distribuitor de combustibil RT (în sistemul „Mono-Jetronic”, aceasta este o duză de injecție centrală) și un regulator de presiune RD, care funcționează pe principiul unui supapă de purjare atunci când presiunea de lucru specificată într-un inel închis este depășită (pentru sistemul „Mono-Jetronic” 1 ... 1,1 bar).

Inelul de combustibil închis are trei funcții:

Prin intermediul unui regulator de presiune mentine constanta presiunea de lucru necesara pentru distribuitorul de combustibil;

Cu ajutorul unei diafragme cu arc din regulatorul de presiune, acesta menține o anumită presiune reziduală (0,5 bar) după oprirea motorului, ceea ce previne formarea vaporilor și a congestionării aerului în conductele de combustibil atunci când motorul se răcește;

Oferă răcirea sistemului de injecție datorită circulației constante a benzinei în buclă închisă. În concluzie, trebuie remarcat faptul că sistemul „Mono-Jetronic” este utilizat numai pe autoturismele din clasa medie de consum, de exemplu, cum ar fi mașinile din Germania de Vest: „Volkswagen-Passat”, „Volkswagen-Polo”, „Audi”. -80".
REPARAȚII ȘI SERVICE-2 "2000

La sfârșitul anilor ’60 și începutul anilor ’70 ai secolului XX, a apărut problema poluării mediului cu deșeurile industriale, printre care o parte semnificativă au fost gazele de eșapament ale mașinilor. Până în acel moment, compoziția produselor de combustie ai motoarelor cu ardere internă nu era de interes pentru nimeni. Pentru a maximiza utilizarea aerului în timpul procesului de ardere și pentru a obține puterea maximă posibilă a motorului, compoziția amestecului a fost ajustată în așa fel încât să existe un exces de benzină în el.

Ca urmare, nu a existat absolut nicio oxigen în produsele de ardere, dar a rămas combustibil nears, iar substanțele dăunătoare sănătății se formează în principal în timpul arderii incomplete. În efortul de a crește puterea, designerii au instalat pompe de accelerație pe carburatoare, injectând combustibil în galeria de admisie cu fiecare apăsare bruscă a pedalei de accelerație, de exemplu. când este necesară o accelerare bruscă a mașinii. În acest caz, o cantitate excesivă de combustibil intră în cilindri, ceea ce nu corespunde cantității de aer.

În condiții de trafic urban, pompa de accelerație funcționează la aproape toate intersecțiile cu semafoare, unde mașinile trebuie fie să se oprească, fie să pună rapid în circulație. Arderea incompletă apare și atunci când motorul este la ralanti și mai ales când motorul frânează. Cu clapeta de accelerație închisă, aerul trece prin pasajele de gol ale carburatorului la viteză mare, aspirând prea mult combustibil.

Datorită vidului semnificativ din galeria de admisie, puțin aer este aspirat în cilindri, presiunea din camera de ardere rămâne relativ scăzută la sfârșitul cursei de compresie, procesul de ardere a unui amestec excesiv de bogat este lent și o mulțime de combustibilul nears rămâne în gazele de evacuare. Modurile de funcționare ale motorului descrise măresc brusc conținutul de compuși toxici din produsele de ardere.

A devenit evident că, pentru a reduce emisiile în atmosferă dăunătoare vieții umane, este necesar să se schimbe radical abordarea proiectării echipamentelor de combustibil.

Pentru a reduce emisiile nocive în sistemul de evacuare, s-a propus instalarea unui convertor catalitic pentru gaze de eșapament. Dar catalizatorul funcționează eficient numai atunci când așa-numitul amestec normal de combustibil-aer este ars în motor (raport greutate aer / benzină 14,7: 1). Orice abatere a compoziției amestecului de la cea specificată a dus la o scădere a eficienței muncii sale și la o defecțiune accelerată. Pentru o întreținere stabilă a unui astfel de raport al amestecului de lucru, sistemele de carburator nu mai erau potrivite. Singura alternativă ar putea fi sistemele de injecție.

Primele sisteme erau pur mecanice, cu puțină utilizare a componentelor electronice. Dar practica utilizării acestor sisteme a arătat că parametrii amestecului, a cărui stabilitate au sperat dezvoltatorii, se schimbă odată cu funcționarea mașinii. Acest rezultat este destul de natural, ținând cont de uzura și contaminarea elementelor sistemului și a motorului cu ardere internă însuși în timpul funcționării acestuia. A apărut întrebarea despre un sistem care s-ar putea corecta singur în procesul de lucru, schimbând în mod flexibil condițiile de pregătire a amestecului de lucru în funcție de condițiile externe.

S-a găsit următoarea soluție. Feedback-ul a fost introdus în sistemul de injecție - un senzor pentru conținutul de oxigen din gazele de evacuare, așa-numita sondă lambda, a fost instalat în sistemul de evacuare, direct în fața catalizatorului. Acest sistem a fost dezvoltat deja ținând cont de prezența unui astfel de element fundamental pentru toate sistemele ulterioare, cum ar fi o unitate de control electronică (ECU). Pe baza semnalelor de la senzorul de oxigen, ECU reglează alimentarea cu combustibil a motorului, menținând cu precizie compoziția amestecului dorită.

Până în prezent, motorul cu injecție (sau, în rusă, cu injecție) a înlocuit aproape complet motorul învechit
sistem carburator. Motorul cu injecție îmbunătățește semnificativ indicatorii de funcționare și de putere ai mașinii
(dinamica de accelerație, performanță de mediu, consum de combustibil).

Sistemele de injecție de combustibil au următoarele avantaje principale față de sistemele cu carburator:

• măsurarea precisă a combustibilului și, prin urmare, un consum de combustibil mai economic.
• reducerea toxicității gazelor de eșapament. Se realizează datorită optimității amestecului combustibil-aer și utilizării senzorilor pentru parametrii gazelor de eșapament.
• creșterea puterii motorului cu aproximativ 7-10%. Apare datorită îmbunătățirii umplerii cilindrilor, setarea optimă a timpului de aprindere corespunzătoare modului de funcționare al motorului.
• îmbunătățirea proprietăților dinamice ale mașinii. Sistemul de injecție răspunde imediat la orice modificare a sarcinii prin ajustarea parametrilor amestecului combustibil-aer.
• ușurință de pornire indiferent de condițiile meteorologice.

Dispozitivul și principiul de funcționare (de exemplu, un sistem electronic de injecție distribuită)

În motoarele moderne cu injecție, este prevăzut un injector individual pentru fiecare cilindru. Toate injectoarele sunt conectate la șina de combustibil, unde combustibilul este sub presiune, care este creată de o pompă electrică de benzină. Cantitatea de combustibil injectat depinde de durata deschiderii injectorului. Momentul de deschidere este reglat de unitatea electronică de control (controller) pe baza datelor prelucrate de aceasta de la diverși senzori.

Senzorul debitului masic de aer este utilizat pentru a calcula umplerea ciclică a cilindrilor. Se măsoară debitul de aer în masă, care este apoi recalculat de program într-o umplere ciclică a cilindrului. În cazul unei defecțiuni a senzorului, citirile acestuia sunt ignorate; calculul se efectuează conform tabelelor de urgență.

Senzorul de poziție a clapetei de accelerație calculează factorul de sarcină a motorului și îl modifică în funcție de unghiul clapetei de accelerație, turația motorului și ciclul de funcționare.

Senzorul de temperatură a lichidului de răcire este utilizat pentru a determina corecția alimentării cu combustibil și aprinderii în funcție de temperatură și pentru a controla ventilatorul electric. Dacă senzorul eșuează, citirile acestuia sunt ignorate, temperatura este luată din tabel în funcție de timpul de funcționare a motorului.

Senzorul de poziție a arborelui cotit este utilizat pentru sincronizarea generală a sistemului, calcularea turației motorului și a poziției arborelui cotit în anumite momente. DPKV este un senzor polar. Dacă este pornit incorect, motorul nu va porni. Dacă senzorul eșuează, sistemul nu va funcționa. Acesta este singurul senzor „vital” din sistem, în care mișcarea mașinii este imposibilă. Accidentele tuturor celorlalți senzori vă permit să ajungeți singur la service auto.

Senzorul de oxigen este proiectat pentru a determina concentrația de oxigen din gazele de evacuare. Informațiile furnizate de senzor sunt utilizate de unitatea de control electronică pentru a regla cantitatea de combustibil furnizată. Senzorul de oxigen este utilizat numai în sistemele cu convertor catalitic care respectă standardele de toxicitate Euro-2 și Euro-3 (Euro-3 utilizează doi senzori de oxigen - înainte și după catalizator).

Senzorul de detonare este folosit pentru a monitoriza detonația. Când ultimul este detectat, ECU pornește algoritmul de suprimare a detonațiilor, ajustând prompt momentul aprinderii.

Aceștia sunt doar câțiva dintre senzorii de bază necesari pentru ca sistemul să funcționeze. Setul complet de senzori pe diferite mașini depinde de sistemul de injecție, de standardele de toxicitate etc.

Despre rezultatele sondajului senzorilor definiți în program, programul ECU controlează actuatoarele, care includ: injectoare, o pompă de benzină, un modul de aprindere, un regulator de ralanti, o supapă de absorbție pentru un sistem de recuperare a vaporilor de benzină, un sistem de răcire ventilator etc. (din nou, totul depinde de modelele specifice)

Dintre toate cele de mai sus, poate că nu toată lumea știe ce este un adsorbant. Adsorbitorul este un element al unui circuit închis pentru recircularea vaporilor de benzină. Standardele Euro-2 interzic contactul ventilației rezervorului de gaz cu atmosfera, vaporii de benzină trebuie colectați (adsorbiți) și trimiși la butelii pentru post-ardere la suflare. Când motorul nu funcționează, vaporii de benzină intră în absorbant din rezervor și galeria de admisie, unde sunt absorbiți. La pornirea motorului, adsorbitorul, la comanda ECU, este suflat de fluxul de aer aspirat de motor, vaporii sunt duși de acest flux și sunt arse în camera de ardere.

Tipuri de sisteme de injecție de combustibil

În funcție de numărul de injectoare și de locul de alimentare cu combustibil, sistemele de injecție sunt împărțite în trei tipuri: monopunct sau mono-injecție (un injector în galeria de admisie pentru toți cilindrii), multipunct sau distribuit (fiecare cilindru are injector propriu care furnizează combustibil la galerie) și direct (combustibilul este furnizat de injectoare direct la cilindri, ca la motoarele diesel).

Injecție într-un singur punct mai simplu, este mai putin umplut cu electronica de control, dar si mai putin eficient. Electronica de control vă permite să citiți informații de la senzori și să modificați imediat parametrii de injecție. De asemenea, este important ca motoarele cu carburator să fie ușor adaptate pentru monoinjecție, fără modificări structurale sau schimbări tehnologice în producție. Injecția într-un singur punct are un avantaj față de carburator în ceea ce privește economia de combustibil, respectarea mediului și stabilitatea relativă și fiabilitatea parametrilor. Dar în răspunsul la accelerația motorului, injecția într-un singur punct pierde. Un alt dezavantaj: la utilizarea injecției într-un singur punct, precum și la utilizarea unui carburator, până la 30% din benzină se depune pe pereții galeriei.

Sistemele de injecție într-un singur punct, desigur, au reprezentat un pas înainte în comparație cu sistemele de alimentare cu carburator, dar nu mai îndeplinesc cerințele moderne.

Sistemele sunt mai perfecte injecție multipunct, în care alimentarea cu combustibil a fiecărui cilindru se realizează individual. Injecția distribuită este mai puternică, mai economică și mai complexă. Utilizarea unei astfel de injecții crește puterea motorului cu aproximativ 7-10 la sută. Principalele avantaje ale injecției distribuite:

• capacitatea de a regla automat la viteze diferite și, în consecință, de a îmbunătăți umplerea cilindrilor, ca urmare, cu aceeași putere maximă, mașina accelerează mult mai repede;
• Benzina este injectată aproape de supapa de admisie, ceea ce reduce semnificativ pierderile de decantare în galeria de admisie și permite un control mai precis al livrării combustibilului.

Ca un alt mijloc eficient în optimizarea arderii amestecului și creșterea eficienței unui motor pe benzină, implementează simplu
principii. Și anume: pulverizează combustibilul mai bine, se amestecă mai bine cu aerul și elimină mai competent amestecul finit în diferite moduri de funcționare a motorului. Drept urmare, motoarele cu injecție directă consumă mai puțin combustibil decât motoarele convenționale „injecție” (mai ales atunci când se conduce liniștit la viteză mică); cu același volum de lucru, asigură o accelerare mai intensă a mașinii; au evacuare mai curată; garantează o capacitate de litri mai mare datorită raportului de compresie mai mare și efectului de răcire a aerului atunci când combustibilul este evaporat în cilindri. În același timp, au nevoie de benzină de înaltă calitate, cu un conținut scăzut de sulf și impurități mecanice, pentru a asigura funcționarea normală a echipamentului de combustibil.

Și doar principala discrepanță între GOST, în vigoare în prezent în Rusia și Ucraina, și standardele europene este conținutul crescut de sulf, hidrocarburi aromatice și benzen. De exemplu, standardul ruso-ucrainean permite prezența a 500 mg de sulf în 1 kg de combustibil, în timp ce Euro-3 - 150 mg, Euro-4 - doar 50 mg și Euro-5 - doar 10 mg. Sulful și apa sunt capabile să activeze procese de coroziune pe suprafața pieselor, iar resturile sunt o sursă de uzură abrazivă a orificiilor calibrate ale duzelor și perechilor de piston de pompe. Ca urmare a uzurii, presiunea de lucru a pompei scade și calitatea atomizării benzinei se deteriorează. Toate acestea se reflectă în caracteristicile motoarelor și uniformitatea funcționării acestora.

Mitsubishi a fost primul care a folosit un motor cu injecție directă pe o mașină de serie. Prin urmare, vom lua în considerare dispozitivul și principiile de funcționare a injecției directe folosind exemplul unui motor GDI (Gasoline Direct Injection). Motorul GDI poate funcționa într-un amestec aer-combustibil ultra-sărac: raportul masei aer-combustibil până la 30-40: 1.

Raportul maxim posibil pentru motoarele tradiționale cu injecție cu injecție distribuită este de 20-24: 1 (merită să reamintim că compoziția optimă, așa-numita stoichiometrică, este de 14,7: 1) - dacă excesul de aer este mai mare, amestecul prea slab. pur și simplu nu se va aprinde. Pe motorul GDI, combustibilul atomizat se află în cilindru sub formă de nor, concentrat în zona bujiei.

Prin urmare, deși în general amestecul este supraepuizat, la bujie este aproape de compoziția stoechiometrică și este foarte inflamabil. Totodata, amestecul slab din restul volumului are o tendinta mult mai mica la detonare decat cel stoichiometric. Această din urmă circumstanță vă permite să creșteți raportul de compresie și, prin urmare, să creșteți atât puterea, cât și cuplul. Datorită faptului că atunci când combustibilul este injectat și evaporat în cilindru, încărcătura de aer este răcită - umplerea cilindrilor este oarecum îmbunătățită, iar probabilitatea detonării este din nou redusă.

Principalele diferențe de proiectare dintre GDI și injecția convențională:

Pompă de combustibil de înaltă presiune (TNVD). O pompă mecanică (asemănătoare unei pompe de injecție cu motorină) dezvoltă o presiune de 50 bari (într-un motor cu injecție, o pompă electrică din rezervor creează o presiune de aproximativ 3-3,5 bari în linie).

• Duzele de pulverizare de înaltă presiune creează forma flăcării de combustibil, în conformitate cu modul de funcționare a motorului. În modul de funcționare cu putere, injecția are loc în modul de admisie și se formează o flacără conică aer-combustibil. În modul de funcționare super-lean, injecția are loc la sfârșitul cursei de compresie și un aer-combustibil compact
  o lanternă care direcționează coroana concavă a pistonului direct către bujie.
• Piston. În partea inferioară a unei forme speciale se face o adâncitură, cu ajutorul căreia amestecul combustibil-aer este îndreptat către zona bujiei.
• Conducte de admisie. Motorul GDI utilizează orificii de admisie verticale, care asigură formarea unui așa-numit în cilindru. „Vortej invers”, direcționarea amestecului combustibil-aer către dop și îmbunătățirea umplerii cilindrilor cu aer (într-un motor convențional, vârtejul din cilindru este rotit în direcția opusă).

Moduri de funcționare a motorului GDI

Există trei moduri de funcționare a motorului în total:

• Modul de ardere superlean (injecție de combustibil pe cursa de compresie).
• Mod putere (injecție cursă admisie).
• Mod în două etape (injecție pe admisie și curse de compresie) (utilizat la modificările euro).

Modul de ardere super-lean(injecție de combustibil pe cursa de compresie). Acest mod este utilizat la sarcini reduse: în timpul conducerii liniștite în oraș și atunci când conduceți în afara orașului cu o viteză constantă (până la 120 km/h). Combustibilul este injectat de o pistoletă compactă la sfârșitul cursei de compresie spre piston, reflectat din acesta, amestecat cu aer și vaporizat spre bujie. Deși amestecul este extrem de slab în volumul principal al camerei de ardere, încărcarea din zona bujii este suficient de bogată pentru a fi aprinsă de o scânteie și a aprinde restul amestecului. Ca rezultat, motorul funcționează fără probleme chiar și cu un raport general aer/combustibil de 40: 1.

Funcționarea motorului cu un amestec foarte slab a pus o nouă problemă - neutralizarea gazelor de eșapament. Faptul este că în acest mod, oxizii de azot formează cea mai mare parte a acestora și, prin urmare, un convertor catalitic convențional devine ineficient. Pentru a rezolva această problemă, a fost aplicată recircularea gazelor de eșapament (EGR-Exhaust Gas Recirculation), care reduce drastic cantitatea de oxizi de azot formați și a fost instalat un catalizator suplimentar NO.

Sistemul EGR „diluând” amestecul combustibil-aer cu gazele de eșapament, reduce temperatura de ardere în camera de ardere, „amortizează” astfel formarea activă de oxizi nocivi, inclusiv NOx. Cu toate acestea, este imposibil să se asigure neutralizarea completă și stabilă a NOx numai prin EGR, deoarece odată cu creșterea sarcinii motorului, cantitatea de gaze de eșapament recirculate trebuie redusă. Prin urmare, pe motorul cu injecție directă a fost instalat un catalizator NO.

Există două tipuri de catalizatori pentru reducerea emisiilor de NOx - selectivi (tip de reducere selectivă) și
tip acumulativ (Tip capcană NOx). Catalizatorii de tip stocare sunt mai eficienți, dar extrem de sensibili la combustibilii cu conținut ridicat de sulf, la care cei selectivi sunt mai puțin sensibili. În consecință, catalizatorii de stocare sunt instalați pe modele pentru țările cu conținut scăzut de sulf în benzină, iar catalizatori selectivi pentru restul.

Modul de alimentare(injectare pe cursa de admisie). Așa-numitul „mod de amestecare omogen” este utilizat pentru conducerea intensivă în oraș, traficul suburban de mare viteză și depășiri. Combustibilul este injectat pe cursa de admisie de o torță conică, amestecându-se cu aerul și formând un amestec omogen, ca într-un motor convențional cu injecție multipunct. Compoziția amestecului este aproape de stoichiometrie (14,7: 1)

Mod în două etape(injecție pe admisie și curse de compresie). Acest mod vă permite să creșteți cuplul motor atunci când șoferul, care se deplasează la viteze mici, apasă brusc pedala de accelerație. Când motorul funcționează la turații mici și un amestec bogat este introdus brusc în el, probabilitatea detonării crește. Prin urmare, injecția se efectuează în două etape. O cantitate mică de combustibil este injectată în cilindru pe cursa de admisie și răcește aerul din cilindru. În acest caz, cilindrul este umplut cu un amestec ultra-sacră (aproximativ 60: 1), în care procesele de detonare nu au loc. Apoi, la sfârșitul măsurii
compresie, este livrat un jet compact de combustibil, care aduce raportul aer-combustibil din cilindru la un „bogat” 12: 1.

De ce acest mod este introdus doar pentru mașini pentru piața europeană? Da, pentru că vitezele mici și blocajele constante în trafic sunt inerente Japoniei, iar Europa este autostrăzi lungi și viteze mari (și, prin urmare, sarcini mari ale motorului).

Mitsubishi a fost pionier în utilizarea injecției directe de combustibil. Astăzi, o tehnologie similară este utilizată de Mercedes (CGI), BMW (HPI), Volkswagen (FSI, TFSI, TSI) și Toyota (JIS). Principiul principal de funcționare al acestor sisteme de alimentare este similar - alimentarea cu benzină nu către tractul de admisie, ci direct către camera de ardere și formarea unui strat cu strat sau a unui amestec omogen în diferite moduri de funcționare a motorului. Dar aceste sisteme de combustibil au și diferențe, uneori destul de semnificative. Principalele sunt presiunea de lucru în sistemul de combustibil, locația injectoarelor și designul acestora.

Unul dintre cele mai importante sisteme de lucru ale aproape oricărei mașini este sistemul de injecție de combustibil, deoarece datorită acestuia este determinată cantitatea de combustibil necesară motorului la un moment dat. Astăzi vom lua în considerare principiul de funcționare al acestui sistem folosind exemplul unora dintre tipurile sale, precum și ne vom familiariza cu senzorii și actuatorii existenți.

1. Caracteristici ale sistemului de injecție de combustibil

La motoarele produse astăzi, sistemul de carburator a fost întrerupt de mult timp, care a fost complet înlocuit de un sistem de injecție mai nou și mai îmbunătățit. Injecția de combustibil este denumită în mod obișnuit un sistem de dozare a lichidului de combustibil în cilindrii motorului unui vehicul. Poate fi instalat atât pe motoarele pe benzină, cât și pe motoarele diesel, cu toate acestea, este clar că designul și principiul de funcționare vor fi diferite. Când se utilizează la motoarele pe benzină, în timpul injecției, apare un amestec omogen aer-combustibil, care este aprins forțat de scânteia de la bujie.

În ceea ce privește tipul de motor diesel, combustibilul este injectat la presiune foarte mare, iar cantitatea necesară de combustibil este amestecată cu aer cald și se aprinde aproape imediat. Cantitatea de combustibil injectată și, în același timp, puterea totală a motorului, este determinată de presiunea de injecție. Prin urmare, cu cât presiunea este mai mare, cu atât puterea unității de putere devine mai mare.

Astăzi, există o cantitate destul de semnificativă de diversitate de specii a acestui sistem, iar principalele tipuri includ: injecție directă, mono injecție, sistem mecanic și distribuit.

Principiul de funcționare al sistemului de injecție directă (directă) a combustibilului este că lichidul de combustibil, folosind injectoare, este alimentat direct în cilindrii motorului (de exemplu, ca un motor diesel). Pentru prima dată o astfel de schemă a fost folosită în aviația militară în timpul celui de-al Doilea Război Mondial și pe unele mașini din perioada postbelică (prima a fost Goliath GP700). Cu toate acestea, sistemul de injecție directă din acea vreme nu a putut câștiga popularitatea cuvenită, motiv pentru care au fost pompele scumpe de combustibil de înaltă presiune necesare funcționării și chiulasa originală.

Drept urmare, inginerii nu au reușit să obțină acuratețea și fiabilitatea operaționale din sistem. Abia la începutul anilor 90 ai secolului XX, din cauza înăspririi standardelor de mediu, interesul pentru injecția directă a început din nou să crească. Printre primele companii care au lansat producția de astfel de motoare au fost Mitsubishi, Mercedes-Benz, Peugeot-Citroen, Volkswagen, BMW.

În general, injecția directă ar putea fi numită apogeul evoluției sistemelor de putere, dacă nu pentru un singur lucru... Astfel de motoare sunt foarte pretențioase în ceea ce privește calitatea combustibilului, iar atunci când se folosesc amestecuri slabe, emit puternic și oxid de azot, care trebuie rezolvat complicând proiectarea motorului...

Injecția într-un singur punct (numită și „mono-injecție” sau „injecție centrală”) este un sistem care în anii 80 ai secolului XX a început să fie folosit ca alternativă la carburator, mai ales că principiile funcționării acestora sunt foarte asemănătoare : fluxurile de aer sunt amestecate cu combustibil lichid în timpul galeriei de admisie, dar duza a înlocuit complexul și sensibilul carburator. Desigur, în stadiul inițial al dezvoltării sistemului, nu exista deloc electronică, iar furnizarea de benzină era controlată de dispozitive mecanice. Cu toate acestea, în ciuda unor dezavantaje, utilizarea injecției a oferit motorului puteri mult mai mari și o eficiență semnificativ mai mare a combustibilului.

Și totul datorită aceleiași duze, care a făcut posibilă măsurarea lichidului de combustibil mult mai precis, pulverizându-l în particule mici. Ca urmare a amestecului cu aer, s-a obținut un amestec omogen, iar când s-au schimbat condițiile de conducere ale mașinii și modul de funcționare al motorului, compoziția acestuia s-a schimbat aproape instantaneu. Adevărat, au existat și unele dezavantaje. De exemplu, deoarece, în cele mai multe cazuri, duza a fost instalată în corpul fostului carburator, iar senzorii voluminosi au făcut dificilă „respirarea motorului”, fluxul de aer care intra în cilindru a întâmpinat o rezistență serioasă. Din punct de vedere teoretic, un astfel de defect ar putea fi eliminat cu ușurință, dar odată cu distribuția proastă existentă a amestecului de combustibil, nimeni nu putea face nimic atunci. Acesta este probabil motivul pentru care, în vremea noastră, injecția într-un singur punct este atât de rară.

Sistemul de injecție mecanică a apărut la sfârșitul anilor 30 ai secolului XX, când a început să fie folosit în sistemele de alimentare cu combustibil aeronavelor. Acesta a fost prezentat sub forma unui sistem de injecție de benzină de origine diesel, folosind pompe de combustibil de înaltă presiune și injectoare închise ale fiecărui cilindru individual. Când au încercat să le instaleze pe o mașină, s-a dovedit că nu puteau rezista concurenței mecanismelor de carburator, iar motivul pentru aceasta a fost complexitatea semnificativă și costul ridicat al designului.

Pentru prima dată, un sistem de injecție de joasă presiune a fost instalat pe o mașină MERSEDES în 1949 și în ceea ce privește performanța a depășit imediat sistemul de combustibil de tip carburator. Acest fapt a dat un impuls dezvoltării în continuare a ideii de injecție de benzină pentru mașinile echipate cu un motor cu ardere internă. Din punct de vedere al politicii de preț și al fiabilității în funcționare, cel mai de succes în acest sens este sistemul mecanic „K-Jetronic” de la BOSCH. Producția sa de serie a fost lansată încă din 1951 și, aproape imediat, a devenit răspândită în aproape toate mărcile producătorilor de automobile europeni.

Versiunea în mai multe puncte (distribuită) a sistemului de injecție de combustibil diferă de cele anterioare prin prezența unei duze individuale, care a fost instalată în conducta de admisie a fiecărui cilindru individual. Sarcina sa este de a furniza combustibil direct la supapa de admisie, ceea ce înseamnă pregătirea amestecului de combustibil chiar înainte de a intra în camera de ardere. Desigur, în astfel de condiții, va avea o compoziție omogenă și aproximativ aceeași calitate în fiecare dintre cilindri. Ca urmare, puterea motorului, eficiența combustibilului este semnificativ crescută, iar nivelul de toxicitate al gazelor de eșapament este, de asemenea, redus.

Pe calea dezvoltării sistemului de injecție distribuită de combustibil, au fost uneori întâmpinate anumite dificultăți, cu toate acestea, acesta a continuat să fie îmbunătățit. La etapa inițială, acesta, ca și versiunea anterioară, a fost controlat mecanic, cu toate acestea, dezvoltarea rapidă a electronicii nu numai că a făcut-o mai eficientă, dar a oferit și șansa de a coordona acțiunile cu restul structurii motorului. Așadar, s-a dovedit că un motor modern este capabil să semnaleze șoferului o defecțiune, dacă este necesar, va trece în mod independent în modul de funcționare de urgență sau, după ce a solicitat sprijinul sistemelor de securitate, va corecta erorile individuale în management. Dar toate acestea, sistemul funcționează cu ajutorul anumitor senzori, care sunt proiectați să înregistreze cele mai mici modificări ale activității uneia sau alteia părți a acestuia. Să le luăm în considerare pe cele principale.

2. Senzorii sistemului de injecție de combustibil

Senzorii sistemului de injecție de combustibil sunt proiectați să înregistreze și să transmită informații de la actuatoare la unitatea de comandă a motorului și invers. Acestea includ următoarele dispozitive:

Elementul său de detectare este situat în fluxul de gaze de evacuare (de evacuare), iar când temperatura de funcționare atinge 360 ​​de grade Celsius, senzorul începe să genereze propriul EMF, care este direct proporțional cu cantitatea de oxigen din gazele de evacuare. În termeni practici, atunci când bucla de feedback este închisă, semnalul senzorului de oxigen este o tensiune care se schimbă rapid între 50 și 900 de milivolți. Posibilitatea de modificare a tensiunii este cauzată de o modificare constantă a compoziției amestecului în apropierea punctului stoechiometric, iar senzorul în sine nu este adaptat să genereze o tensiune alternativă.

În funcție de sursa de alimentare, se disting două tipuri de senzori: cu impuls și alimentare constantă a elementului de încălzire. În versiunea cu impulsuri, senzorul de oxigen este încălzit de unitatea electronică de control. Dacă nu este încălzit, atunci va avea o rezistență internă mare, ceea ce nu va permite generarea propriei EMF, ceea ce înseamnă că unitatea de control va „vedea” doar tensiunea de referință stabilă specificată. Pe măsură ce senzorul se încălzește, rezistența sa internă scade și începe procesul de generare a propriei tensiuni, care devine imediat cunoscută de ECU. Pentru unitatea de control, acesta este un semnal de disponibilitate pentru utilizare pentru a regla compoziția amestecului.

Folosit pentru a obține o estimare a cantității de aer care intră în motorul mașinii. Face parte din sistemul electronic de management al motorului. Acest dispozitiv poate fi utilizat împreună cu alți senzori, cum ar fi un senzor de temperatură a aerului și un senzor de presiune atmosferică, care îi corectează citirile.

Senzorul de debit de aer conține două filamente de platină încălzite prin curent electric. Un fir trece aerul prin el însuși (răcirea în acest fel), iar al doilea este un element de control. Folosind primul filament de platină, se calculează cantitatea de aer care a intrat în motor.

Pe baza informațiilor primite de la senzorul de debit de aer, ECU calculează volumul necesar de combustibil necesar pentru a menține raportul stoechiometric dintre aer și combustibil în condițiile de funcționare specificate ale motorului.În plus, unitatea electronică folosește informațiile primite pentru a determina punctul de funcționare al motorului. Astăzi, există mai multe tipuri diferite de senzori responsabili pentru fluxul de aer în masă: de exemplu, cu ultrasunete, cu palete (mecanici), cu fir fierbinte etc.

Senzor de temperatură lichid de răcire (DTOZH). Are forma unui termistor, adică un rezistor, în care rezistența electrică se poate modifica în funcție de indicatorii de temperatură. Termistorul este situat în interiorul senzorului și exprimă un coeficient negativ de rezistență al indicatorilor de temperatură (odată cu încălzirea, forța de rezistență scade).

În consecință, la o temperatură ridicată a lichidului de răcire, există o rezistență scăzută a senzorului (aproximativ 70 ohmi la 130 de grade Celsius), iar la o temperatură scăzută - ridicată (aproximativ 100800 ohmi la -40 de grade Celsius). La fel ca majoritatea celorlalți senzori, acest dispozitiv nu garantează rezultate precise, ceea ce înseamnă că putem vorbi doar despre dependența rezistenței senzorului de temperatură a lichidului de răcire de indicatorii de temperatură. În general, deși dispozitivul descris practic nu se defectează, uneori este grav „înșelat”.

. Este montat pe conducta de accelerație și este conectat la axa amortizorului în sine. Se prezintă sub forma unui potențiometru cu trei capete: unul este alimentat cu putere pozitivă (5V), iar celălalt este conectat la masă. Al treilea pin (din glisor) transportă semnalul de ieșire către controler. Când supapa de accelerație este rotită când pedala este apăsată, tensiunea de ieșire a senzorului se modifică. Dacă supapa de accelerație este în stare închisă, atunci, în consecință, este sub 0,7 V, iar când clapeta de accelerație începe să se deschidă, tensiunea crește și în poziția complet deschisă ar trebui să fie mai mare de 4 V. În urma tensiunii de ieșire a senzor, controlerul, în funcție de unghiul de deschidere a supapei de accelerație, face o corecție la alimentarea cu combustibil.

Având în vedere că controlerul însuși determină tensiunea minimă a dispozitivului și o ia ca valoare zero, acest mecanism nu trebuie ajustat. Potrivit unor șoferi, senzorul de poziție a accelerației (dacă este de producție internă) este cel mai nesigur element al sistemului, necesitând înlocuire periodică (deseori după 20 de kilometri). Totul ar fi bine, dar nu este atât de ușor să faci o înlocuire, mai ales dacă nu ai la tine un instrument de înaltă calitate. Totul ține de fixare: șurubul de jos este puțin probabil să fie deșurubat cu o șurubelniță obișnuită și, dacă o face, este destul de dificil să o faci.

În plus, la înșurubarea din fabrică, șuruburile sunt „puse” pe un material de etanșare, care „etanșează” atât de mult încât la deșurubare capacul se rupe adesea. În acest caz, se recomandă îndepărtarea completă a întregului ansamblu de accelerație, iar în cel mai rău caz, va trebui să-l scoateți cu forța, dar numai dacă sunteți complet sigur că este inoperant.

. Servește la transmiterea către controler a unui semnal despre viteza și poziția arborelui cotit. Acest semnal este o serie de impulsuri repetate de tensiune electrică care sunt generate de senzor pe măsură ce arborele cotit se rotește. Pe baza datelor primite, controlerul poate controla injectoarele și sistemul de aprindere. Senzorul de pozitie arborelui cotit este instalat pe capacul pompei de ulei, la o distanta de un milimetru (+ 0,4mm) de scripetele arborelui cotit (are 58 de dinti situati in cerc).

Pentru a asigura posibilitatea generării unui „impuls de sincronizare”, lipsesc doi dinți de scripete, adică sunt, de fapt, 56. Când se rotește, dinții discului modifică câmpul magnetic al senzorului, creând astfel o tensiune de impuls. . Pe baza naturii semnalului de impuls care vine de la senzor, controlerul poate determina poziția și viteza arborelui cotit, ceea ce face posibilă calcularea momentului în care modulul de aprindere și injectoarele sunt declanșate.

Senzorul de poziție a arborelui cotit este cel mai important dintre toate cele enumerate aici și în cazul unei defecțiuni a mecanismului, motorul mașinii nu va funcționa. Senzor de viteza. Principiul de funcționare al acestui dispozitiv se bazează pe efectul Hall. Esența muncii sale este transmiterea impulsurilor de tensiune către controler, cu o frecvență direct proporțională cu viteza de rotație a roților motrice ale vehiculului. Pe baza conectorilor de pe blocul cablajului, toți senzorii de viteză pot avea unele diferențe. Deci, de exemplu, un conector de formă pătrată este utilizat în sistemele Bosch, iar unul rotund corespunde sistemelor January4 și GM.

Pe baza semnalelor de ieșire de la senzorul de viteză, sistemul de control poate determina pragurile de întrerupere a combustibilului, precum și setarea limitelor electronice de viteză pentru vehicul (disponibil în sistemele noi).

Senzor de poziție a arborelui cu came(sau așa cum este denumit și „senzor de fază”) este un dispozitiv conceput pentru a determina unghiul arborelui cu came și a transmite informațiile corespunzătoare la unitatea de control electronică a vehiculului. După aceea, pe baza datelor primite, controlorul poate controla sistemul de aprindere și alimentarea cu combustibil a fiecărui cilindru individual, ceea ce, de fapt, face.

Senzor de baterie Este folosit pentru a căuta șocuri într-un motor cu ardere internă. Din punct de vedere constructiv, este o placă piezoceramică închisă într-o carcasă, amplasată pe blocul cilindrilor. În zilele noastre, există două tipuri de senzor de detonare - rezonant și de bandă largă mai modern. În modelele rezonante, filtrarea primară a spectrului de semnal se realizează în interiorul dispozitivului însuși și depinde direct de proiectarea acestuia. Prin urmare, pe diferite tipuri de motor, sunt utilizate diferite modele de senzori de detonare, care diferă unul de celălalt ca frecvență de rezonanță. Senzorii tip bandă largă au o caracteristică plată în domeniul zgomotului de detonare, iar semnalul este filtrat de unitatea electronică de control. Astăzi, senzorii de detonare rezonanți nu mai sunt instalați pe modelele de mașini de serie.

Senzor de presiune absolută. Monitorizează modificările presiunii atmosferice care apar ca urmare a modificărilor presiunii barometrice și/sau schimbărilor de altitudine. Presiunea barometrică poate fi măsurată în timpul pornirii aprinderii, înainte ca motorul să pornească. Cu ajutorul unității electronice de comandă se pot „actualiza” datele de presiune barometrică atunci când motorul este în funcțiune, când, la turația redusă a motorului, supapa de accelerație este aproape complet deschisă.

De asemenea, folosind un senzor de presiune absolută, este posibilă măsurarea modificării presiunii în conducta de admisie. Modificările de presiune sunt cauzate de modificările sarcinilor motorului și ale turației arborelui cotit. Senzorul de presiune absolută le transformă într-un semnal de ieșire cu o anumită tensiune. Când clapeta de accelerație este în poziția închisă, se pare că semnalul de ieșire de presiune absolută dă o tensiune relativ scăzută, în timp ce supapa de accelerație complet deschisă corespunde unui semnal de înaltă tensiune. Tensiunea mare de ieșire se datorează unei potriviri între presiunea atmosferică și presiunea din interiorul conductei de admisie la accelerație maximă. Presiunea internă a conductei este calculată de unitatea electronică de control pe baza semnalului de la senzor. Dacă se dovedește că este mare, atunci este necesară o aprovizionare crescută cu lichid de combustibil, iar dacă presiunea este scăzută, atunci dimpotrivă - una redusă.

(ECU). Deși acesta nu este un senzor, având în vedere că are legătură directă cu funcționarea dispozitivelor descrise, am considerat că este necesar să îl includem în această listă. ECU este „centrul creierului” al sistemului de injecție a combustibilului, care prelucrează în mod constant informațiile primite de la diverși senzori și, pe baza acestuia, controlează circuitele de ieșire (sisteme electronice de aprindere, injectoare, regulator de turație în gol, diverse relee). Unitatea de control este echipată cu un sistem de diagnosticare încorporat capabil să detecteze defecțiunile sistemului și, folosind lampa de avertizare „CHECK ENGINE”, să avertizeze șoferul despre acestea. Mai mult, stochează coduri de diagnosticare în memoria sa care indică anumite zone de defecțiune, ceea ce facilitează foarte mult lucrările de reparații.

ECU include trei tipuri de memorie: dispozitiv de memorie numai citire cu programabilitate (RAM și EPROM), memorie cu acces aleatoriu (RAM sau RAM) și dispozitiv de memorie supus programării electrice (EPROM sau EEPROM). RAM este utilizată de microprocesorul unității pentru stocarea temporară a rezultatelor măsurătorilor, calculelor și datelor intermediare. Acest tip de memorie depinde de alimentarea cu energie, ceea ce înseamnă că necesită o sursă de alimentare constantă și stabilă pentru a stoca informații. În cazul unei întreruperi de curent, toate codurile de diagnosticare și informațiile de calcul disponibile în RAM sunt șterse imediat.

EPROM stochează un program de operare general care conține o secvență de comenzi necesare și diverse informații de calibrare. Spre deosebire de versiunea anterioară, acest tip de memorie nu este volatilă. EEPROM este folosit pentru a stoca temporar codurile de parole ale imobilizatorului (sistem antifurt auto). După ce controlerul a primit aceste coduri de la unitatea de comandă a imobilizatorului (dacă există), acestea sunt comparate cu cele deja stocate în EEPROM și apoi se ia decizia de a activa sau dezactiva pornirea motorului.

3. Actuatori ale sistemului de injectie

Actuatoarele sistemului de injecție de combustibil sunt prezentate sub forma unui injector, o pompă de combustibil, un modul de aprindere, un regulator de ralanti, un ventilator al sistemului de răcire, un semnal de consum de combustibil și un absorbant. Să luăm în considerare fiecare dintre ele mai detaliat. Duză. Servește ca o supapă solenoidală cu performanțe standardizate. Folosit pentru a injecta o anumită cantitate de combustibil, calculată pentru un anumit mod de funcționare.

Pompa de benzina. Este folosit pentru a muta combustibilul în șina de combustibil, presiunea în care este menținută prin intermediul unui regulator de presiune mecanic-vacuum. În unele versiuni ale sistemului, acesta poate fi combinat cu o pompă de benzină.

Modul de aprindere este un dispozitiv electronic conceput pentru a controla procesul de aprindere. Constă din două canale independente pentru aprinderea amestecului din cilindrii motorului. În cele mai recente versiuni modificate ale dispozitivului, elementele sale de joasă tensiune sunt definite în ECU, iar pentru a obține tensiune înaltă se folosește fie o bobină de aprindere de la distanță cu două canale, fie acele bobine care sunt amplasate direct pe mufa în sine.

Regulator de ralanti. Sarcina sa este de a menține viteza de ralanti specificată. Regulatorul este un motor pas cu pas care antrenează un canal de aer bypass din corpul clapetei. Acest lucru oferă motorului fluxul de aer necesar pentru a funcționa, mai ales când supapa de accelerație este închisă. Ventilatorul de răcire, după cum sugerează și numele, previne supraîncălzirea pieselor. Este controlat de un ECU care reacționează la semnalele de la senzorul de temperatură a lichidului de răcire. De obicei, diferența dintre pozițiile pornit și oprit este de 4-5 ° C.

Semnal consum de combustibil- intră în computerul de bord în raport de 16000 de impulsuri la 1 litru calculat de combustibil utilizat. Desigur, acestea sunt doar cifre aproximative, deoarece sunt calculate pe baza timpului total petrecut pentru deschiderea injectoarelor. În plus, se ia în considerare un anumit coeficient empiric, care este necesar pentru a compensa ipoteza în măsurarea erorii. Inexactitățile în calcule sunt cauzate de funcționarea injectoarelor în secțiunea neliniară a gamei, de eficiența asincronă a combustibilului și de alți factori.

Adsorbant. Există ca element al unui circuit închis în timpul recirculării vaporilor de benzină. Standardele Euro-2 exclud posibilitatea contactului ventilației rezervorului de gaz cu atmosfera, iar vaporii de benzină trebuie adsorbiți și trimiși pentru post-ardere în timpul suflarii.

În cazul unui sistem de injecție de combustibil, motorul încă e de natură să suge, dar în loc să se bazeze doar pe cantitatea de combustibil absorbită, sistemul de injecție de combustibil trage exact cantitatea potrivită de combustibil în camera de ardere. Sistemele de injecție de combustibil au trecut deja prin mai multe etape de evoluție, li s-au adăugat electronice - acesta a fost poate cel mai mare pas în dezvoltarea acestui sistem. Dar ideea unor astfel de sisteme rămâne aceeași: o supapă (injector) activată electric pulverizează o cantitate măsurată de combustibil în motor. De fapt, principala diferență dintre carburator și injector este tocmai în controlul electronic al ECU - computerul de bord este cel care furnizează exact cantitatea potrivită de combustibil camerei de ardere a motorului.

Să aruncăm o privire la modul în care funcționează sistemul de injecție de combustibil și injectorul în special.

Așa arată sistemul de injecție de combustibil

Dacă inima unei mașini este motorul acesteia, atunci creierul său este unitatea de control al motorului (ECU). Optimizează performanța motorului folosind senzori pentru a decide cum să controleze unele dintre unitățile motorului. În primul rând, computerul este responsabil pentru 4 sarcini principale:

1. gestionează amestecul de combustibil,
2. controlează viteza de mers în gol,
3. este responsabil pentru sincronizarea aprinderii,
4. controlează sincronizarea supapelor.

Înainte de a vorbi despre modul în care ECU își îndeplinește sarcinile, să vorbim despre cel mai important lucru - vom urmări calea benzinei de la rezervorul de benzină la motor - aceasta este munca sistemului de injecție a combustibilului. Inițial, după ce o picătură de benzină părăsește pereții rezervorului de benzină, aceasta este aspirată în motor de o pompă electrică de combustibil. O pompă electrică de combustibil, de regulă, constă dintr-o pompă în sine, precum și un filtru și un dispozitiv de transfer.

Regulatorul de presiune a combustibilului de la capătul șinei de combustibil alimentată cu vid asigură că presiunea combustibilului este constantă în raport cu presiunea de aspirație. Pentru un motor pe benzină, presiunea combustibilului este de obicei de ordinul 2-3,5 atmosfere (200-350 kPa, 35-50 PSI (psi)). Duzele injectoarelor de combustibil sunt conectate la motor, dar supapele lor rămân închise până când ECU permite trimiterea combustibilului către cilindri.

Dar ce se întâmplă când motorul are nevoie de combustibil? Aici intervine injectorul. De obicei, injectoarele au două contacte: un terminal este conectat la baterie prin releul de aprindere, iar celălalt contact merge la ECU. ECU trimite semnale pulsatorii către injector. Datorită magnetului, căruia îi sunt furnizate astfel de semnale pulsatorii, supapa injectorului se deschide și o anumită cantitate de combustibil este furnizată la duza sa. Deoarece presiunea din injector este foarte mare (așa cum se arată mai sus), supapa deschisă direcționează combustibilul cu o viteză mare în duza injectorului. Durata cu care supapa injectorului este deschisă afectează cât de mult combustibil este furnizat cilindrului, iar această durată, în consecință, depinde de lățimea impulsului (adică, cât timp ECU trimite un semnal către injector).

Când supapa se deschide, injectorul de combustibil transferă combustibil prin vârful de pulverizare, care atomizează combustibilul lichid în ceață direct în cilindru. Un astfel de sistem se numește sistem de injecție directă... Dar combustibilul atomizat poate să nu fie furnizat direct la cilindri, ci mai întâi către galeriile de admisie.

Cum funcționează injectorul

Dar cum determină ECU cât de mult combustibil ar trebui să fie furnizat motorului la un moment dat? Când șoferul apasă pedala de accelerație, el deschide de fapt clapeta de accelerație în funcție de cantitatea de presiune pe pedală, prin care aerul este furnizat motorului. Astfel, putem numi cu încredere pedala de accelerație „regulator de aer” la motor. Deci, computerul mașinii este ghidat, printre altele, de deschiderea supapei de accelerație, dar nu se limitează la acest indicator - citește informații de la mulți senzori și haideți să aflăm despre toți!

Senzor de debit masic de aer

În primul rând, senzorul de flux de aer în masă (MAF) detectează cât de mult aer intră în corpul clapetei și trimite aceste informații la ECU. ECU folosește aceste informații pentru a decide cât de mult combustibil să injecteze în cilindri pentru a menține amestecul în proporții perfecte.

Senzor de poziție a clapetei de accelerație

Calculatorul foloseste in mod constant acest senzor pentru a verifica pozitia clapetei de acceleratie si astfel sa cunoasca cat aer trece prin admisia de aer pentru a regla impulsul trimis catre injectoare, asigurandu-se ca in sistem patrunde cantitatea corecta de combustibil.

Senzor de oxigen

În plus, ECU folosește un senzor de O2 pentru a afla cât de mult oxigen este în evacuarea vehiculului. Conținutul de oxigen din evacuare oferă o indicație despre cât de bine arde combustibilul. Folosind datele asociate de la doi senzori: oxigen și debit de aer în masă, ECU monitorizează și saturația amestecului combustibil-aer furnizat camerei de ardere a cilindrilor motorului.

Senzor de poziție arbore cotit

Acesta este probabil senzorul principal al sistemului de injecție a combustibilului - de la el ECU învață despre numărul de rotații ale motorului la un moment dat și ajustează cantitatea de combustibil furnizată în funcție de numărul de rotații și, bineînțeles, de poziția a pedalei de accelerație.

Aceștia sunt trei senzori principali care afectează direct și dinamic cantitatea de combustibil furnizată injectorului și, ulterior, motorului. Dar există și o serie de senzori:

• Senzorul de tensiune din rețeaua electrică a mașinii este necesar pentru ca ECU să înțeleagă cât de descărcată este bateria și dacă este necesară creșterea vitezei pentru a o încărca.
• Senzor de temperatură lichid de răcire - ECU crește dacă motorul este rece și invers dacă motorul este încălzit.

Mașinile moderne sunt echipate cu diferite sisteme de injecție de combustibil. La motoarele pe benzină, un amestec de combustibil și aer este aprins forțat de o scânteie.

Sistemul de injecție de combustibil este o parte integrantă. Injectorul este principalul element de lucru al oricărui sistem de injecție.

Motoarele pe benzină sunt echipate cu sisteme de injecție, care diferă unele de altele prin modul în care se formează un amestec de combustibil și aer:

• sisteme centrale de injectie;
• sisteme de injectie multipunct;
• sisteme de injectie directa.

Injecția centrală, sau altfel numită monojetronic, este efectuată de un singur injector electromagnetic central, care injectează combustibil în galeria de admisie. Este un pic ca un carburator. Acum nu sunt produse mașini cu un astfel de sistem de injecție, deoarece o mașină cu un astfel de sistem are și proprietăți de mediu scăzute ale mașinii.

Sistemul de injecție multipunct a fost îmbunătățit continuu de-a lungul anilor. Sistemul a pornit K-jetronic... Injecția era mecanică, ceea ce îi dădea fiabilitate bună, dar consumul de combustibil era destul de mare. Combustibilul a fost furnizat nu impulsiv, ci constant. Acest sistem a fost înlocuit cu sistemul KE-jetronic.

Ea nu era fundamental diferită de K-jetronic, dar a apărut o unitate electronică de control (ECU), care a făcut posibilă reducerea ușor a consumului de combustibil. Dar nici acest sistem nu a adus rezultatele scontate. A apărut sistemul L-jetronic.

În care ECU a primit semnale de la senzori și a trimis un impuls electromagnetic fiecărui injector. Sistemul a avut performanțe economice și de mediu bune, dar designerii nu s-au oprit aici și au dezvoltat un sistem complet nou Motronic.

Unitatea de control a început să controleze atât injecția de combustibil, cât și sistemul de aprindere. Combustibilul arde mai bine în cilindru, puterea motorului a crescut, consumul și emisiile nocive ale mașinii au scăzut. În toate aceste sisteme prezentate mai sus, injecția se realizează printr-o duză separată pentru fiecare cilindru în galeria de admisie, unde se formează un amestec de combustibil și aer, care intră în cilindru.

Cel mai promițător sistem astăzi este sistemul de injecție directă.

Esența acestui sistem este că combustibilul este injectat direct în camera de ardere a fiecărui cilindru și deja acolo se amestecă cu aerul. Sistemul determină și furnizează compoziția optimă a amestecului cilindrului, care oferă o putere bună la diferite moduri de funcționare a motorului, o economie bună și proprietăți de mediu ridicate ale motorului.

Dar, pe de altă parte, motoarele cu acest sistem de injecție au un preț mai mare decât predecesorii lor, datorită complexității designului lor. De asemenea, acest sistem este foarte exigent la calitatea combustibilului.