Работа системы питания впрыскового двигателя
Система питания впрыскового двигателя
Топливная системаТопливная система автомобилей с электронным впрыском имеет ряд особенностей по сравнению с системой карбюраторного двигателя:
— топливо из бака подается под высоким давлением;
— образование топливовоздушной смеси происходит во впускной трубе непосредственно перед впускным клапаном;
— управление количеством топлива с помощью электромагнитных форсунок позволяет поддерживать оптимальный для всех режимов работы двигателя состав топливовоздушной смеси.Состав системыЗадачей системы подачи топлива является обеспечение подачи необходимого количества топлива в двигатель на всех рабочих режимах. Топливо подается в двигатель форсунками, установленными во впускной трубе. В систему подачи топлива (рис. 1) входят следующие элементы:
— модуль электробензонасоса 5;
— топливный фильтр 6;
— топливопроводы — подающий 8 и сливной 7;
— рампа форсунок с топливными форсунками 9;
— регулятор давления топлива 4;
— штуцер контроля давления топлива 1.
Рис. 1. Система подачи топливаЭлектробензонасосЭлектробензонасос конструктивно входит в модуль электробензонасоса, устанавливаемого на автомобилях ВАЗ внутри топливного бака. Модуль включает в себя сам насос, датчик указателя уровня топлива, фильтр и завихритель для отделения пузырьков пара.Электробензонасос постоянно нагнетает топливо из топливного бака в подающий топливопровод. На автомобилях ВАЗ применяется модуль погружного типа, то есть располагается непосредственно в топливном баке и охлаждается за счет бензина. Из-за отсутствия кислорода в корпусе насоса взрывоопасная смесь образоваться не может. Поэтому опасности взрыва не существует. Создаваемое насосом давление топлива значительно больше требуемого для нормальной работы двигателя на любых режимах (около 6 атмосфер). Электробензонасос управляется контроллером системы через отдельное реле. Реле предотвращает подачу топлива при включенном зажигании и неработающем двигателе. Топливный фильтрСистема топливоподачи предназначена для точной регулировки количества поступающего в двигатель топлива. Инородные частицы и грязь в топливе могут привести к неверной работе форсунок и регулятора давления и быстрому их износу. Поэтому к чистоте топлива предъявляются особые требования. В системе топливоподачи предусмотрен фильтр. Основу топливного фильтра составляет бумажный элемент с пористостью около 10 мкм. Он находится в металлическом корпусе и фиксируется опорным фланцем. Интервал замены фильтра зависит от объема фильтра и степени загрязнения топлива.ТопливопроводыРазличают прямой и обратный топливопроводы. Прямой предназначен для топлива, поступающего из модуля электробензонасоса в топливную рампу. Обратный доставляет избыток топлива после регулятора давления обратно в бак.Топливная рампа
Рис. 2. Топливная рампа
Топливо заполняет топливную рампу и равномерно распределяется на все форсунки. На топливной рампе (рис. 2) кроме форсунок располагаются регулятор давления топлива и штуцер контроля давления в топливной системе. Размеры и конструктивное исполнение рампы устраняют локальные пульсации давления топлива вследствие резонансов при работе форсунок.Регулятор давления топливаРис. 3. Регулятор давления топлива: 1 — штуцер подключения к впускному тракту; 2 — пружина; 3 — корпус клапана; 4 — мембрана; 5 — клапан; 6 — подвод топлива; 7 — отвод топлива
Количество впрыскиваемого топлива должно зависеть только от длительности впрыска — времени открытого состояния форсунки. Поэтому разница между давлением топлива в топливной рампе и давлением во впускной трубе (перепад давления на форсунках) должна оставаться постоянной. Для этого служит регулятор давления топлива. Он пропускает обратно в бак излишки топлива.Конструкция регулятора видна на рисунке 3. Резинотканевая мембрана делит регулятор на топливную и пружинную камеры. Когда сила давления топлива превысит силу пружины, клапан откроется и пропустит такое количество топлива, которое необходимо для восстановления равновесия на мембране. Пружинная камера пневматически связана с впускным коллектором двигателя за дроссельной заслонкой. Поэтому разрежение в коллекторе действует и в пружинной камере, а соотношение давлений на мембране остается таким же, как и на форсунках. Оно зависит только от силы пружины и площади мембраны и, следовательно, остается постоянным.Электромагнитная форсунка
Рис. 4. Электромагнитная форсунка: 1 — фильтр в канале подвода топлива; 2 — электрический разъем; 3 — обмотка; 4 — корпус форсунки; 5 — сердечник; 6 — направляющая иглы; 7 — клапанная игла
Основное устройство дозировки топлива. Электромагнитная форсунка (рис. 4) имеет клапанную иглу с насаженным магнитным сердечником. Она очень точно пригнана в корпусе распылителя. В спокойном состоянии спиральная пружина прижимает клапанную иглу к уплотнительному седлу корпуса распылителя и закрывает выходное топливное отверстие. При прохождении электрического тока сердечник с клапанной иглой поднимается (на 60—100 мкм), и топливо впрыскивается через калиброванное отверстие. В зависимости от способа впрыска, частоты вращения и нагрузки двигателя время включения составляет 1,5—18 мс при частоте срабатывания 3—125 Гц. Зависимость количества прошедшего через форсунку топлива от времени открытия при постоянной разности давлений — важнейший показатель работы форсунки. Не стоит бездумно менять форсунки на своем автомобиле на дорогие от “крутой” иномарки. Как правило, хороших результатов это не дает. Из вышесказанного мы видим, что форсунка — очень важный компонент системы впрыска. Поэтому она требует к себе очень большого внимания.Как происходит впрыск топливаДля нормальной работы двигателя необходимо обеспечить поступление в камеру сгорания двигателя топливовоздушной смеси оптимального состава. Смесь приготавливается во впускной трубе при смешивании всасываемого двигателем воздуха и распыленного форсункой топлива. Контроллер подает на форсунку управляющий импульс, который открывает нормально закрытый клапан форсунки, и топливо под давлением распыляется во впускную трубу перед клапаном. Поскольку перепад давления топлива поддерживается постоянным, количество подаваемого топлива пропорционально времени, в течение которого форсунки находятся в открытом состоянии (длительность импульса впрыска).
Контроллер поддерживает оптимальное соотношение топливовоздушной смеси путем изменения длительности импульсов. Увеличение длительности импульса впрыска приводит к увеличению количества подаваемого топлива — обогащению смеси. Уменьшение длительности импульса впрыска приводит к уменьшению количества подаваемого топлива, то есть к обеднению. Наряду с точной дозировкой впрыскиваемой топливной массы имеет важное значение и момент впрыскивания. Поэтому количество форсунок соответствует количеству цилиндров двигателя. Контроллер управляет моментом впрыскивания и тем самым уменьшает влияние такого вредного явления, как образование пленки на стенках впускного тракта. Пленка образуется на нестационарных режимах работы двигателя и приводит к отклонению состава топливовоздушной смеси от оптимума.Как считается длительность впрыскаВ общем случае длительность впрыска определяется по формуле: Ti = Mair/l x Ki, где:
Mair — масса поступившего в двигатель воздуха. Измеряется датчиком массового расхода топлива;
l — состав топливовоздушной смеси (соотношение “воздух—топливо”). Определяется в зависимости от режима работы двигателя. При стехиометрии равен 14,7/1;
Ki — постоянная форсунки. Показывает отношение объема топлива, прошедшего через форсунку, к длительности открытого состояния форсунки и зависит от ее конструкции.
Во время пуска двигателя производится автономный расчет длительности впрыска без учета значения сигнала с датчика массового расхода топлива.
Эффективная длительность впрыска рассчитывается с учетом дополнительных корректирующих величин, которые определяются специальными функциями. Например, уменьшение напряжения в бортовой сети автомобиля приводит к увеличению времени открытия форсунки, то есть времени подъема иглы клапана. Значит, время открытого состояния форсунки и количество топлива уменьшатся. Коэффициент, учитывающий изменение напряжения, должен скорректировать длительность сигнала на форсунку так, чтобы она пропустила нужное количество топлива. Время открытия форсунки постоянно учитывается при расчете необходимой длительности сигнала управления форсункой.
Рекомендуемый контент