Лекция Впрыск топлива. Впрыск топлива. Литература Пехальский А. П. Тип урока лекция, беседа Место проведения кабинет Оснащение урока
 Скачать 346.58 Kb.
|
|
Виды, общее устройство и принцип действия систем впрыска топлива. Образовательные: получение первоначальных знаний о системе впрыска. Воспитательные: развитие интереса к профессии. Развивающие:Развитие технического мышления и речи; развитие наблюдательности и внимания; развитие способности анализировать полученную информацию. Литература: Пехальский А.П. Тип урока: лекция, беседа Место проведения: кабинет Оснащение урока: плакаты, видеоролик Учебное время: 2 часа Ход урока: 1. Организационный момент - проверка присутствующих - сообщение темы и хода урока 2. Мотивация учебной деятельности Сообщение целей занятия. Показать значимость МДК.01.01 в общем курсе подготовки будущих специалистов. Беседа с целью подготовки обучающихся к предстоящей работе. 3. Изложение нового материала Электронные системы впрыска. Принцип работыСистема питания инжекторного двигателя состоит из: - топливного бака; - топливного насоса; - топливопроводов; - дроссельного узла; - топливной рампы (топливного аккумулятора); - форсунки; - адсорбера; - клапана холостого хода; - клапана регулирования давления в топливной рампе; - электронного блока управления двигателем (ЭБУ); - системы датчиков: датчик массового расхода воздуха (ДМРВ), датчик положения коленчатого вала (датчик Холла); датчик положения распределительного вала; - датчика положения дроссельной заслонки; датчика температуры охлаждающей жидкости; - датчика детонации; - датчика давления в топливной рампе; - кислородного датчика (лямбда зонд).  Рис. 7.1.1 Система питания инжекторного двигателя. 1- электронный блок управления двигателем (ЭБУ); 2- топливный насос; 3- датчик массового расхода воздуха; 4- датчик положения коленчатого вала (датчик Холла); 5- датчик температуры охлаждающей жидкости; 6 - форсунки (электрические, пьезоэлектрические); 7 - датчик детонации; 8- дроссельный узел; 9 - датчик давления в топливной рампе; 10 - клапан регулирования давления в топливной рампе; 11 - кислородный датчик (лямбда-зонд); 12 - адсорбер; 13 - топливная рампа (топливный аккумулятор); 14 - топливный бак. Процесс работы системы впрыска выглядит так: масса воздуха, поступающая в двигатель, измеряется датчиком расхода воздуха, эти данные передаются компьютеру, который на основе этой информации, а также на основе некоторых других текущих параметров работы двигателя, таких, как температура двигателя, температура воздуха, скорость вращения коленчатого вала, степень открытия дроссельной заслонки (и скорость ее открытия), рассчитывает необходимое количество топлива, которое нужно сжечь в данном количестве воздуха. После этого компьютер подает на форсунки электрический импульс нужной длительности, форсунки открываются, и топливо, находящееся под давлением в топливной магистрали, впрыскивается во впускной коллектор. Электронный блок управления двигателем В памяти компьютера находятся программы управления и набор алгоритмов (maps - карт), в которых отражена необходимая для работы программы информация. При этом сама программа более-менее стандартна для любого двигателя, а вот карты, используемые ею, уникальны для каждой модели и каждой модификации двигателя. Для большей наглядности можно представить себе простейшую программу, которая работает с двумя картами, одна из которых представляет собой трехмерную таблицу, в которой по горизонтали (вдоль оси X) заданы значения массы поступающего воздуха, по вертикали (вдоль оси Y) - значения оборотов двигателя, а вдоль оси Z - значения углов открытия дроссельной заслонки. На пересечении всех трех колонок и столбцов таблицы проставлены значения количества топлива, которое необходимо впрыснуть при данных условиях работы двигателя. Во второй карте, двумерной, заданы соответствия между количеством топлива и временем открытия форсунок, в результате из этой карты программа может узнать длительность электрического импульса, который должен быть подан на форсунки. В процессе работы программа каждые несколько миллисекунд опрашивает датчики, сравнивает полученные значения с заданными в первой карте, выбирает из соответствующей ячейки содержащееся там значение количества топлива, потом переходит ко второй карте и выбирает исходя из этого значения требуемое время открытия форсунок. Далее следует импульс на форсунки - все, цикл завершен. Описанный процесс отличается от реального тем, что на самом деле таких карт больше и в них отражены взаимные зависимости гораздо большего числа параметров, чем было перечислено, в том числе нагрузка на двигатель, температура двигателя, температура воздуха и даже высота над уровнем моря. Но цель работы программы управления та же - конечным результатом сбора и обработки данных от датчиков должна быть длительность электрического импульса на форсунку. Таким образом, вся сложность заключается не в написании собственно программы, которая всего-то и делает, что сверяется последовательно с несколькими картами и в результате "добирается" до некоторого значения, а в самих картах, которые должны быть очень точными и подобраны под конкретную модификацию двигателя. Кроме этого, ECU системы TCCS управляет также и углом опережения зажигания, зависимость которого от различных текущих параметров работы двигателя также задается соответствующими картами. Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ)
Датчик давления топлива
Датчик положения дроссельной заслонки
Датчик детонации
Датчик частоты вращения коленчатого вала
Датчик положения распределительного вала
Датчик температуры охлаждающей жидкости
Кислородный датчик (Лямбда-зонд)
Режимы управления Компьютер любой системы управления впрыском с обратной связью, в процессе работы может находиться в одном из двух режимов управления - либо в режиме замкнутого контура (closed loop), когда он использует информацию датчика кислорода в целях точной корректировки, либо в режиме разомкнутого контура (open loop), когда он игнорирует эту информацию. Ниже мы рассмотрим основные режимы работы двигателя и режимы управления. 1. Запуск двигателя. В момент запуска требуется, в зависимости от температуры как самого двигателя, так и окружающего воздуха, обогащенная горючая смесь с повышенным процентным содержанием топлива. Это всем известный факт, характерный вообще для всех бензиновых двигателей внутреннего сгорания, как карбюраторных, так и двигателей с впрыском. Соотношение воздух/топливо в этом режиме варьируется в среднем от 2:1 до 12:1. В этом режиме компьютер системы работает в режиме разомкнутого контура. 2. Прогрев двигателя до рабочей температуры. После запуска двигателя компьютер системы постоянно проверяет текущую температуру двигателя и в зависимости от этого параметра производит расчет состава горючей смеси, а также устанавливает требуемую величину прогревных оборотов посредством воздушного клапана холостого хода. В процессе прогрева двигателя с ростом температуры соотношение воздух/топливо изменяется компьютером в сторону обеднения, а прогревные обороты также уменьшаются. В это же время происходит разогрев датчика кислорода в выпускном коллекторе до рабочей температуры. Компьютер при этом работает в режиме разомкнутого контура. 3. Холостой ход. По достижении заданной температуры двигателя и при условии достаточного для работы разогрева датчика кислорода (датчик кислорода начинает выдавать правильные показания только при температуре от 300C и выше) компьютер переключается в режим замкнутого контура и начинает использовать показания датчика кислорода для поддержания стохиометрического состава горючей смеси (14.7:1), обеспечивающего наименьший уровень содержания токсичных веществ в выхлопных газах. 4. Движение с постоянной скоростью, плавное увеличение или уменьшение скорости. В этом случае компьютер TCCS также находится в режиме замкнутого контура и использует показания датчика кислорода. Вы можете раскрутить двигатель хоть до 6500 об/мин, наполовину нажав педаль газа, но компьютер все-равно будет оставаться в режиме замкнутого контура, обеспечивая состав горючей смеси в пределах примерно от 14.5:1 до 15.9:1. 5. Резкое ускорение. Как только Вы нажимаете педаль газа "в пол" и полностью открываете дроссельную заслонку - компьютер безоговорочно переходит в режим разомкнутого контура. Под нагрузкой (а компьютер всегда в состоянии определить, велика ли нагрузка на двигатель) компьютер может переключиться в режим разомкнутого контура несколько раньше - уже при открытии дроссельной заслонки на 68 или более процентов от ее хода. При этом он будет поддерживать состав горючей смеси в пределах от 11.9:1 до 12:1 для получения большей мощности. 6. Принудительный холостой ход (торможение двигателем). Компьютер также переходит в режим разомкнутого контура в случаях, когда текущие обороты двигателя превышают величину оборотов холостого хода, а дроссельная заслонка полностью закрыта - например, когда Вы движетесь под уклон, убрав ногу с педали газа и не выключив передачу. При этом компьютер обеспечивает обедненный состав горючей смеси. Таким образом, большую часть времени компьютер находится в режиме замкнутого контура, который обеспечивает оптимальный состав горючей смеси. Более того, находясь в этом режиме, компьютер "самообучается", корректируя и модифицируя карты, используемые в режиме разомкнутого контура, адаптируя их к текущим условиям эксплуатации и состоянию двигателя. Т.е., если, скажем, компьютер замечает, что в режиме замкнутого контура для достижения оптимального сгорания ему приходится все время обогащать топливо-воздушную смесь на, скажем, 5% относительно базовых значений, прописанных в соответствующих картах, то через некоторое время, когда он удостоверится в стабильности этого корректирующего коэффициента, он соответствующим образом модифицирует сами карты, тем самым влияя и на смесеобразование в режиме разомкнутого контура. Это и есть тот самый процесс "самообучения" - "long term fuel trim". Следует заметить, что модифицированные карты сохраняются только в энергозависимой памяти компьюетра, поэтому после отключения аккумулятора восстанавливаются заводские значения этих карт, и компьютер должен "самообучиться" заново. Особенности различных систем впрыскаПринцип работы: Электрический топливный насос подает топливо из бака через фильтр в топливный коллектор, в котором с помощью стабилизатора поддерживается постоянный перепд давлений на входе и выходе топлива из форсунок. Стабилизатор перепада давлений поддерживает постоянное давление впрыскивания и обеспечивает возврат избыточного топлива обратно в бак. Этим обеспечивается циркуляция топлива в системе и исключается образование паровых пробок. Из коллектора топливо ступает к рабочим форсункам, которые подают его в зону проходных отверстий впускных клапанов. Количество впрыскиваемого топлива задается электронным блоком управления (ЭБУ) в зависимости от температуры, давления и объема поступающего воздуха, частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя. В процессе работы системы впрыскивания ЭБУ взаимодействует также с датчиком-распределителем системы зажигания. Система распределенного впрыскивания топлива L-Jetronic Рис. 7.2.1. Система распределенного впрыскивания топлива L-Jetronic 1 - топливный бак; 2 -топливный насос; 3 - накопитель топлива; 4 -топливный фильтр; 5-напорный диск расходомера воздуха; 7- регулятор давления питания; 8 - регулятор управляющего давления; 9 - форсунка (инжектор); 10 - регулировочный винт холостого хода; 11 - дроссельная заслонка. Каналы: А - подвод топлива к дозатору- распределителю, В - слив топлива в бак; С - канал управляющего давления; D - канал толчкового клапана, Е - подвод топлива к рабочим форсункам. Объем поступающего воздуха является основным параметром определяющим дозирование топлива. Воздух поступает в цилиндры через измеритель расхода воздуха и впускной газопровод. Воздушный поток, поступающий в двигатель, отклоняет напорно-измерительную заслонку измерителя расхода воздуха на определенный угол. При этом с помощью потенциометра электрический сигнал, пропорциональный углу поворота заслонки, подается в блок управления, который определяет необходимое количество топлива и выдает импульсы управления моментом подачи топлива. Электронная схема управления впрыскивания топлива получает питание от аккумуляторной батареи и начинает работать при включении зажигания и системы впрыскивания выключателем. Независимо от положения впускных клапанов, форсунки впрыскивают топливо за один или два оборота коленчатого вала двигателя. Если впускной клапан в момент впрыскивания топлива форсункой закрыт, то топливо накапливается в пространстве перед Клапаном и поступает в цилиндр при следующем его открытии одновременно с воздухом. Регулирование количества поступающего к цилиндрам двигателя воздуха производится дроссельной заслонкой, управляемой из салона педалью. В системе предусмотрен регулятор расхода воздуха на холостом ходу, расположенный около дроссельной заслонки. Он обеспечивает дополнительную подачу воздуха При пуске и прогреве двигателя. По мере прогрева двигателя, начиная с температуры охлаждающей жидкости 50...70°С, регулятор прекращает подачу дополнительного воздуха. После этого при закрытой дроссельной заслонке воздух поступает только через верхний байпасный (обводной) канал, сечение которого можно менять регулировочным винтом, что обеспечивает возможно регулирования частоты вращения в режиме холостого хода. Стабилизатор перепада давлений поддерживает постоянное избыточное давление топлива относительно давления воздух впускном газопроводе. В этом случае цикловая подача топлива форсункой зависит от времени, в течение которого открыт клапан. Следовательно, основной принцип электронного управления впрыскиванием топлива заключается в изменении (модуляции) электрического импульса, управляющего форсункой поддержании постоянного перепада давления топлива. Длительность импульсов управления временем впрыскивания топлива форсункой корректируется в зависимости от температуры охлаждающей жидкости по информации от датчика. Введенный в систему датчик кислорода обеспечивает поддержание необходимого состава горючей смеси. На режимах полного открытия дроссельной заслонки и разгона автомобиля необходимо обогащение горючей смеси, что обеспечивается ЭБУ по информации от датчика положения дроссельной заслонки. При открытии заслонки контактная система датчика выдает импульсы, которые приводят к обогащению смеси режиме разгона автомобиля. В датчике положения дроссельной заслонки предусмотрена контактная пара, от замкнутого или разомкнутого состояния которой зависит отключение или включение топливоподачи в режим принудительного холостого хода. Подача топлива прекращается при закрытой дроссельной заслонке, когда частота вращения коленчатого вала двигателя более 1000 об/мин, и возобновляется при снижении частоты вращения до 850 об/мин. С целью облегчения пуска холодного двигателя в системе предусмотрена дополнительная пусковая форсунка, которая представляет собой электромагнитный клапан с вихревым центробежным распылителем. Продолжительность открытия форсунки зависит от температуры охлаждающей жидкости в двигателе, фиксируем датчиком. Система центрального впрыскивания топлива Mono-Motronic Рис. 7.2.2. Система центрального впрыскивания топлива Mono-Motronic 1- топливный бак; 2 - топливоподающий насос; 3 - топливный насос; 4 - топливный фильтр; 5 - узел центральной форсунки; 6 - регулятор холостого хода с шаговым электродвигателем; 7 - потенциометр дроссельной заслонки; 8 - лямбда-зонд; 9 - электронный блок управления впрыском; 10 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 11 - прибор коммутирующий сигнал информации о частоте вращения коленчатого вала двигателя получаемый из системы зажигания; 12 - выключатель зажигания; 13 - аккумуляторная батарея; 14 - датчик - распределитель. Типичным примером центрального впрыскивания топлива является электрон система Mono-Motronic. Ее устанавливают на двигателях небольшого рабочего объема автомобилей обычно малого класса, например ВАЗ-21214, -21044. Конструктивно она включает в себя следующие основные устройства: - электронный блок управления на базе микропроцессора; - смесительную камеру с дроссельной заслонкой и установленным на ней датчиком, фиксирующим положение; - электромагнитную форсунку; - регулятор давления топлива; - электрический топливный насос; - топливный фильтр; - датчик температуры охлаждающей жидкости; - регулятор частоты вращения в режиме холостого хода. Действие регулятора частоты вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу, основано на изменении положения дроссельной заслонки или перепуска воздуха в обход дроссельной заслонки. После обработки информации от датчика частоты вращения микропроцессор формирует управляющий сигнал, подаваемый на исполнительное устройство, в качестве которого в таких системах может быть использован шаговый микроэлектродвигатель, который воздействует на дроссельную заслонку или клапан обводного канала. Все системы центрального впрыскивания топлива имеют кислородный датчик, позволяющий поддерживать в оптимальных соотношениях количество воздуха к топливу, обеспечивая необходимый (стехиометрический) состав горючей смеси на всех режимах работы двигателя. Система центрального впрыскивания топлива отличается от рассмотренной выше системы впрыска следующим: отсутствует распределенный (отдельно для каждого цилиндра) впрыск топлива; процесс топливоподачи происходит с помощью центрального отсека (модуля), в котором установлена одна электромагнитная форсунка, обеспечивающая впрыскивание топлива; регулировка подачи топливовоздушной смеси дроссельной заслонкой, а также распределение ее по цилиндрам двигателя происходит по принципу работы карбюраторной системы. Наряду с этим в этой системе отсутствует датчик массово расхода воздуха, но в диффузоре установлен датчик поступающего воздуха, которого нет в системе распределенного впрыскивания. Состав и функции действия остальных устройств центральной системы впрыскивания во многом подобны рассмотренной системе распределенного впрыска топлива.
| |||||||||||||||||||
