kitayteka.ru

Общее описание системы Motronic

Обзор системы

Motronic объединяет в одном блоке управления всю электронику управления двигателем, которая выполняет все желаемые функции в двигателях Отто. Измерительные датчики (сенсоры) на двигателе регистрируют все требуемые параметры, например такие цифровые входы как:

• зажигание (вкл./выкл.),

• положение распредела,

• скорость автомобиля,

• включенная передача,

• переключение передач,

• кондиционер и т.д.

или аналоговые входы как:

• напряжение аккумуляторной батареи,

• температура двигателя,

• температура воздуха на впуске,

• количество воздуха,

• угол открытия дроссельной заслонки,

а также

• частота вращения двигателя. Входные схемы блока управления подготавливают сигналы для микро-процессора. Он обрабатывает эту информацию, распознает по ним состояние двигателя и в зависимости от него проводит расчёты и выдает исполнительные сигналы. На оконечных ступенях эти сигналы усиливаются и подаются на исполнительные звенья системы, управляя таким образом двигателем. Тем самым достигается оптимальное согласование между вспрыском, наилучшим смесообразованием и правильным моментом зажигания на различных режимах работы двигателей Отто.

Исполнения системы Motronic

Последующее описание с приведённой схемой относится к типичному исполнению системы Motronic (Рис. 1). Последующие варианты обусловлены индивидуальными требованиями, которые ставит законодательство и автомобилестроение различных стран к системам управления двигателем.

Основная функция

Управление зажиганием и впрыском бензина (независимо от исполнения) являются ядром системы Motronic.

Дополнительные функции

Дополнительные функции управления и регулирования (стали необходимыми вследствие принятия законодательства по уменьшению вредных эмиссий и расхода топлива) расширяют базовые функции системы Motronic и обеспечивают контроль всех компонентов, влияющих на состав отработавших газов.
К ним относятся:

• регулировка частоты вращения холостого хода,

• Лямбда-регулирование,

• управление системами улавливания топливных испарений,

• детонационное регулирование,

• рециркуляция ОГ для снижения эмиссий NOx

• управление системой подачи вторичного воздуха для снижения эмиссий CH.

При более высоких требованиях система может дополняться функциями:

• управление турбонагнетателем, а также переключением конфигурации впускного тракта для повышения мощности двигателя,

• управление распределительным валом для снижения эмиссий и расхода топлива, а также повышения мощности двигателя

• детонационное регулирование, а также ограничение частоты вращения и скорости для защиты двигателя и автомобиля.

Управление автомобилем

Система Motronic поддерживает работу блоков управления других систем автомобиля. Так она позволяет в совокупности с блоком управления автоматической коробкой передач такое переключение, которое посредством снижения крутящего момента двигателя при переключении предохраняет передачу и совместно с антиблокировочной (АБС) и противобуксовочной (ПБС) системами создаёт повышенную безопасность при езде. Нижеприведённая схема показывает максимальный объем системы Motronic. Такая система может быть использована для выполнения:

• строгих ограничений по токсичности отработавших газов

• требований по бортовой диагностике в штате Калифорния (США) с 1993 г.

Топливная система

Топливоподача

Система топливоподачи

Система топливоподачи имеет задачу на любых режимах подавать в двигатель необходимое количество топлива. Для этого топливо нагнетается из топливного бака электроприводным насосом через топливный фильтр к распределителю с электромагнитными форсунками. Форсунки вспрыскивают топливо точными дозами во впускные каналы двигателя. Неизрасходованное горючее, протекая через регулятор давления, возвращается в топливный бак (рис. 1). В большинстве случаев регулятор давления использует давление во впускном тракте как опорное. При типовом давлении и потоке через топливораспределитель (охлаждение топлива) не возникает нежелательного парообразования в топливе. Таким путём создаётся постоянная разность давлений на форсунках, обычно 300 кПа. В случае необходимости в систему топливоподачи могут быть встроены демпферы для гашения пульсаций давления.

Электробензонасос

Задача

Электробензонасос постоянно нагнетает топливо из топливного бака. Он может быть встроен непосредственно в топливный бак (погружной) или расположен снаружи (магистральный).

Применяемые в большинстве сегодня погружные насосы (рис. 2 и 3) смонтированы в баке вместе с датчиком уровня топлива и завихрителем, служащим для отделения пузырьков пара в сливном канале. Во избежание перегрева при применении погружных насосов в топливный бак может быть встроен насос подкачки, который подаёт топливо к главному насосу под малым давлением. Для обеспечения требуемого давления на любых режимах, к двигателю подаётся значительно больше топлива, чем он максимально расходует.
Электробензонасос включается от блока управления двигателя. Реле защиты предотвращает подачу топлива при включённом зажигании и неработающем двигателе.

Устройство

Электробензонасосы состоят из следующих элементов:

• насосная часть

• электродвигатель и крышка подключения

Электродвигатель и насосная часть электробензонасоса находятся в общем корпусе и постоянно омываются топливом. Это благоприятно сказывается на охлаждении электродвигателя. Из-за отсутствия кислорода в корпусе взрывоопасная смесь образоваться не может. Поэтому опасности взрыва не существует. В крышке подключения находятся электроконтакты, обратный клапан и нагнетательный штуцер. Обратный клапан определенное время держит систему под давлением после отключения электробензонасоса во избежание образования паровых пробок. Дополнительно в крышке подключения могут быть вмонтированы помехоподавительные устройства для подавления помех от искрообразования.

Разновидности конструкций

Топливный фильтр

Загрязнения топлива могут отрицательно влиять на функции форсунок и регулятора давления. Поэтому обязательно необходим топливный фильтр. Топливный фильтр имеет бумажный элемент с пористостью около 10 мкм. Он находится в металлическом корпусе и фиксируется опорным фланцем. Интервал замены зависит от объёма фильтра и загрязнения топлива.

Топливный распределитель

Топливо протекает через топливный распределитель и таким образом равномерно распределяется на все форсунки. Рядом с форсунками в большинстве случаев находится регулятор давления и в некоторых случаях демпфер гашения пульсаций давления, которые обычно крепятся к топливному распределителю. Подбор размеров распределителя устраняет локальные пульсации давления вследствие резонансов при открытии и закрытии форсунок. Тем самым предотвращаются нестабильное и зависящее от частоты вращения дозирование. В зависимости от требований к различным типам автомобилей топливные распределители изготавливаются из стали, алюминия или пластмассы. В целях контроля и сброса давления топлива при обслуживании может быть встроен контрольный клапан.

Регулятор давления топлива

Доза вспрыскиваемого топлива должна зависеть только от времени впрыска. Поэтому разница между давлением топлива в топливном распределителе и давлением во впускной трубе должна оставаться постоянной. Зависящее от нагрузки давление во впускной трубе должно быть отражено на давлении топлива.
Регулятор давления топлива пропускает обратно в бак столько горючего, сколько необходимо для поддержания постоянного перепада давления на форсунках. Обычно он монтируется в конце топливного распределителя для полного его промывания, но может располагаться и в топливном трубопроводе.
Конструктивно регулятор выполнен как мембранный регулятор избыточного давления (рис. 6). Резинотканевая мембрана разделяет регулятор на топливную и пружинную камеры. Пружина через встроенный в мембрану корпус клапана прижимает клапанную пластину к седлу. Когда давление топлива преодолевает силу пружины, клапан открывается, пропуская излишки топлива обратно в бак.
Пружинная камера соединена с впускным каналом за дроссельной заслонкой, поэтому разряжение во впускном коллекторе воздействует и на регулятор. Это обеспечивает постоянное соотношение давлений на мембране, зависящее только от характеристик пружины и площади мембраны.

Демпфер гашения пульсаций давления топлива

Пульсации давления возникают из-за цикличной работы форсунок и периодической подачи топлива объемным насосом. Эти колебания могут передаваться через крепления насоса, топливопроводы и распределитель на бак и кузов, создавая шумы.
Демпфер (рис. 7) конструктивно аналогичен регулятору давления: топливная и воздушная камеры разделены подпружиненной мембраной. Пружина рассчитана так, что мембрана сдвигается при достижении рабочего давления, позволяя камере принимать излишки топлива при пульсациях и отдавать их при падении давления.
Для стабилизации работы при колебаниях абсолютного давления, вызванных изменениями во впускном тракте, пружинная камера может соединяться с впускным каналом. Как и регулятор, демпфер может устанавливаться на распределителе или топливопроводах.

Впрыск топлива

Жесткие требования к устойчивой работе и составу выхлопных газов автомобиля обуславливают высокие требования к смесеобразованию для каждого рабочего такта. Наряду с точной дозировкой вспрыскиваемой топливной массы в соответствии с количеством воздуха, поступившего в двигатель, имеет важное значение и момент впрыскивания. Поэтому каждый цилиндр двигателя имеет электромагнитную форсунку. Она впрыскивает топливо строго дозированно и в регулируемый блоком управления момент времени непосредственно перед впускным (-ыми) клапаном (+нами) цилиндра. Тем самым можно избежать образования плёнки на стенках впускного тракта на нестационарных режимах двигателя, которые вызывают частичные отклонения от желаемых значений α. Впускной тракт двигателя направляет только воздух для сгорания и тем самым может быть оптимально приспособлен к газодинамическим требованиям двигателя.

Электромагнитная форсунка

Электромагнитная форсунка имеет клапанную иглу с насаженным магнитным сердечником (рис. 8 и 9). Она очень точно пригнана в корпусе распылителя. Спиральная пружина прижимает клапанную иглу в спокойном состоянии к уплотнительному седлу корпуса распылителя и закрывает таким образом выходное топливное отверстие во впускной канал двигателя.
Как только блок управления включает ток в обмотку форсунки, сердечник с клапанной иглой поднимается на 60...100 µm, вследствие чего 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. Соответственно применению имеются различные типы форсунок:

Форсунка с верхним подводом топлива

В такой форсунке топливо протекает по оси сверху. Она вставляется верхним уплотнительным кольцом в соответствующей формы отверстие топливного распределителя и крепится одним зажимом. Нижним уплотнительным кольцом она находится во впускном коллекторе двигателя (рис. 8).

Форсунка с боковым подводом топлива

Встроенная в топливный распределитель форсунка такого типа омывается топливом. Подвод топлива осуществляется сбоку. Топливный распределитель смонтирован непосредственно на впускном коллекторе. Форсунка крепится прижимом или крышкой топливного распределителя, в которой может располагаться также и штекер. Два уплотнительных кольца предотвращают утечку топлива. Наряду с хорошими характеристиками горячего пуска и работы за счёт охлаждения топлива, модуль, состоящий из топливного распределителя и форсунок отличается уменьшенной конструктивной высотой (рис. 9 и 10).[/p]

Смесеобразование