Тема 1.2 «Устройство и основы теории двигателя»
Урок № 1.2.72. Тема: «Приборы системы питания с впрыском бензина»
На автомобилях современного семейства ВАЗ (Lada Largus, Lada Vesta, Lada Kalina, Lada Granta) двигатель оборудован электронной системой управления с распределенным впрыском топлива.
В состав системы питания двигателя входят элементы следующих подсистем:
- подачи топлива;
- подачи воздуха;
- улавливания паров топлива.
Система подачи топлива, включает в себя топливный бак 5 (рис. 1), топливный модуль 6 со встроенным регулятором давления топлива, трубопроводы 4, топливную рампу 2 с форсунками 3, а также топливный фильтр 7.
Рис.1. Система подачи топлива: 1 – диагностический штуцер (для проверки давления в топливной рампе); 2 – топливная рампа (топливный накопитель или аккумулятор); 3 – форсунки (инжекторы); 4 – топливопровод; 5 – топливный бак; 6 – топливный модуль; 7 – фильтр тонкой очистки топлива.
На автомобилях ВАЗ семейства «Самара» и «Самар-2» регулятор давления устанавливался на топливной рампе. Схема установки регулятора давления топлива в топливном модуле, помимо исключения длинного трубопровода обратного слива, позволяет предотвратить повышение температуры топлива в топливном баке, вызывающее излишнее парообразование.
| В систему подачи воздуха входят воздушный фильтр 1 (рис. 2), воздухоподводящий патрубок 7, дроссельный узел 3 и ресивер 5. Рис. 2. Система подачи воздуха: 1 – воздушный фильтр; 2 – датчик массового расхода воздуха; 3 – дроссельный патрубок; 4 – уплотнительная прокладка; 5 – ресивер; 6 – хомуты крепления шлангов; 7 – воздухоподводящий патрубок; 8 – шланги подогрева дроссельного патрубка. |
Система улавливания паров топлива, состоит из адсорбера 1 (рис. 3), клапана 7 продувки адсорбера, сепаратора 9 паров топлива, гравитационного клапана 11 и соединительных трубопроводов 4, 5, 6 и 14.
| Рис. 3. Система улавливания паров топлива ВАЗ-2190 (Lada Granta): 1 – адсорбер; 2 – топливный бак; 3 – кронштейн; 4 – трубка паропровода от адсорбера к клапану продувки; 5 – паропровод; 6 – шланг трубопровода от клапана продувки к дроссельному узлу; 7 – клапан продувки адсорбера; 8 – дроссельный узел; 9 – сепаратор паров топлива; 10 – прокладка клапана; 11 – гравитационный клапан; 12 – шланг подвода паров топлива к сепаратору; 13 – наливная труба топливного бака; 14 – паропровод от сепаратора к адсорберу. |
В системе распределенного впрыска топлива функции смесеобразования и дозирования подачи топливовоздушной смеси в цилиндры двигателя разделены: форсунки осуществляют дозированный впрыск топлива во впускной коллектор, а необходимое в каждый момент работы двигателя количество воздуха подается дроссельным узлом. Такой способ управления дает возможность обеспечивать оптимальный состав горючей смеси в каждый конкретный момент работы двигателя, что позволяет получить максимальную мощность при минимально возможном расходе топлива и низкой токсичности отработавших газов.
Управляет системой впрыска топлива и системой зажигания электронный блок управления двигателем (ЭБУ или контроллер), непрерывно контролирующий с помощью соответствующих датчиков нагрузку двигателя, скорость движения автомобиля, тепловое состояние двигателя, оптимальность процесса сгорания в цилиндрах двигателя.
Накопитель топлива или топливная рампа 5 (см. рис. 4), представляющая собой пустотелую трубчатую деталь, служит для подачи топлива к форсункам 1 и закреплена на впускном коллекторе.
Накопитель представляет собой гидравлический аккумулятор, который поддерживает давление в системе после выключения насоса. Например, при рабочем давлении 0,54...0,62 МПа через 10 мин после выключения насоса давление в системе должно быть не менее 0,34 МПа. Рабочая полость гидроаккумулятора имеет объем 20...40 см3.
Давление в топливной рампе поддерживается регулятором давления топлива, установленным в модуле электробензонасоса.
Форсунки 1 прикреплены к топливной рампе фиксаторами 2 через резиновые уплотнительные кольца 3.
| Для выравнивания давления по форсункам топливо подается в среднюю часть топливной рампы, а не в один какой-либо конец, как в прежних инжекторных двигателях ВАЗ. Рис. 4. Топливная рампа и форсунки ВАЗ-2190: 1 – форсунка; 2 – фиксатор форсунки; 3 – уплотнительное кольцо; 4 – штуцер для контроля давления топлива; 5 – топливная рампа. |
Форсунки своими распылителями входят в отверстия впускного коллектора. В отверстиях впускного коллектора они уплотнены резиновыми кольцами.
Форсунка предназначена для подачи точно отмеренной дозы топлива (цикловой подачи) и дробления топлива на частицы размером 20...50 мкм. Форсунки с электромагнитным приводом широко применяют в системах с электронным управлением.
Количество топлива, проходящее через сопло форсунки, рассчитывают по формуле:
где f c — проходное сечение сопла; v т — скорость движения топлива через сопло, определяемая по уравнению Бернулли:
(здесь φ – коэффициент сопротивления движению жидкости; р т – давление топлива, МПа; р вп – давление во впускном коллекторе, МПа; r т – плотность топлива, кг/м3); D t – длительность подачи (импульса).
Поскольку величины φ, f c, р вп, р т постоянные, то скорость движения топлива v т тоже будет постоянная. Следовательно, количество впрыскиваемого топлива зависит только от D t – длительности открытия иглы форсунки.
Форсунка представляет собой высокоточный электромеханический клапан и состоит из корпуса 2 (рис. 5), электромагнита с обмотками 9 и сердечником 5, распылителя 1 с иглой, поджатой пружиной 4. Топливо от регулятора давления подается по топливному шлангу 7 через фильтр 8. В разъем 6 вставляют колодку электрического разъема управления от электронного блока.
| Электронный блок управления (ЭБУ, микропроцессор), анализируя сигналы датчика углового положения коленчатого вала, в строго определенные моменты дает сигнал на подачу электрического тока в катушку электромагнита. В зависимости от расхода воздуха, о котором сигнализирует датчик расхода воздуха, микропроцессор определяет длительность этого сигнала в соответствии с программой, которая заложена в памяти электронного блока. После выполнения программы происходит отключение цепи обмоток электромагнита, и пружина 4 возвращает иглу на место, закрывая форсунку. Рис. 5. Электромагнитная форсунка фирмы Bosch: 1 – распылитель; 2 – корпус; 3 – якорь электромагнита; 4 – пружина; 5 – сердечник электромагнита; 6 – электроразъем; 7 – топливный шланг; 8 – фильтр; 9 – обмотки соленоида; 10 – упорная шайба (ограничитель); 11 — игла распылителя. |
Высоту подъема иглы определяет ограничитель 10. Конический штифт иглы обеспечивает требуемый конус распыления топлива.
Каждой модели двигателя (не марки, а модели) соответствует своя форсунка. Например, для автомобилей Mercedes-Benz серии 190 давление начала впрыскивания равно 0,35...0,41 МПа, а серий 200 и 230 — 0,37...0,43 МПа. Фирма Bosh, которая выпускает эти форсунки, указывает значения давления после приработки — соответственно 0,3 и 0,32 МПа.
Рис. 6. Регулятор давления
| Регулятор давления топлива установлен в модуле топливного насоса (бензонасоса) и предназначен для поддержания постоянного давления топлива в топливной рампе. Регулятор давления топлива подключен в начало подающей магистрали (сразу же после топливного фильтра) и представляет собой перепускной клапан с пружиной, усилие которой строго калибровано. |
Топливный насос (электробензонасос), установленный в топливном модуле 6 (рис. 1), погружной, с электроприводом, роторного типа, с фильтром грубой очистки топлива. Топливный насос обеспечивает подачу топлива и установлен в топливном баке, что снижает возможность образования паровых пробок, так как топливо подается под давлением, а не под действием разрежения. Конструкция и принцип действия топливного насоса рассматривались ранее (см. тему 1.2.55). Из топливного бака топливо подается через магистральный топливный фильтр тонкой очистки топлива в топливную рампу форсунок под давлением более 380 кПа.
Топливный фильтр 7 (см. рис. 1) тонкой очистки полнопоточный, закреплен в кронштейне на топливном баке. Топливный фильтр неразборный, со стальным корпусом, с бумажным фильтрующим элементом.
