Система управления двигателем - Теория, обучающий материал
Магистраль подачи топлива и регулятор давления
- Магистраль подачи топлива и регулятор давления
- Screenshot_11.jpg (189.95 КБ) 199 просмотров
До сих пор большинство систем топливоподачи имели обратный топливопровод. В них давление топлива корректируется регулятором в зависимости от давления во впускном коллекторе. Избыточное топливо отводится регулятором обратно в топливный бак. Топливо сжимается и подается насосом через фильтр в топливную рейку. Топливная рейка является аккумулятором топлива. Регулятор давления закреплен на топливной рейке. Он установлен на конце рейки и поддерживает в ней постоянную разницу между давлением топлива и давлением во впускном трубопроводе. Это обеспечивает неизменное давление впрыска. Прежде всего, количество впрыскиваемого топлива зависит от давления, продолжительности впрыска и размера отверстия распылителя. Если отверстие распылителя имеет определенный размер и поддерживается постоянный перепад между давлением топлива и давлением во впускном коллекторе, ЭБУ способен точнее рассчитать порцию топлива для подачи его в цилиндр путем изменения продолжительности открытия форсунки. Избыток топлива отводится в топливный бак по обратному топливопроводу. Базовая настойка регулятора давления топлива соответствует атмосферному давлению, при котором давление топлива в рейке составляет 3,35 бар. Это достигается перекрытием подпружиненным клапаном магистрали слива в бак. Последний открывает обратный топливопровод только в том случае, если давление в рейке превышает 3,35 бар. Пружина, прижимающая клапан к седлу, выполнена заодно с мембраной, которая делит регулятор давления на вакуумную и топливную камеры. Вакуумная камера соединена с впускным коллектором таким образом, что давление в камере соответствует давлению в коллекторе. Если во впускном коллекторе создается разрежение, мембрана прогибается, преодолевая усилие пружины, и снижает свое воздействие на клапан. В результате этого уменьшается давление в топливной рейке. В результате обеспечивается заранее заданный перепад давлений независимо от нагрузки двигателя.
Поскольку избыточное давление во впускном коллекторе увеличит усилие, прижимающее клапан к седлу, такую систему можно также применять на двигателях с турбонаддувом.
Проверка регулятора давления
Для проверки регулятора давления топлива следует обратиться к разделу «Эксплуатация и техническое обслуживание автомобиля». Необходимо использовать заводскую инструкцию, неукоснительно соблюдать меры предосторожности и порядок действий.
Система топливоподачи без обратного топливопровода
- Система топливоподачи без обратного топливопровода
- Screenshot_12.jpg (166.41 КБ) 198 просмотров
Системы впрыска, устанавливаемые на современных моделях автомобилей, являются системами без обратного топливопровода RLFS. Эта конструкция позволяет не только снизить количество паров топлива, проходящих через возвратную магистраль, но и уменьшить испарение топлива благодаря тому, что топливо в баке нагревается здесь меньше, чем в стандартной системе. Эта система была разработана для соответствия нормам уровня паров топлива. Регулятор давления в системе без обратного слива установлен в блоке топливного насоса и поддерживает постоянное давление в 3,8 бар. Поэтому давление впрыска форсункой здесь зависит от давления во впускном коллекторе. Необходимая компенсация по давлению в коллекторе осуществляется путем внесения корректировок в продолжительность впрыска. Из-за более высоких пульсаций давления топлива в рейке на ней установлен демпфер. Самые современные системы оснащены пластиковыми топливными рейками с вмонтированным в них демпфером. Последний установлен внутри рейки и представляет собой деформируемую стальную камеру.
Топливные форсунки
- Топливные форсунки
- Screenshot_13.jpg (126.82 КБ) 197 просмотров
Форсунка представляет собой дозирующий клапан, которым управляет ЭБУ двигателя. Она состоит из корпуса, распылителя и электромагнита. Игольчатый клапан в распылителе открывается и закрывается в момент подачи напряжения на электромагнит и его отключения блоком управления двигателем. На один из контактов обмотки электромагнита подается напряжение при включенном зажигании. Это напряжение приходит прямо от источника питания или через главное реле системы впрыска MFI. Второй контакт обмотки электромагнита соединяется с массой самим блоком управления двигателем. В тот момент, когда ЭБУ замыкает цепь управления, ток протекает через обмотку форсунки. Магнитное поле притягивает якорь иглы клапана, открывая его. В момент размыкания цепи управления ЭБУ игла клапана за счет усилия пружины снова опускается на седло, закрывая форсунку. Существует два типа цепей управления, применяемых в настоящее время на автомобилях KIA. Их работа основана на принципе замыкания на массу, но в одной из них используется внешнее сопротивление и форсунка с низким внутренним сопротивлением 0,6 3 Ом, а в других — форсунка с высоким внутренним сопротивлением 12 17 Ом без дополнительного резистора в цепи. Форсунка должна отвечать следующим требованиям: точное дозирование, линейная характеристика, широкий рабочий диапазон, правильная форма распыла, отсутствие утечек, низкий шум и высокая надежность. На разных типах двигателей устанавливаются различные форсунки. Наиболее ярким подтверждением этому служит разное количество отверстий в распылителях и различные формы факела распыла. При установке форсунок необходимо использовать только новые уплотнительные кольца. Это предотвращает возникновение утечек и обеспечивает правильную установку форсунки в топливную рейку и впускной коллектор.
Описание системы подачи воздуха
- Описание системы подачи воздуха
- Screenshot_14.jpg (112 КБ) 196 просмотров
Подсистема воздухоподачи осуществляет измерение и управление количеством воздуха, необходимого для сгорания топлива в двигателе. Основными компонентами системы являются воздушный фильтр, устройство для измерения количества воздуха (например, расходомер воздуха), дроссельная заслонка, ресивер системы впуска (впускной коллектор) и впускной клапан двигателя. Когда дроссельная заслонка открыта, поршень всасывает атмосферный воздух, который поступает через воздушный фильтр, заслонку, впускной коллектор и впускной клапан в цилиндр двигателя. Двигаясь по длинным узким каналам впускного коллектора, воздушная масса ускоряется, что приводит к улучшению наполняемости цилиндров. Количество поступающего в двигатель воздуха зависит от угла открытия дроссельной заслонки и частоты вращения коленчатого вала двигателя. Так, дальнейшее открытие заслонки приведет к увеличению расхода воздуха в двигателе. Угол открытия заслонки определяется датчиком положения дроссельной заслонки TPS. В автомобилях KIA расход воздуха может измеряться тремя различными методами: с помощью датчика абсолютного давления во впускном коллекторе MAP или одного из двух типов расходомеров воздуха: объемного расходомера воздуха с поворотной заслонкой или термопленочного массового расходомера воздуха. Также в обходном канале подачи воздуха установлен регулятор холостого хода ISC, который очень точно регулирует частоту вращения двигателя и пропускает в двигатель воздух, даже если дроссельная заслонка закрыта. Регулятор увеличивает частоту вращения двигателя во время холодного пуска, если температура двигателя ниже определенной величины.
Ресивер и впускной коллектор
- Ресивер и впускной коллектор
- Screenshot_15.jpg (182.2 КБ) 195 просмотров
В корпусе дроссельной заслонки установлены заслонка и датчик ее положения, а также имеется обходной канал подачи воздуха на холостом ходу и различные каналы разрежения для различных устройств, снижающих уровень токсичных веществ, например, клапан рециркуляции отработавших газов EGR. Все рабочие настройки положения заслонки и регулятора холостого хода выполнены на заводе, поэтому в процессе эксплуатации автомобиля регулировать холостой ход не требуется. Показатели работы двигателя и его токсичность можно улучшить за счет оптимизации формы впускного коллектора и ресивера. В результате повышается наполняемость цилиндров, а значит, увеличивается мощность и крутящий момент двигателя. На автомобилях KIA применяется два типа впускных коллекторов: объединенный вместе с ресивером и отдельный. В обоих случаях подача топлива форсунками производится в нижнюю часть коллектора, примыкающую к впускным каналам. Благодаря этому системы впрыска имеют преимущества по сравнению с карбюраторными, так как здесь не образуется топливной пленки на поверхности впускного коллектора. Это снижает уровень выбросов загрязняющих веществ и повышает топливную экономичность. Сравнительно недавно стали применяться впускные коллекторы переменной геометрии, целью которых является повышение наполняемости цилиндров на разных режимах работы двигателя. Заслонку и/или ее положение необходимо проверить и/или отрегулировать в случае неравномерности холостого хода. Возможно, при проведении технического обслуживания потребуется очистить корпус дроссельной заслонки. В этом случае следует обратиться к разделу «Эксплуатация и техническое обслуживание автомобиля». Необходимо использовать заводскую инструкцию, неукоснительно соблюдать меры предосторожности и порядок действий.
Система регулирования холостого хода ISC
- Система регулирования холостого хода ISC
- Screenshot_16.jpg (155.84 КБ) 189 просмотров
Частотой холостого хода управляет ЭБУ двигателя посредством регулятора холостого хода. Система управления холостым ходом осуществляет регулирование частоты вращения вала двигателя путем изменения проходного сечения обходного канала и, соответственно, количества воздуха, поступающего в двигатель при закрытой дроссельной заслонке. Холостой ход регулируется в зависимости от условий работы двигателя, например, при холодном пуске, пуске горячего двигателя, включении кондиционера, дополнительных электрических устройств, перемещении рычага селектора передач в положение N/D (R) и т. д. Определенные регулировки в этой системе могут потребоваться при неравномерном холостом ходе. В этом случае следует обратиться к разделу «Эксплуатация и техническое обслуживание автомобиля». Необходимо использовать заводскую инструкцию, неукоснительно соблюдать меры предосторожности и порядок действий.
Корпус дроссельной заслонки с электрическим управлением ETC
- Корпус дроссельной заслонки с электрическим управлением ETC
- Screenshot_17.jpg (193.45 КБ) 186 просмотров
Благодаря электрическому управлению добиваются точного дозирования поступающего в двигатель воздуха и управления оборотами двигателя, что обеспечивает высокий ездовой комфорт. Более того, заслонка ETC задействована в системах курсовой устойчивости ESP, антипробуксовочной системе TCS, системе холостого хода и т. д. Вдобавок, благодаря отсутствию большого количества проводов и соединений, вероятность возникновения неисправности становится меньше, а надежность системы ETC — больше. При возникновении неисправности под действием пружины, расположенной в корпусе, заслонка занимает некоторое промежуточное положение, соответствующеe углу ее поворота в 5 градусов. Если раньше управление круиз-контролем или антипробуксовочной системой осуществлялось механически или путем изменения угла опережения зажигания, то теперь с установкой электрических дроссельных заслонок делать это стало гораздо проще.
Блок-схема управления электрической дроссельной заслонкой ETC
- Блок-схема управления электрической дроссельной заслонкой ETC
- Screenshot_18.jpg (156.93 КБ) 185 просмотров
Поскольку электрическая дроссельная заслонка механически не связана с педалью акселератора, на последней установлен датчик положения педали акселератора. Сигнал от датчика педали акселератора APS поступает в ЭБУ двигателя, который, в свою очередь, посылает сигнал управления на электродвигатель дроссельной заслонки. В результате по сигналу от блока управления электродвигатель открывает или закрывает заслонку. Точность управления и защита от поломок обеспечивается потенциометрическим датчиком положения дроссельной заслонки TPS, который посылает сигнал обратной связи в ЭБУ двигателя. Благодаря этому обеспечивается точность управления и высокая надежность работы дроссельного механизма. Эта система с легкостью выполнит запрос на снижение крутящего момента двигателя, полученный от других систем автомобиля. Здесь также не требуется дополнительных устройств (регуляторов) для управления холостым ходом.
Система впуска воздуха изменяемой геометрии
- Система впуска воздуха изменяемой геометрии
- Screenshot_19.jpg (138.69 КБ) 184 просмотра
Благодаря применению системы впуска изменяемой геометрии улучшается наполняемость цилиндров двигателя топливовоздушной смесью. В зависимости от исполнения в системе меняется длина впускного тракта или внутренний объем ресивера. Возможно применение сразу двух решений. Системой изменяемой геометрии VIS управляет ЭБУ двигателя с целью оптимизации работы двигателя на разных режимах, прежде всего в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель. На автомобилях KIA установлены системы разных типов. Это зависит от модели автомобиля и двигателя. Первый тип системы, показанный на данном рисунке, имеет два режима работы. При низких и средних оборотах двигателя заслонка находится в закрытом положении. Поэтому воздух, поступающий в двигатель, проходит по длинной впускной трубе коллектора. За счет резонансного эффекта, достигаемого при таком движении впускного воздуха, обеспечивается лучшее наполнение цилиндров на малых оборотах. Но на высоких оборотах резонансные колебания, распространяющиеся в потоке воздуха, незначительны, и создается сопротивление движению воздуха на впуске, что снижает КПД двигателя. Поэтому на этих режимах работы двигателя заслонка открывается, воздух проходит через короткую впускную трубу, что способствует повышению наполняемости цилиндров на высоких оборотах. Для получения сведений о критериях оценки работы системы на интересующем двигателе следует обращаться к заводской инструкции.
- Благодаря применению системы впуска изменяемой геометрии улучшается наполняемость цилиндров двигателя топливовоздушной смесью. В зависимости от исполнения в системе меняется длина впускного тракта или внутренний объем ресивера. Возможно применение сразу двух решений. Системой изменяемой геометрии VIS управляет ЭБУ двигателя с целью оптимизации работы двигателя на разных режимах, прежде всего в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель. На автомобилях KIA установлены системы разных типов. Это зависит от модели автомобиля и двигателя. Первый тип системы, показанный на данном рисунке, имеет два режима работы. При низких и средних оборотах двигателя заслонка находится в закрытом положении. Поэтому воздух, поступающий в двигатель, проходит по длинной впускной трубе коллектора. За счет резонансного эффекта, достигаемого при таком движении впускного воздуха, обеспечивается лучшее наполнение цилиндров на малых оборотах. Но на высоких оборотах резонансные колебания, распространяющиеся в потоке воздуха, незначительны, и создается сопротивление движению воздуха на впуске, что снижает КПД двигателя. Поэтому на этих режимах работы двигателя заслонка открывается, воздух проходит через короткую впускную трубу, что способствует повышению наполняемости цилиндров на высоких оборотах. Для получения сведений о критериях оценки работы системы на интересующем двигателе следует обращаться к заводской инструкции.
Система впуска воздуха изменяемой геометрии - Screenshot_20.jpg (223.55 КБ) 184 просмотра
Показанная система имеет три режима работы: низкий, средний и высокий. На низких оборотах двигателя резонансная и переключающая заслонки закрыты, что исключает влияние одного цилиндра на работу другого и улучшает наполняемость цилиндров. На средних режимах (около 3000 об/мин, точная информация приведена в заводской инструкции) резонансная заслонка открывается и соединяет оба ряда впускных каналов (левый и правый). За счет пульсации давления во впускной системе, созданной противоположным рядом цилиндров, происходит «докачка» дополнительной порции воздуха в данный ряд и наоборот. На высоких оборотах также открывается переключающая заслонка во впускном коллекторе (примерно при 5000 об/мин, точная информация приведена в заводской инструкции) и сокращает длину впускного тракта, повышая наполняемость цилиндров. Для получения сведений о критериях оценки работы системы на интересующем двигателе следует обращаться к заводской инструкции.
- Система впуска воздуха изменяемой геометрии
- Screenshot_21.jpg (208.01 КБ) 184 просмотра
Данный тип системы изменяемой геометрии впускного трубопровода VIS позволяет повысить наполняемость цилиндров в диапазоне малых и средних оборотов двигателя. При частоте вращения двигателя ниже и выше заданного значения заслонка VIS открыта. В среднем диапазоне частот она закрыта, если датчик положения дроссельной заслонки TPS показывает превышение определенного значения угла ее поворота. Воздух поступает в каждый ряд цилиндров раздельно. Приведены значения рабочих параметров: частота вращения двигателя 1400-3950 об/мин, угол открытия заслонки по датчику TPS выше 25%. При этих условиях переключающая заслонка закрыта, в противном случае — открыта. Для получения сведений о критериях оценки работы системы на интересующем двигателе следует обращаться к заводской инструкции.
Управление изменением фаз газораспределения (CVVT)
- Управление изменением фаз газораспределения (CVVT)
- Screenshot_22.jpg (225.05 КБ) 183 просмотра
Непрерывное регулирование фаз газораспределения — это новейшая технология, которая позволяет влиять на количество поступающего в двигатель свежего заряда. В этой системе фазы газораспределения изменяются с помощью подвижного лопастного колеса. Например: в исходном состоянии лопастное колесо занимает крайнее левое положение, возникает задержка открытия впускного клапана, что приводит к полному отсутствию перекрытия клапанов. Соответственно, уменьшается перетекание части впускного воздуха через выпускной клапан. На высоких оборотах подобная установка фаз газораспределения может привести к тому, что отработавший газ вследствие инерции не успеет полностью покинуть камеру сгорания двигателя, что приведет к снижению объема свежего заряда. Поэтому на этих режимах необходимо увеличить перекрытие клапанов для повышения КПД двигателя. В обычном двигателе найден компромисс меду этими двумя целями, но в двигателе с системой CVVT решаются обе задачи: благодаря изменяемому углу перекрытия клапанов достигается высокая наполняемость свежим зарядом на разных оборотах двигателя. Наиболее широкое распространение получили системы, в которых изменяется момент открытия впускных клапанов. Вместе с тем, данная технология позволяет также одновременно регулировать фазы впускных и выпускных клапанов. Положением подвижного лопастного колеса управляет блок ЭБУ двигателя при помощи электромагнитного клапана. ЭБУ управляет степенью открытия клапана, изменяя сигнал широтно-импусльсной модуляции. Если он равен 0%, устройство CVVT работает в режиме задержки, так как в полость камеры запаздывания подается масло, а полость камеры опережения соединена со сливом. Если сигнал широтно-импульсной модуляции равен 100%, то фазорегулятор выходит на режим опережения. Для повышения надежности работы системы ЭБУ осуществляет цикл ее самоочистки всякий раз при включении зажигания. При этом клапан фазорегулятора OCV 10 раз быстро перемещается, что приводит к удалению масляных отложений. Если водитель запустил двигатель до окончания самоочистки, этот цикл будет выполнен при выключении зажигания.