MPI - СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ БЕНЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Сообщение

Не синхронизированное управление топливоподачей

При некоторых ситуациях электронный блок управления двигателем «заставляет» топливные форсунки производить впрыскивание топлива не проводя синхронизацию с сигналами датчика положения коленчатого вала двигателя.

Во время запуска двигателя

Электронный блок управления двигателем подает управляющий сигнал одновременно на все топливные форсунки, которые производят одновременное впрыскивание топлива в цилиндры двигателя при положении коленчатого вала примерно за 5 град. до ВМТ сразу после получения сигнала с датчика положения коленчатого вала в момент начала запуска двигателя.

Во время резкого разгона

Как только скорость открытия дроссельной заслонки превосходит установленный предел, электронный блок управления двигателем дает сигнал на впрыскивание топлива теми форсунками, в цилиндрах которых в данный момент осуществляется такт впуска или выпуска.

: MPI Не синхронизированное управление топливоподачей; Screenshot_28.jpg (253.3 КБ) 3486 просмотров

Сообщение

Управление количеством впрыскиваемого топлива

Блок управления двигателем рассчитывает количество топлива, необходимое для сгорания при данных условиях работы двигателя, для каждого рабочего цикла. Электронный блок управления двигателем подает на топливную форсунку электрический сигнал рассчитанной продолжительности, в течение которого топливная форсунка открыта (время впрыскивания топлива). Электронный блок управления подсчитывает время (продолжительность) сигнала соответственно количеству воздуха, поступившего во впускной коллектор двигателя, а также сигналов датчиков, характеризующих режим работы двигателя в данный момент времени и управляющих воздействий, прикладываемый к двигателю. Количество воздуха определяется по сигналам датчиков расхода воздуха, датчика температуры воздуха во впускном коллекторе и датчика атмосферного давления. Момент начала расчета для каждого цикла работы двигателя определяется на основе сигнала датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя.
ПРИМЕЧАНИЕ: Величина необходимого топливновоздушного соотношения определяется на основании режима работы двигателя. Этим будет определяться приемистость, токсичность отработавших газов и топливную экономичность работы двигателя.

Процесс управления количеством впрыскиваемого топлива

За исключением периода запуска двигателя, время (продолжительность) впрыскивания топлива (Т) определяется с учетом следующих факторов: расчетное время активации топливной форсунки (T1), которое изменяется с изменением воздушного заряда; корректирующий коэффициент (Kс) для основного времени активации топливной форсунки; и неэффективное время активации топливной форсунки (T2).

: MPI формула расчета количества впрыскиваемого топлива форсункой; Screenshot_29.jpg (7.46 КБ) 3485 просмотров

Сообщение

СИСТЕМА ВПРЫСКИВАНИЯ ТОПЛИВА

: MPI СИСТЕМА ВПРЫСКИВАНИЯ ТОПЛИВА; Screenshot_30.jpg (281.78 КБ) 3483 просмотра

Открыть схему в новом окне

Сообщение

Продолжительность базового импульса управления топливной форсункой

Продолжительность базового импульса управления

Топливо впрыскивается в каждый цилиндр один раз за цикл управления. Количество впрыскиваемого топлива (продолжительность импульса управления форсункой), которое формирует стехиометрический состав воздушно топливной смеси за один цикл работы цилиндра, называется продолжительностью базового импульса управления.

: Продолжительность базового импульса управления топливной форсункой; Screenshot_31.jpg (42.78 КБ) 3479 просмотров

Количество воздуха, поступающего в цилиндр двигателя за один цикл, определяется электронным блоком управления двигателем на основании поступающего сигнала с датчика расхода воздуха и сигнала датчика положения коленчатого вала двигателя. При запуске двигателя продолжительность импульсов пусковой подачи топлива определяется по базе данных, которая хранится в блоке управления двигателем. При запуске также учитывается сигнал датчика температуры охлаждающей жидкости.

Определение количества воздуха, поступающего в цилиндр двигателя за один цикл

Блок управления двигателем подсчитывает количество импульсов на выходе датчика расхода воздуха за два оборота коленчатого вала, опираясь на сигналы датчика положения коленвала – ( а ). Количество импульсов ( а ) на выходе расходомера прямо пропорционально скорости прохождения воздуха через дроссельную заслонку во впускной коллектор двигателя. Количество воздуха ( А ) во впускном коллекторе рассчитывается блоком управления двигателем с использованием данных расходомера, температуры воздуха на впуске, барометрического давления окружающего воздуха. Затем, разделив это рассчитанное количество воздуха на число цилиндров двигателя определяют количество воздуха, которое попадет в один цилиндр ( A/N ).

Определение частоты вращения коленчатого вала двигателя

Частота вращения коленчатого вала двигателя может быть определена путем измерения интервала между соседними импульсами на выходе датчика положения коленчатого вала.

: Определение частоты вращения коленчатого вала двигателя; Screenshot_32.jpg (56.25 КБ) 3478 просмотров

Т: интервал между соседними импульсами на выходе датчика положения коленчатого вала

Сообщение

Управление с обратной связью (система управления с обратной связью – closed-loop control)

Описание управления

На малых и средних нагрузках работы двигателя (включая холостой ход), электронный блок управления двигателем на основании получаемых сигналов кислородного датчика управляет временем впрыскивания топлива, чтобы удерживать состав смеси на стехиометрическом уровне, что обеспечивает максимальную эффективность работы каталитического нейтрализатора. Если топливно-воздушная смесь становится богаче, чем стехиометрический состав, это означает, что содержание кислорода в отработавших газах уменьшается, это приводит к повышению выходного напряжения на кислородном датчике: и, как следствие, сигнал "богатая смесь" (высокий уровень сигнала) поступает на электронный блок управления двигателем. Электронный блок управления двигателем уменьшает время открытого состоянию форсунки. Если же топливно-воздушное соотношение переходит критическую точку и смесь становится беднее, чем стехиометрический состав, содержание кислорода в отработавших газах увеличивается, выходное напряжение кислородного датчика уменьшается. Сигнал "бедная смесь" (низкий уровень сигнала) поступает на электронный блок управления двигателем. На основании этого сигнала, электронный блок управления двигателем увеличивает время открытия форсунки. Таким образом, при помощи управления топливоподачей с обратной связью, воздушно топливное соотношение смеси поддерживается на стехиометрическом уровне.
Однако при следующих условиях управление обратной связью не работает с целью улучшения управляемости автомобилем:

При прокрутке двигателя в процессе запуска двигателя

Во время прогрева двигателя, т.е., когда температура охлаждающей жидкости ниже 45о

В процессе разгона/торможения

При высоких нагрузках

Когда отказал кислородный датчик

Чтобы снизить содержание вредных составляющих в отработавших газах в соответствии с международными нормами, выпускные системы некоторых моделей автомобилей фирмы Mitsubishi Motors оснащаются трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами. Как показано в части (а) рисунка ТТ38, трехкомпонентный каталитический нейтрализатор расщепляет составляющую NOx и использует высвободившийся кислород для до окисления (сжигания) двух других составляющих отработавших газов СО и СН до СО2 и Н2О. Чтобы каталитический нейтрализатор мог работать с максимальной эффективностью, воздушно-топливное соотношение смеси должно поддерживаться на стехиометрическом уровне (14,7 : 1), что обуславливает необходимость управления составом смеси по сигналам кислородного датчика.

: Управление с обратной связью (система управления с обратной связью – closed-loop control); Screenshot_33.jpg (138.79 КБ) 3465 просмотров

Изменение диапазона управления с обратной связью

Само по себе управление с обратной связью не всегда может поддерживать оптимальный состав смеси. Например, так называемая средняя линия диапазона корректирования процесса управления обратной связью может смещаться по прошествии времени (см. рис. ТТ39) вследствие изменения характеристик элементов системы, что, тем самым, сужает возможности для корректирования электронным блоком управления двигателем. Чтобы преодолеть это явление, электронный блок управления двигателем заставляет сместившуюся среднюю линию диапазона корректирования вернуться в исходное положение. Этот тип управления известен как «самообучающее» управление.

Трехступенчатый процесс самообучения
Рассчитывается величина отклонения воздушно топливного соотношения от стехиометрического состава смеси.
⬇
Определяется и запоминается корректирующий коэффициент (величина необходимого корректирования), с помощью которого величина сместившегося воздушно топливного отношения возвращается на исходный уровень. (Полученное значение корректирующего коэффициента сохраняется в памяти электронного блока управления двигателем, даже если ключ зажигания находится в выключенном положении).
⬇
Величина корректирующего коэффициента, которая теперь соответствует текущему рабочему состоянию, отражается на величине продолжительности впрыскивания топлива.

Функция «самообучения» реализуется при помощи трехступенчатого процесса, показанного в таблице.

Задний кислородный датчик.

Задний кислородный датчик измеряет содержание кислорода в отработавших газах, которые прошли через каталитический нейтрализатор. Сравнивая показания заднего кислородного датчика с показаниями переднего кислородного датчика, электронный блок управления двигателем производит соответствующую коррекцию выходных показаний переднего кислородного датчика, и определяет состояние каталитического нейтрализатора (ухудшение его технического состояния).

Коррекция, основанная на информации с датчиков и других источников

Управление обогащением смеси сразу после запуска двигателя

Как показано в части (2) на рис.ТТ3-6, значение коэффициента (К) увеличивается, когда температура охлаждающей жидкости низкая. Это означает, что смесь должна быть богаче. Поэтому, во время запуска холодного двигателя электронный блок управления двигателем должен так обогатить смесь, чтобы двигатель смог устойчиво работать сразу после стартовых вспышек.

Управление обогащением смеси во время прогрева двигателя

Как показано в части (1) на рис. ТТ3-6, значение коэффициента (К) также высок при низкой температуре охлаждающей жидкости в двигателе.
Впускной и выпускной клапаны и стенки цилиндров остаются холодными, даже если воздушно-топливная смесь в цилиндре двигателя полностью сгорает. Для компенсации недостаточной испаряемости топлива во время прогрева двигателя, электронный блок управления двигателем продолжает обогащать смесь до тех пор, пока температура охлаждающей жидкости не достигнет требуемого уровня.

Коррекция состава смеси в зависимости от температуры воздуха во впускном коллекторе

Как видно в части (3) рис. ТТ3-6, значение коэффициента (К) высоко при низкой температуре воздуха во впускном коллекторе.
При одном и том же объеме воздуха, поступающий во впускной каждый коллектор двигателя при различных рабочих условиях, массовое содержание воздуха изменяется в зависимости от температуры воздуха. Снижение температуры окружающего воздуха приводит к увеличению его плотности, в результате чего увеличивается масса воздуха. Соответственно снижается воздушно-топливное соотношение смеси. Вследствие этого явления, состав смеси должен быть скорректирован в соответствии с температурой окружающего воздуха.
ТТ3-6

Коррекция по атмосферному давлению

Как показано в части (4) рис. ТТ36, значение коэффициента (К) повышается с ростом атмосферного давления. При одном и том же объеме воздуха, поступающий во впускной каждый коллектор двигателя при различных рабочих условиях, массовое содержание воздуха изменяется в зависимости от барометрического давления. Повышение давления окружающего воздуха приводит к увеличению его плотности, в результате чего увеличивается масса воздуха. Соответственно снижается воздушнотопливное соотношение смеси. Вследствие этого явления, состав смеси должен быть скорректирован в соответствии с изменением атмосферного давления.

Коррекция при переходных процессах

Коррекция при переходных процессах необходима для сохранения воздушно-топливного соотношения смеси во время увеличения или снижения частоты вращения коленчатого вала двигателя. Как показано в части (5) рис. ТТ36, величина корректирующего коэффициента может быть как положительной, так и отрицательной.

: Коррекция при переходных процессах; Screenshot_35.jpg (34.01 КБ) 3462 просмотра

Управление во время разгона.
Во время разгона автомобиля блок управления двигателем рассчитывает корректирующую добавку, которая зависит от величины и скорости открытия дроссельной заслонки (Так как с выхода расходомера в данный момент идет быстро изменяющийся сигнал).
Используемый датчик: датчик положения дроссельной заслонки.

: Управление по уменьшению топливоподачи во время торможения двигателем; Screenshot_36.jpg (75.05 КБ) 3462 просмотра

Управление по уменьшению топливоподачи во время торможения двигателем.
На режиме торможения двигателем (дроссельная заслонка полностью закрыта), например, при движении по уклону вниз, срабатывает функция по ограничению подачи топлива, что предотвращает перегрев каталитического нейтрализатора и улучшает топливную экономичность. Датчики, управляющие процессом торможения двигателем: датчик расхода воздуха, датчик-выключатель полностью закрытой дроссельной заслонки и датчик положения коленчатого вала.
Система отключения подачи топлива не срабатывает в следующих ситуациях: При работе противобуксовочной системы (ABS) на полноприводных автомобилях. При движении полноприводного автомобиля со скоростью менее 25 км/ч.

Коррекция задержки срабатывания форсунки

: Коррекция задержки срабатывания форсунки; Screenshot_37.jpg (59.27 КБ) 3461 просмотр

Величина времени задержки срабатывания форсунки зависит, в частности, от величины бортового напряжения или от состояния аккумуляторной батареи (во время пуска двигателя). Действительное время впрыскивания топлива будет короче, чем продолжительность импульса управления форсункой на величину времени задержки срабатывания. Поэтому требуемое воздушно-топливное соотношение не может быть получено без корректирования длины импульса.

: показано, как величина компенсации задержки срабатывания форсунки изменяется в зависимости от величины напряжения аккумуляторной батареи.; Screenshot_38.jpg (40.41 КБ) 3461 просмотр

На рис. ТТ314 показано, как величина компенсации задержки срабатывания форсунки изменяется в зависимости от величины напряжения аккумуляторной батареи.

Квазистатическая коррекция состава топливно-воздушной смеси

: Квазистатическая коррекция состава топливно-воздушной смеси; Screenshot_39.jpg (41.71 КБ) 3460 просмотров

На режиме управления двигателем без обратной связи при плавном ускорении и замедлении автомобиля в дополнение к вычисленной базовой продолжительности времени впрыскивания топлива используется т.н. квазистатическая коррекция. При ускорении топливоподача увеличивается, при замедлении – уменьшается. • База данных: Значения A/N занесены в память ROM электронного блока управления двигателем. Используемые датчики: Датчик расхода воздуха и датчик положения коленчатого вала.

Компенсация по обогащению состава смеси

При большом угле открытия дроссельной заслонки, для поддержки высокоскоростного режима или режима большой нагрузки, топливоподача увеличивается. Эта компенсация применяется только в случае, когда она превышает компенсацию по воздушно-топливному отношению. Датчик, отвечающий за эту компенсацию: Датчик положения дроссельной заслонки.

Сообщение

Другие виды управления подачей топлива

Управление во время запуска двигателя

: Управление во время запуска двигателя; Screenshot_40.jpg (24 КБ) 3459 просмотров

При запуске двигателя база данных времени пусковой топливоподачи выбирает то значение, которое зависит, прежде всего, от температуры охлаждающей жидкости двигателя.
Используемые датчики:

датчик температуры охлаждающей жидкости;

сигнал с замка зажигания –ST;

напряжение аккумуляторной батареи;

датчик атмосферного давления;

датчик температуры воздуха на впуске

Управление отключением подачи топлива для предотвращения «разноса» двигателя

Если частота вращения коленчатого вала двигателя превосходит допускаемую величину, происходит отключение подачи топлива для предотвращения разрушения двигателя.

Управление отключением подачи топлива для предотвращения превышения давления наддува (для двигателей с турбонаддувом).

Когда отношение A/N превышает установленную величину, происходит отключение подачи топлива для предотвращения чрезмерного роста давления наддува. Даже в случае выхода из строя клапана перепуска отработавших газов турбокомпрессора давление наддува не превысит допустимое значение.

Управление отключением подачи топлива для предотвращения превышения скоростного режима автомобиля

В случае, если скорость автомобиля достигает своего максимально разрешенного значения (180 км/ч), происходит отключении подачи топлива для предотвращения дальнейшего увеличения скорости автомобиля. Этот тип управления предусматривается только на автомобилях, предназначенных для японского потребителя.

Управление стабилизацией холостого хода при высокой температуре охлаждающей жидкости в двигателе

: Управление стабилизацией холостого хода при высокой температуре охлаждающей жидкости в двигателе; Screenshot_41.jpg (29.04 КБ) 3459 просмотров

После запуска двигателя при температуре воздуха во впускном коллекторе не ниже 50°С и при температуре охлаждающей жидкости в двигателе выше 100°С, значение коэффициента компенсации топливно-воздушного соотношения по завершении запуска двигателя значительно выше установленной величины, но по истечении некоторого времени, его величина уменьшается.
Датчики, принимающие участие в стабилизации холостого хода:

Датчик температуры воздуха во впускном коллекторе;

датчик температуры охлаждающей жидкости и замок зажигания-ST.

Управление составом смеси на холостом ходу (автомобили без кислородного датчика)

: Управление составом смеси на холостом ходу (автомобили без кислородного датчика); Screenshot_42.jpg (33.78 КБ) 3459 просмотров

При работе прогретого (температура охлаждающей жидкости не ниже 70°С) двигателя на холостом ходу (при частоте вращения коленчатого вала не выше 950 мин1 и при работе без нагрузки), количество топлива, которое будет впрыснуто (воздушно-топливное отношение) управляется согласно выходному напряжению переменного сопротивления.

Сообщение

Качество используемого топлива

Характеристики топлива, оказывающие влияние на управляемость автомобиля

- октановое число;

- содержание спиртов/воды в топливе;

- наличие ароматических компонентов;

- испаряемость топлива.

Качество топлива является важнейшим фактором, влияющим на работу двигателя и управляемость автомобилем. Жесткие ограничения по составу токсичных компонентов как в отработавших газах, так при испарении топлива определяют характеристики топлива. Отказы, вызванные плохим качеством топлива, особенно трудны при диагностике.

Октановое число

• Определяет стойкость топлива к детонации

• Чем выше октановое число, тем выше стойкость к детонации

• Сильная детонация в двигателе вызывает перебои в работе двигателя и может привести к его разрушению.

Октановое число определяет способность топлива противостоять появлению детонации. Топливо с высоким октановым числом (например, 95 ед. определенное по исследовательскому методу RON) обладает большей сопротивляемостью к детонации, чем топливо с меньшим октановым числом (например, 91 ед. также определенное по исследовательскому методу – RON). Системы зажигания, которые используют датчик детонации, могут изменять угол опережения зажигания при изменении октанового числа топлива. При появлении детонационного сгорания в цилиндрах двигателя, электронный блок управления двигателем старается снизить детонацию путем смещения угла опережения зажигания в сторону его запаздывания. Появление детонации ухудшает работу двигателя и снижает топливную экономичность. Усиление детонации может серьезно повредить двигатель.

Содержание спиртов

• Добавки в топливо спиртов снижают содержание моноксида углерода (СО) и повышает октановое число

• Как правило, топливо содержит определенную концентрацию этанола, метанола и изоприлового спирта.

• Излишняя концентрация спиртов в топливе ухудшает управляемость автомобиля и может повредить элементы системы топливоподачи.

Кислородосодержащие топлива (которые содержат спирты) содержат кислород в их химической структуре, в результате чего снижаются выбросы монооксида углерода (СО), снижается склонность к детонации, происходит более полное сгорание топлива. Большая часть промышленно выпускаемых топлив является кислородосодержащими, в которых добавляется этанол, метанол и изоприловый спирт. Этанол (зерновой спирт) допускается добавлять в топливо до 10% объема. Метанол можно добавлять до 5% объема. Необходимо всегда следовать рекомендациям, изложенным в Руководствах по техническому обслуживанию по поводу использования кислородосодержащих топлив. Отмечаются некоторые трудности в управлении автомобилем при наличии большего количества спирта в топливе. Отмечаются провалы, потеря мощности, остановки двигателя и даже затруднения с запуском двигателя, которые вызываются повреждением элементов системы топливоподачи или возникновением коррозии или засорением фильтрующих элементов.

Содержание ароматиков

Ароматики добавляются в топливо, в основном, с целью повышения октанового числа. Слишком высокая концентрация ароматиков в топливе приводит к отложению сажи на впускных клапанах, следствием чего является ухудшение топливной экономичности, снижение мощности и повышение содержания вредных компонентов в отработавших газах.

Испаряемость топлива

Низкая испаряемость

- Затруднения с запуском холодного двигателя

- Медленный прогрев двигателя

- Плохая работа в холодную погоду

- Отложения в картере, на стенках камеры сгорания и на электродах свечей зажигания.

Высокая испаряемость

- Выделение вредной паровой фазы

- Перегрузка адсорбера паровой фазой

- Образование паровых пробок

Испаряемость характеризует способность топлива переходить из жидкого состояния в паровую фазу. Бензин в жидком состоянии не горит, поэтому он должен испариться, прежде чем попасть в камеру сгорания. Степень испаряемости бензина напрямую связана с количеством паров, которые выделяются из топливного бака и других элементов системы. Поскольку изменение окружающей температуры оказывает влияние управляемость автомобилем, то существуют различные сорта топлив, которые рекомендуется использовать в соответствии с временем года.

Содержание воды в топливе

Влияние содержания воды в топливе на управляемость автомобилем

- Трудный/невозможный запуск двигателя

- Задержка на управляющее воздействие, подергивание автомобиля

- Увеличенный расход топлива

- Повышенное содержание вредных выбросов в отработавших газах

- Неравномерная работа двигателя на холостом ходу

Наличие воды в топливе вызывает массу проблем при управлении автомобилем. Существует единственный способ удалить воду из топлива: опорожнить топливный бак и продуть все топливопроводы.

Сообщение

Действие элементов системы топливоподачи

Система топливоподачи состоит из электромагнитных топливных форсунок, топливного коллектора, регулятора давления топлива, топливного насоса с электроприводом, который нагнетает топливо под давлением и электронного блока управления, который активирует и управляет топливными форсунками и топливным насосом на основании базы данных, передаваемых различными датчиками. Устанавливаются два топливных фильтра, один внутри топливного бака, а другой в моторном отсеке. (На моделях автомобилей последних годов выпуска, все топливные фильтры устанавливаются в топливном баке). Система улавливания паров топлива установлена на некоторых моделях и состоит из паровой топливной трубки, адсорбера, и других элементов.

: Действие элементов системы топливоподачи; Screenshot_43.jpg (169.62 КБ) 3455 просмотров