Система питания двигателя с впрыском бензина автомобиля ВАЗ 2110

1. Введение.

 

    Двигатели внутреннего сгорания выделяют энергию  при сгорании топлива, смешанного с  воздухом. В бензиновых двигателях соотношение в горючей смеси  воздуха и топлива или «смеси» - критически важно при сгорании, от этого зависит мощность двигателя  и ходовые качества автомобиля. Так как количество воздуха, требуемого двигателем, изменяется с увеличением частоты вращения и изменением нагрузки, то и изменяется требуемое количество топлива.

     Задача  систем впрыска состоит в обеспечении  двигателя возможно наилучшей смесью – оптимальным соотношением компонентов горючей смеси – при постоянно изменяющихся условиях эксплуатации двигателя.

    Преимущества  систем впрыска бензина

     Основными  преимуществами систем впрыска  по сравнению с карбюраторными  системами являются следующие:

     •  Отсутствие добавочного сопротивления  потоку воздуха на впуске в  виде карбюратора с диффузорами  способствует улучшению наполнения  цилиндров и получению более  высокой литровой мощности двигателя;

     •  Система впрыска уменьшает соотношение  компонентов горючей смеси;

     •  Подается топливо по определенным  эксплуатационным требованиям;

     •  Предотвращается остановка двигателя,  вызванная уходом топлива во  время движения на повороте;

     •  Улучшение продувки камер сгорания  за счет за счет использования  возможности большего перекрытия клапанов (когда открыты одновременно оба клапана) и продувки камер сгорания чистым воздухом, а не смесью, что улучшает качество приготовляемой рабочей смеси;

     •  Более точное при распределенном  впрыске распределение топлива  по цилиндрам (при распределенном впрыске состав смеси в цилиндрах может различаться на 6…7%, а при питании от карбюратора на 11…17%);

     •  Существенно более высокая степень  оптимизации состава топливовоздушной  смеси на всех режимах работы  двигателя с учетом его состояния, за счет чего возрастает топливная экономичность двигателя и одновременно снижается токсичность отработавших газов;

     •  Улучшение продувки и большая  равномерность распределения смеси  по цилиндрам снижает температуру  стенок цилиндра, днищ поршней  и выпускных клапанов, что в свою очередь уменьшает возможность детонации и позволяет обеспечить снижение потребного октанового числа бензина на 2-3 единицы, либо увеличить степень сжатия (а значит, и мощность) двигателя без опасности детонации. Кроме того, при этом уменьшается образование окислов азота при сгорании и улучшаются условия смазки зеркала цилиндров. Устраняется работа двигателя при выключенном зажигании.

     Основным  недостатком систем впрыска бензина  является их более высокая,  по сравнению с карбюраторными, сложность из-за большого числа прецизионных деталей и электронных элементов, поэтому они имеют более высокую стоимость и требуют более квалифицированного обслуживания при эксплуатации. 

    

2. Устройство  и назначение приборов системы питания  двигателя с впрыском бензина автомобиля ВАЗ – 2110.

 

    Основные  компоненты системы: 

    

• Нейтрализатор
• Электронный блок управления (компьютер)
• Память
• Запоминающее устройство калибровок

 

    Датчики: 

    

• Датчик температуры  охлаждающей жидкости
• Датчик концентрации кислорода
• Датчик массового расхода воздуха
• Датчик положения дроссельной заслонки
• Датчик скорости автомобиля
• Датчик детонации
• Потенциометр регулировки СО
• Сигнал запроса на включение кондиционера
• Датчик положения коленчатого вала

 

    Система питания: 

    

• Топливный фильтр
• Форсунка
• Регулятор давления топлива
• Система улавливания паров бензина

 

    Нейтрализатор 

    Токсичными  компонентами отработавших газов являются углеводороды (несгоревшее топливо), окись углерода и окись азота. Для преобразования этих компонентов  в нетоксичные служит трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, установленный в системе выпуска сразу за приемной трубой глушителей. В нейтрализаторе находятся керамические элементы с микро каналами, на поверхности которых нанесены катализаторы: два окислительных и один восстановительный. Окислительные катализаторы (платина и палладий) способствуют преобразованию углеводородов в водяной пар, а окиси углерода в безвредную двуокись углерода. Восстановительный катализатор (родий) ускоряет химическую реакцию восстановления оксидов азота и превращение их в безвредный азот. Для эффективной нейтрализации токсичных компонентов и наиболее полного сгорания воздушно-топливной смеси необходимо, чтобы на 14,6...14,7 частей воздуха приходилась 1 часть топлива. Такая точность дозирования обеспечивается электронной системой впрыска топлива, которая непрерывно корректирует подачу топлива в зависимости от условий работы двигателя и сигнала от датчика концентрации кислорода в отработавших газах. 

    Электронный блок управления (компьютер)

    

      Электронный блок управления, расположенный под панелью приборов с правой стороны для семейства 2108 и в центре для семейства 2110, является управляющим центром системы впрыска топлива. Он непрерывно обрабатывает информацию от различных датчиков и управляет системами, влияющими на токсичность отработавших газов и на эксплуатационные показатели автомобиля. В блок управления поступает следующая информация о:

• положении и частоте вращения коленчатого вала;
• массовом расходе воздуха двигателем;
• температуре охлаждающей жидкости;
• положении дроссельной заслонки;
• содержании кислорода в отработавших газах (или о значении регулировки СО, для комплектации без датчика кислорода);
• наличии детонации в двигателе;
• напряжении в бортовой сети автомобиля;
• скорости автомобиля;
• запросе на включение кондиционера.

 

    На основе полученной информации блок управляет  следующими системами и приборами:

• топливоподачей (форсунками и электробензонасосом);
• системой зажигания;
• регулятором холостого хода;
• адсорбером системы улавливания паров бензина (если есть в комплектации);
• вентилятором системы охлаждения двигателя;
• муфтой компрессора кондиционера (если он есть на автомобиле);
• системой диагностики.

 

    Блок  управления включает исполнительные механизмы (форсунки, различные реле, и т.д.) путем замыкания их на массу через выходные транзисторы блока управления. Единственное исключение - цепь реле топливного насоса. Только на обмотку этого реле блок управления подает напряжение 12 В. Электронный блок управления имеет встроенную систему диагностики. Он может распознавать неполадки в работе системы, предупреждая о них водителя через контрольную лампу "CHECK ENGINE". Кроме того, он хранит в оперативной памяти диагностические коды, указывающие области неисправности, чтобы помочь специалистам в проведении ремонта. Информацию о неполадках в работе системы впрыска можно получить через колодку диагностики, к которой подключается специальный диагностический прибор "ТЕСН 1"(GM) или ДСТ-2М (Россия). 
 

    Память 

    В блоке  управления ISFI-2S имеется три вида памяти: постоянная, оперативная и постоянная программируемая. Постоянная память это неизменяемая память. Информация в нее записана физическим методом в микросхемах при изготовлении блока управления, и не может быть изменена.

    Постоянная  память содержит полные алгоритмы управления системой впрыска. Программируемая постоянная память содержит различную калибровочную информацию по автомобилю и находится в отдельном модуле - в запоминающем устройстве калибровок, которое может отсоединяться от блока управления. Эти типы памяти не нуждаются в питании для сохранения записанной в них информации, которая не стирается при отключении питания.

    Оперативная память - это "блокнот" блока управления, в ней хранится вся текущая  информация используемая для управления двигателем. Процессор блока управления может записывать туда информацию и считывать ее при необходимости. Эта память требует питания для сохранения записанной информации. При отключении питания от АБ хранящиеся в оперативной памяти коды неисправностей и другие данные стираются.  Именно поэтому на автомобилях оборудованных электронными системами управления двигателем не рекомендуется отключать АБ без острой необходимости.

    Примечание: в блоках управления "Январь-4" отсутствует постоянная память, и  программное обеспечение и калибровочная информация хранятся в программируемой постоянной памяти (EPROM). 

    Запоминающее  устройство калибровок 

    Оно применяется  для того, чтобы одну модель блока  управления можно было устанавливать  на различных моделях автомобилей. Запоминающее устройство калибровок 1 (рис. 9-33) расположено внутри блока управления под крышкой с нижней стороны и содержит информацию о массе автомобиля, двигателе, трансмиссии, главной передаче и некоторые другие данные. Если сам блок управления (без запоминающего устройства) может применяться на различных автомобилях, то запоминающее устройство калибровок специфично для каждой модели автомобиля. Поэтому при замене блока управления, запоминающее устройство калибровок должно соответствовать конкретной модели автомобиля.

    Датчики 

    Датчик  температуры охлаждающей  жидкости представляет собой термистор, (резистор, сопротивление которого изменяется от температуры). Датчик завернут в выпускной патрубок охлаждающей жидкости, закрепленный на головке цилиндров, т.е. находится в потоке охлаждающей жидкости. При низкой температуре охлаждающей жидкости датчик имеет высокое сопротивление (100 кОм при -40 град.С), а при высокой температуре - низкое (70 0м при 130 град.С). Электронный блок управления подает к датчику через сопротивление определенной величины напряжение 5 В (образуя таким образом делитель напряжения) и измеряет падение напряжения на датчике. Оно будет высоким на холодном двигателе и низким, когда двигатель прогрет. Измерением падения напряжения блок управления узнает температуру охлаждающей жидкости. Эта температура влияет на работу большинства систем, которыми управляет блок управления. 

    Датчик  концентрации кислорода устанавливается на приемной трубе глушителей, он отслеживает содержание остаточного кислорода в потоке отработавших газов. В датчике находится чувствительный элемент из окиси циркония. В зависимости от концентрации кислорода в отработавших газах датчик генерирует выходное напряжение. Оно изменяется приблизительно от 0,1 В (высокое содержание кислорода - бедная смесь) до 0,8 В (мало кислорода- богатая смесь). Для нормальной работы датчик должен иметь температуру не ниже 360 град.С. Поэтому для быстрого прогрева после пуска двигателя, в датчик встроен нагревательный элемент. Отслеживая выходное напряжение датчика концентрации кислорода, блок управления определяет какую команду по корректировке состава рабочей смеси подавать на форсунки. Если смесь бедная (низкая разность потенциалов на вы ходе датчика), то дается команда на обогащение смеси. Если смесь богатая (высокая разность потенциалов) - дается команда на обеднение смеси. 

     Датчик  массового расхода  воздуха 2 (см. рис. 9-36) устанавливается между воздушным фильтром 1 и шлангом 10, идущим к дроссельному патрубку 3. В датчике используются три чувствительных элемента в виде струн. Один элемент определяет температуру воздуха, а два других, соединенные параллельно, нагреваются до определенной температуры, превышающей температуру воздуха. Проходящий через датчик воздух охлаждает нагреваемые элементы.. Электронная схема датчика определяет расход воздуха путем измерения электрической мощности, необходимой для поддержания заданной температуры нагреваемых элементов. Информацию о расходе воздуха датчик выдает в виде частотного сигнала (2-10 кГц). Чем больше расход воздуха, тем выше частота сигнала. Блок управления использует информацию от датчика массового расхода воздуха для определения длительности импульса открытия форсунок. 

    Датчик  положения дроссельной  заслонки установлен сбоку на дроссельном патрубке и связан с осью дроссельной заслонки. Датчик представляет собой потенциометр, на один конец которого подается плюс напряжения питания 5 В, а другой конец соединен с массой. С третьего вывода потенциометра (от ползунка) идет выходной сигнал к блоку управления. Когда дроссельная заслонка поворачивается (от воздействия на педаль управления), изменяется напряжение на выходе датчика. При закрытой дроссельной заслонке оно ниже 1,25 В. Когда заслонка открывается, напряжение на выходе датчика растет и при полностью открытой заслонке должно быть более 4 В. Отслеживая выходное напряжение датчика блок управления корректирует подачу топлива в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки (т.е. по желанию водителя). Датчик положения дроссельной заслонки не требует никакой регулировки, т.к. блок управления воспринимает холостой ход (т.е. полное закрытие дроссельной заслонки), как нулевую отметку.