7 Видео от одного мастера по KE, посмотрите, пригодится.
Вводное видео
Обороты, воздушно-топливная смесь
Режимы работы KE-Jetronic
Холостой ход
Про диагностику и определение неисправностей
Ремонт дозатора
Диагностика электроники
10 ноября 2014
Метки: видео
Машины в продаже
Комментарии
9
Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы писать комментарии, задавать вопросы и участвовать в обсуждении.
Приношу глубокую благодарность всем участникам форума Audi-club, особенно Misha190E и Urgubab за помощь в понимании работы КЕ. Отдельное спасибо ктн Иванкову В.И., доценту ПК «Автосервис» за многое его терпение в беседах со мной по устройству КЕ. Спасибо всем, опубликовавшим фотографии и рисунки КЕ в интернете. Если у вас возникнут вопросы копирайта своих материалов, с удовольствием помещу ваше авторство на них.
Введение
Автомобили с системой впрыска KE-jetronic выпускались с 1982 по 1993 год такими известными фирмами, как Mercedes, Ford, AUDI, Volkswagen. Подобные машины достаточно широко распространены и в России. Вследствие того, что производитель и разработчик KE-jetronic фирма Bosch давала гарантию на свои компоненты на 8 лет, даже самые свежие автомобили с этой системой имеют проблемы с впрыском.
KE-jetronic является механическим системой впрыска с электронной коррекцией. Поэтому для правильного понимания работы КЕ необходимо в первую очередь разобраться с механической частью, а именно с давлениями топлива в разных частях дозатора и иметь начальное представление о теории регулирования. КЕ настраивается в первую очередь по гидравлике, а электронные регулировки лишь уточняют работу дозатора, но никак наоборот. По мнению автора, подавляющее большинство ремонтников слишком увлекаются электроникой, «накручивая» регулировки дозатора и доводя его порой до полной неработоспособности. Можно смело сказать, что специалистов, умеющих чинить KE, единицы, что создает большие проблемы для владельцев. Доказательством этому служит то, что на момент написания пособия количество просмотров в Интернете темы о ремонте КЕ на одном форуме Audi-club составило 50000! Скорее всего, причина этого в том, что отсутствует информация о работе механики впрыска. Для восполнения этого пробела предназначена эта работа. Подразумевается, что читатель имеет начальное представление об устройстве дозатора.
Теоретические азы гидравлики дозатора.
Главной задачей дозатора является обеспечение нужного расхода топлива, соответствующего расходу воздуха. Дозатор устроен таким образом, что при изменении расхода воздуха изменяется размер специального отверстия для прохождения топлива. Для того, чтобы расход топлива, проходящего через это отверстие, был прямо пропорционален площади отверстия, необходимо соблюдение одного условия. Разность давлений топлива до отверстия и после отверстия должна быть неизменной при любой площади этого отверстия.
Расход топлива Q за время t
Q =F/t
где F — объем топлива.
Объем топлива F, проходящего через отверстие сечением S
F=S*L
где L — длина трубки сечением S
Тогда
Q=F/t=(S*L)/t=S*(L/t) =S*V
где V=L/t — скорость топлива
Итак, расход топлива через отверстие пропорционален площади отверстия и скорости прохождения через него топлива. Скорость потока топлива должна поддерживаться неизменной. Скорость зависит от разности давлений до и после отверстия. Если, например, разность давлений равняется нулю, расхода нет и скорость равна нулю.
Главный вывод наших рассуждений: для правильной работы дозатора необходимо поддерживать разницу давлений до и после дозировочных отверстий неизменной при любом расходе.
Давление до дозировочных отверстий называется системным и поддерживается регулятором давления РД на уровне 5.4 атм для автомобилей Mercedes или 6.3 атм для AUDI.
Давление после дозировочных отверстий — это давление в верхней камере дозатора. Оно зависит от тока через ЭГРД. Если ток не меняется, давление в верхней камере тоже не меняется.
Если системное давление и давление в верхней камере дозатора неизменны, то и разность между ними тоже неизменна.
Разница между давлением до дозировочных отверстий и после называется дифференциальным давлением.
Вследствие небольшого отличия между давлениями в нижней и верхней камерах дозатора, считают дифдавлением разницу между системным давлением и давлением в нижней камере дозатора.
Обычно дифдавление равно 0.4 атм при нулевом управляющем токе ЭГРД.
Выводы: расход топлива через форсунки зависит только от
- системного давления
- от дифдавления
- от размера дозировочного отверстия (которое, в свою очередь, зависит от расхода воздуха)
Давления в дозаторе
Рисунок 1 — Давление в дозаторе
Между верхней и нижней камерами дозатора находится мембрана. На мембрану снизу действует давление в нижней камере Рн и давление, оказываемое пружиной Рп. На мембрану сверху действует давление Рв.
Если давление в верхней камере Рв превысит Рн+Рп, мембрана переместится вниз и увеличится зазор для поступления топлива к форсунке, что приведет к снижению Рв
Если давление в верхней камере Рв станет меньше Рн+Рп, мембрана переместится вверх и уменьшится зазор для поступления топлива к форсунке, что приведет к увеличению Рв
Другими словами, поддерживается равновесие давлений:
Рв=Рн+Рп
Давление, оказываемое пружиной неизменно
Рп=0.2 атм
Следовательно
Рв = Рн + 0.2 атм
Давление в верхней камере меньше системного за счет слива топлива через форсунки. Давление в верхней камере при понижении давления в нижней может упасть вплоть до давления закрытия форсунок.
Давление в верхней камере зависит только от давления в нижней камере и от усилия пружины в нижней камере и больше ни от чего. Повысить давление в верхней камере сверх нормы может или забитая форсунка или подтекание топлива через резиновое уплотнение, минуя дозировочное отверстие (щель в гильзе высотой 5 мм и шириной 0.2 мм). Понизить давление в верхней камере сверх нормы может сильно текущая форсунка или забитая щель (дозировочное отверстие) гильзы дозатора. Оба эти случая исключительно редки и могут не рассматриваться на практике.
Давление в нижней камере меньше системного за счет сопротивления прохождению топлива через ЭГРД и за счет слива топлива с нижней камеры через калиброванное отверстие диаметром 0.3 мм. Давление в нижней камере зависит от системного давления, от забитости сливного отверстия 0.3 мм и от самого ЭГРД.
Для улучшенного понимания соотношения и взаимосвязи давлений предлагается электрическая схема — аналог работы дозатора, где напряжение — аналог давления, а ток — аналог расхода.
Рисунок 2 — Электросхема — аналог давлений в дозаторе
ЭГРД
ЭГРД представляет собой отверстие, размер которого зависит от винта регулировки на корпусе ЭГРД и от тока управления ЭГРД. Ток подается от ЭБУ. Выворачивая винт, мы перекрываем отверстие ЭГРД и этим уменьшаем поступление топлива в нижнюю камеру и, соответственно, давление в ней. Соответственно уменьшается давление в верхней камере за счет большего слива топлива через форсунки. Смесь становится богаче (больше бензина). Аналогично при положительном токе управления смесь тоже становится богаче.
Регулятор системного давления
Рисунок 3 — Регулятор системного давления
Регулятор системного давления (РСД) должен поддерживать системное давление неизменным при любом расходе топлива на любых оборотах — от ХХ до максимальной нагрузки.
Топливо под давлением, развиваемым насосом, поступает на РСД. В РСД давление понижается до системного. Внутри регулятора находится подпружиненная мембрана (аналогично мембране дозатора между верхней и нижней камерами). При превышении давления топлива выше нормы происходит сдвиг мембраны вниз (по рис.3) и излишек топлива сливается через отверстие в штоке над шариком в обратку. Системное давление зависит от нижней пружины (по рис.3). Равновесие давлений наступает, когда
Рниж.пружины = Рсист
В процессе работы подвижный шток оранжевого цвета под действием верхней пружины опускается вниз до упора в серый неподвижный стакан и всегда находится в упоре, пока давление насоса превышает системное давление. При выключении зажигания, когда давление насоса упадет ниже системного, под действием нижней пружины мембрана пойдет вверх, толкая собой шарик и шток. Мембрана будет перемещаться вверх, пока шток не перекроет слив и не установится равновесие
Рнижн.пружины = Рверх.пружины + Рост.
где Рост — остаточное давление топлива после выключения бензонасоса, при котором наступает равновесие давлений.
Из двух предыдущих формул следует, что
Рсист= Рверх.пружины + Рост
Следовательно
Рост = Рсист — Рверх.пружины
Остаточное давление мы можем изменить винтом регулировки остаточного давления в РСД. Вкручивая винт, мы увеличиваем усилие верхней пружины и уменьшаем остаточное давление. Выкручивая винт, мы ослабляем усилие верхней пружины и увеличиваем остаточное давление.
После выключения зажигания топливо в зоне между верхней камерой дозатора и форсунками не будет изолировано от РСД плунжером дозатора, ведь как бы ни было точно изготовлено сопряжение плунжер — гильза (букса), зазор в этом сопряжении все равно присутствует и топливо с верхней камеры медленно стравится через этот зазор до остаточного давления.
При пониженном остаточном давлении после выключения двигателя происходит следующее. Топливо, находящееся в дозаторе и подводящем бензопроводе, при разогреве от еще горячего двигателя испаряется. Паровые топливные пробки, расширяясь, могут дойти до бензонасоса. Насос из-за низкой плотности паров бензина не сможет создать давление при запуске двигателя и поэтому запуск будет плохим. Возможно, двигатель вообще не заведется, пока не остынет.
Давление топлива, находящегося в дозаторе и подводящем бензопроводе, при разогреве от еще горячего двигателя увеличивается. Если остаточное давление повышенное, возможно его увеличение от нагрева до давления открывания форсунок и подтекание топлива через форсунки.
Рисунок 4 — График изменения давления после выключения двигателя.
1 — системное давление; 2 — остаточное давление; 3 — рост давления от нагрева двигателя;
4 — давление открывания форсунок
Форсунки
Форсунка представляет собой подпружиненный клапан, который открывается при определенном давлении и пропускает топливо во впускной коллектор. Можно увидеть прямую аналогию между форсункой и РСД, только РСД излишек системного давления стравливает в слив (обратку), а форсунка излишек давления открытия форсунки стравливает во впускной коллектор. Другими словами, форсунка в своем роде тоже регулятор давления.
Открываются форсунки при давлении около 3.5 атм., а закрываются при чуть более низком давлении — 3 атм.
Мнение о том, что давление открытия форсунок влияет на работу впрыска, неверно. Определяет количество топлива, прошедшее через форсунки только дифдавление, расход воздуха (через перемещение плунжера дозатора) и системное давление (см. Теоретические азы гидравлики дозатора). Более важно, чтобы форсунки не текли при остаточном давлении (влияет на запуск на горячую, т.к. натекшее через форсунки топливо, пока двигатель заглушен, переобогатит смесь в момент запуска). Также важно, чтобы форсунки более-менее распыляли топливо при небольших расходах (плохой распыл ухудшает смесеобразование и, следовательно, стабильность работы двигателя на ХХ, на больших оборотах плохой распыл уже не сказывается).
При обдуве воздухом топлива на выходе из форсунки улучшается смесеобразование. Подобная конструкция применяется на автомобилях AUDI.
Рисунок 5 — Форсунка с обдувом воздуха
Основное условие для успешной работы данной конструкции — это герметичность всех уплотнений. И если где-то будет подсасываться воздух, то двигатель обречен на неустойчивую работу на холостом ходу, поэтому необходимо очень тщательно проверять уплотнительные кольца, и если они вызывают подозрение, менять их на новые. Не допускаются сколы и трещины на самом стакане.
При снятии форсунок очень часто при неосторожном обращении ломают стаканы. Правильно топливные трубки откручивать сначала от дозатора, а потом аккуратно вытаскивать форсунки из коллектора вместе с трубками. Трубки от форсунок, соблюдая осторожность, откручивают потом.
Лучше выпрессовывать форсунки на еще горячем двигателе при нагретом до 80″С коллекторе.
Азы теории регулирования
Мы видим в разных частях КЕ три однотипных узла — подпружиненную мембрану, регулирующую количество топлива над ней. Этот узел находится в РСД, в дозаторе (мембрана между верхней и нижней камерой) и в форсунке (правда, в ней не мембрана, но идея ее работы такая же).
В теории автоматического регулирования подобный узел называется П-регулятором, где П означает «Пропорциональный». В подобном регуляторе невозможно полностью устранить отклонение регулируемого параметра от нормы. Отклонение можно только уменьшить. Во сколько раз уменьшается отклонение, определяет т.н. коэффициент пропорциональности.
Рисунок 6 — П-регулятор давления. Сигнал в норме. Пример
Задача регулятора — обеспечить равенство заданию давления на выходе вне зависимости от изменений давления на входе.
Рисунок 7 — П-регулятор давления. Отклонение от нормы. Пример
Как видно из рисунка 7, при отклонении входного давления от задания на 1 атм, на выходе отклонение получается меньше в 10 раз, но не устраняется полностью.
Рисунок 8 — П-регулятор давления в KE-jetronic
Элементы П-регулятора в РСД показаны на рис.3. Множитель К зависит от конструктивных особенностей регулятора (в случае РСД множитель К определяет влияние зазора между шариком и серым штоком на системное давление)
Обогащение топлива дозатором при разгоне
(резком нажатии на газ)
По достижении температуры двигателя свыше 80 градусов ЭБУ не обогащает смесь при разгоне путем управления током ЭГРД. С задачей обогащения справляется сам дозатор.
Расход воздуха через расходомер
Q=v*S,
где
v — скорость воздуха,
S — площадь сечения дозатора, через которое проходит воздух.
Вывод формулы был осуществлен выше.
Скорость v прямо пропорциональна разности давлений p2-p1, которые и двигают этот воздух, т.е.
v=(p2-p1)*k,
где
к — коэффициент пропорциональности, учитывающий сопротивление прохождению воздуха между участками с давлениями р1 и р2,
р2 — давление до напорного диска,
р1 — давление после напорного диска
Итак, расход воздуха
Q=(p2-p1)*k*S
В момент резкого нажатия на газ с холостого хода (ХХ) р2 практически равно атмосферному давлению, а р1 минимально, так как резко открытая дроссельная заслонка молниеносно пропускает разряжение впускного коллектора под напорный диск. Получается, Q (расход) в этот момент очень большой, максимально достижимый большой, если резко газовать с ХХ.
Тут же разряжение под напорным диском становится несколько меньше (давление выше) за счет проникновения воздуха сверху напорного диска и расход соответственно уменьшается.
Рисунок 9 — Процесс ускорения
А — открытие заслонки: В — скорость двигателя: С — подъем пластины воздушного датчика: D — отклонение от режима ускорения: Е — подъем пластины воздушного датчика при максимальной скорости двигателя
Регулировки дозатора
Настраивать гидравлическую и механическую части дозатора рекомендуется в порядке, в котором описываются эти настройки. И, безусловно, до настройки электрической части.
Начальное положение напорного диска
Перевод инструкции Bosch для двигателя 102 Mercedes:
Рисунок 10 — Начальное положение напорного диска
«Проверьте начальную позицию (незаведенный двигатель — diagnost) напорного диска (НД). Верхний край НД должен быть выровнен с верхним краем цилиндрической части дозатора. Точка измерения размещается непосредственно под пружинной скобой (стрелка).
Допускается позиция выше до 0.2 мм»
Рисунок 11 — Втулка регулировки начального положения НД (Mercedes)
Регулируется начальная позиция при помощи втулки, запрессованной рядом с регулировочным винтом СО. Если НД выше, втулку надо забить глубже. Если начальная позиция НД ниже нормы, надо снимать дозатор и выбивать втулку снизу вверх, что сопряжено с трудностями. Естественно, необходимо соблюдать осторожность при забивании втулки, чтобы не утопить ее больше, чем надо.
На Audi (дальнейшая информация из Autodata) убедитесь, что верхний край НД на 1,9-3,0 мм ниже верхней воронки дозатора. Конкретное значение можно прочесть на наклейке на НД.
Рисунок 12 — начальное положение напорного диска Audi
При необходимости установите правильное начальное положение НД, изгибая проволочный зажим или регулируя его болтом, в зависимости от того, какая конструкция дозатора у вас. Не изгибайте пружинящую пластину!
Рисунок 13 — регулировка начального положения напорного диска на Audi
Начальное (базовое) положение плунжера
При легком нажатии на напорный диск на незаведенном двигателе должен ощущаться свободный ход НД величиной 1-2 мм. Это происходит потому, что существует зазор между плунжером и рычагом расходомера.
Рисунок 14. Расходомер AUDI. Базовые установки
На незаведенной машине плунжер находится в начальном (базовом) положении и упирается в винтовую втулку установки базового положения плунжера. Эту втулку можно перемещать по резьбе выше или ниже. Плунжер, упираясь во втулку, тоже будет перемещаться выше или ниже. При этом будет меняться зазор между плунжером и рычагом расходомера и соответственно свободный ход НД.
Правильное начальное положение плунжера определяют по величине свободного хода НД.
Если свободный ход НД менее 1 или более 2 мм, начальное положение плунжера надо регулировать перемещением втулки. Вворачивая (выворачивая) винтовую втулку на 0,1 мм, мы увеличиваем (уменьшаем) свободный ход НД примерно на 0,7 мм
Рисунок 15 — Плунжер и гильза в разрезе (упрощенно)
Отсутствие свободного хода НД из-за неправильного начального положения НД (зазор между плунжером и рычагом дозатора равен нулю) приводит к тому, что на незаведенном двигателе НД через рычаг давит на плунжер и поэтому щели гильзы в начальном положении не перекрываются плунжером, топлива будет слишком много и машина не будет заводиться.
Если свободный ход велик, а начальное положение НД правильное, значит, винтовая втулка установлена слишком высоко и щели гильзы в начальном положении также не перекрываются плунжером, топлива будет слишком много и машина не будет заводиться.
Проверить правильность базового (начального) положения плунжера можно, подключив на незаведенной машине принудительно бензонасос и открутив трубки, идущие на форсунки от дозатора. Топливо не должно литься из отверстий дозатора.
Рисунок 16 — Дозатор Mercedes — регулировки
Методика выставления начального положения плунжера от Urgubab’a на Audi (с небольшой коррекцией терминов — diagnost):
«Откручиваем дозатор от расходомера, чтобы можно было добраться до винтовой втулки плунжера. Запускаем принудительно насос. Из каналов дозатора не должно вытекать топливо. Начинаем медленно закручивать винтовую втулку и наблюдать за выходом топлива. Как только уровень топлива в каналах дозатора начнет повышаться, значит, кромка плунжера чуть приоткрыла щель гильзы. Чуть выворачиваем винтовую втулку и проверяем, подключив принудительно бензонасос. Топливо не должно выходить. Но при малейшем нажатии на плунжер, уровень должен повыситься. Можно с подключенными форсунками потом проверить по звуку. При подключении бензонасоса, форсунки не должны пищать».
Рисунок 17 — винтовая втулка регулировки базового положения плунжера
(дозатор перевернут)
Рисунок 18 — регулировка базового положения плунжера
Бывают особенно тяжелые случаи, когда дозатор полностью разрегулирован (после вмешательства непрофессионала). Проблема осложняется тем, что на свободный ход НД влияет не только начальное положение плунжера, но и в некоторой степени винт регулировки СО. Двигатель после подобного вмешательства обычно не заводится. В подобном случае в условиях полной неопределенности на AUDI поступают следующим образом.
- Демонтируем дозатор и без него устанавливаем начальное положение НД
- Выкручиваем (или вкручиваем) винтовую втулку, добиваясь, чтобы винтовая втулка была вровень (заподлицо) с гайкой, крепящей гильзу плунжера (см. рис. 17). В этой позиции гарантированно плунжер перекрывает щели гильзы и топливо не потечет через форсунки на незаведенном двигателе.
- Отсоединяем дозатор от расходомера
- Рычаг расходомера находится в начальном положении. Глубиномером (колумбусом — штангенциркулем) меряем расстояние от ролика рычага расходомера (над ним располагался плунжер дозатора) до плоскости крепления дозатора с тремя отверстиями. Добиваемся, крутя винт регулировки СО, расстояния 22,2-22,4 мм.
Рисунок 19. Регулировка винтом СО. Выставляем глубину расположения ролика
- При подобных настройках двигатель уже должен заводиться (свободный ход плунжера будет отсутствовать, ведь винтовая втулка слишком выкручена, но это не помешает завестись). Все собираем. Заводим двигатель, разогреваем его и регулируем СО на ХХ винтом регулировки СО.
- Осталось добиться свободного хода плунжера. Для этого снимаем дозатор, вкручиваем винтовую втулку на 0,6 мм. При этом свободный ход плунжера будет близок к норме.
- Монтируем дозатор, подсоединяем подвод топлива и обратку. Включаем принудительно БН. Меряем свободный ход плунжера. Если необходимо, корректируем величину свободного хода, вворачивая/выворачивая винтовую втулку.
Небольшое изменение начального (базового) положения плунжера не влияет на СО, если свободный ход НД расходомера в допуске при условии правильного выставления начального положения напорного диска.
Измерение системного давления
Системное давление (СД) является базовой величиной, от которого зависит работа дозатора. Поэтому необходимо определить величину и стабильность СД на всех оборотах двигателя, не только на ХХ, но и при максимальных оборотах.
Рисунок 20 — Точки подключения манометра для измерения системного давления
На автомобилях AUDI (двигатели NF/NG/AAR) системное давление должно быть равно 6.3 атм, на Mercedes (двигатели 102 и 103) — 5,4 атм во всем диапазоне оборотов.
Заводская методика проверки бензонасоса по давлению, создаваемому при нулевой подаче (в стенку) не точно характеризует работоспособность насоса. Насос имеет падающую характеристику давления в зависимости от расхода (см. рис. 8), и угол наклона характеристики у изношенного насоса может быть больше, чем у нового.
Проверяя системное давление на оборотах, мы заодно проверяем регулятор системного давления (РСД), забитость топливного фильтра и забитость магистралей. Если давление с ростом оборотов падает, надо в первую очередь проверить на забитость топливный фильтр, сняв его и продув ртом. Затем проверяются визуально трубки подвода топлива, состояние электрических контактов бензонасоса и подводимого к насосу напряжения. При повышенном системном давлении следует проверить на забитость обратку путем ее продувки.
Измерение остаточного давления
После выключения бензонасоса системное давление должно упасть до величины остаточного давления (ОД) и не падать несколько десятков минут. Так, на Mercedes давление при выключении зажигания «упадет ниже давления закрытия форсунок примерно до 2.8 бара. Через 30 мин давление должно быть не менее 2.5 бара (заводская инструкция — diagnost)».
Если давление падает быстро за несколько секунд, виноват обратный клапан бензонасоса. При этом машина не будет заводиться на горячую. Топливо, разогреваясь от тепла горячего (хоть и выключенного) двигателя, при отсутствии давления будет испаряться в бензопроводе. Пары топлива за 1-2 минуты дойдут до бензонасоса и при подаче на него напряжения давление не будет создаваться.
Если давление падает за несколько минут, виноват регулятор системного давления. Машина будет плохо заводиться на горячую.
Естественно, манометр при измерении остаточного давления подключается так же, как и при измерении системного давления (см. рис.20)
Проверка отверстия (дросселя) диаметром 0.3 мм
Для проверки необходимо открутить трубку слива топлива с нижней камеры от дозатора и заглушить ее болтом М10х1 во избежание подтекания топлива.
Рисунок 21 — Трубка слива топлива с нижней камеры
К освободившемуся штуцеру дозатора надо подсоединить шланг, включить принудительно насос и замерить количество топлива, слившегося по шлангу за 1 мин. Это удобно сделать, используя мерный стакан (продается в магазинах для покраски автомобилей).
За 1 мин должно слиться 130-150 мл топлива. Если топлива слилось больше, вероятно, виноват ЭГРД. Если меньше, вероятно, забит ЭГРД или топливная сетка между ЭГРД и отверстием.
Измерение и регулировка давления
в нижних камерах дозатора
(измерение и регулировка дифдавления)
Дифдавление является базовым параметром, от которого зависит работа всей системы, поэтому регулировать дифдавление надо исключительно осторожно.
Так как дифдавление выставляется относительно системного, мы должны быть уверены, что системное давление безупречно на любых оборотах.
Рисунок 22 — Отверстие для измерения дифдавления
Дифдавление мы измеряем, подключив манометр согласно рис.22. Измерение проводится на работающей машине. На самых старых КЕ (двигатели AUDI типа JN, KZ, где ток управления ЭГРД меняется от 0 до 20 мА и «нулевая» точка регулирования приходится на +10мА) необходимо прогреть двигатель свыше 80 градусов и отключить ЛЗ. На более современных КЕ необходимо отключить разъем с ЭГРД (тогда двигатель можно не прогревать) или ЛЗ (на прогретом свыше 80 градусов двигателе). Это надо сделать для устранения влияния тока ЭГРД на дифдавление при измерении.
Первоначально нам необходимо выставить дифдавление равным 0.4 атм. (то есть ниже системного на 0.4 атм.). Для машин без лямбда-зонда (ЛЗ) этим стоит и ограничиться, а с ЛЗ надо провести следующие операции (после разогрева двигателя до температуры свыше 80 градусов):
1. Подключить разъем к ЭГРД (или ЛЗ, если отключали его).
2. Измерить ток управления ЭГРД на оборотах около 3000.
3. При отклонении тока от нуля вновь подрегулировать ЭГРД, добиваясь того, чтобы ток управления ЭГРД на этих оборотах был близок нулю.
4. Измерить ток управления ЭГРД на оборотах ХХ.
5. При отклонении тока от нуля подрегулировать СО винтом регулировки, добиваясь того, чтобы ток управления ЭГРД на оборотах ХХ был близок к нулю.
Загрязнение дозатора
Внутри дозатора находятся фильтрующие топливные сетки. При длительной эксплуатации автомобиля возможно загрязнение сеток с ухудшением прохождения топлива через них. На больших оборотах бензина будет не хватать, двигатель не сможет развить максимальную мощность.
Рисунок 23 — сетка на входе ЭГРД
Рисунок 24 — сетки перед плунжером и форсунками
Существующие методики промывки дозатора несовершенны. Они или требуют частичной разборки дозатора или качество промывки оставляет желать лучшего. Предлагаю методику промывки дозатора возможно, не минимальными средствами, но с минимальной разборкой и максимально возможным качеством. Для этого понадобится бензонасос б/у (в Москве на разборках стоит до 1000 рублей), расширительный бачок ВАЗ 2109 и три шланга с переходниками. Все, изготовленное вами, неоднократно пригодится в будущем (возможно и не на вашей нынешней машине).
Рисунок 25 — установка для промывки инжектора
Промывку следует вести жидкостями типа «Winn’s» или «Carbon clean».
Предварительно необходимо отключить напряжение питания штатного насоса. После того, как вы собрали установку, заведите машину и дайте ей поработать 15 минут. Затем надо выключить зажигание и подождать 15 минут для того, чтобы жидкость отъела отложения внутри дозатора. Снова заведите машину и периодически подгазовывайте. Вибрация при подгазовке помогает отслоиться отложениям от стенок. После промывки следует заменить свечи.
Преимущества подобного метода промывки трудно переоценить:
- Промывается вся система впрыска полностью, включая форсунки
- Промываются камера сгорания, клапана и кольца, удаляется нагар
Проверка и регулировка баланса топлива форсуночных каналов
Ниже изложенный метод проверки и регулировки был взят с мерседесовского форума
и незначительно переработан
При легком троении двигателя на холостом ходу, если компрессия и зажигание (искрообразование и свечи) в норме и подсос воздуха отсутствует, логично предположить, что количество топлива, поступающего к разным форсункам, неодинаково. Различие в количестве поступающего топлива может быть вызвано многими причинами, например засорением дозировочного отверстия. Если вы уверены, что дозатор исправен и чист, можно попытаться добиться равномерности подачи топлива к форсункам. Количество топлива, поступающего к форсункам, зависит от усилия пружин 4 (рис.1) в нижних камерах дозатора. Усилие пружин можно регулировать при помощи соответствующих винтов.
Нам понадобится запасной комплект трубок от дозатора к форсункам, чтобы не гнуть свои трубки (я купил такой комплект за 200 рублей) и мерный стакан (в магазинах по покраске автомобилей стакан на 400 мл стоит 25 рублей).
- Отворачиваем трубки форсунок от дозатора. Устанавливаем перемычку в реле бензонасоса для принудительной работы бензонасоса. Снимаем разъем с ЭГРД.
- Подсоединяем запасные трубки к дозатору. Свободные концы трубок опускаем в пластиковые бутылки
- Нажимаем на напорный диск расходомера примерно на четверть или треть его хода и наполняем бутылки бензином так, чтобы налитое количество можно было измерить мерным стаканом. Мы добиваемся равномерной подачи на режимах, близких к ХХ.
- Отпускаем НД, снимаем перемычку с реле бензонасоса и меряем количество налитого бензина в каждой бутылке. Запоминаем, с какой трубки (из какого форсуночного канала) сколько бензина налилось
- Если количество налитого бензина в каждой бутылке сильно отличается, необходимо найти и устранить причину неисправности, но ни в коем случае не регулировать подачу бензина винтами, так как рассогласование в подаче из-за винтов не может быть большим
-
Если количество налитого бензина в каждой бутылке не сильно, но отличается, надо снять дозатор и открутить заглушки в нижней части дозатора. Под заглушками располагаются винты регулировки пружин
Рисунок 26 — Заглушки винтов регулировки пружин нижних камер.
Дозатор — вид снизу - Для того канала, с которого слилось больше всего бензина, винт регулировки надо немного вкрутить, для того канала, с которого слилось меньше всего бензина — немного выкрутить.
- Произвести еще замеры и регулировки до достижения равного количества истекаемого бензина из каждого канала.
Регулируя винтами сжатие пружин, мы регулируем дифдавление для каждого форсуночного канала дозатора (и соответственно для каждого цилиндра — подачу топлива). Каждая пружина должна оказывать давление на мембрану со стороны нижней камеры величиной 0.2 атм (см. Теоретические азы гидравлики дозатора). Конечно, проверить это непросто, но если и будет какое-либо отклонение от заданной величины, оно компенсируется регулировкой ЭГРД. Главное, чтобы мы достигли одинаковой подачи топлива к каждой форсунке.
Другой способ регулировки баланса каналов форсунок — добиться одинакового равномерного появления топлива в форсуночных каналах при медленном нажатии на НД. Естественно, регулировку надо вести теми же винтами. В том канале, в котором топливо появилось в первую очередь, надо винт регулировки немного вкрутить, а в котором в последнюю очередь — немного выкрутить. Это более простой, но менее точный способ, так как при этом регулировка ведется, когда НД находится фактически в крайнем положении и расхода нет. Правильнее вести регулировки, когда расход не равен нулю и НД находится в «рабочем положении».
Естественно, после регулировки баланса топлива имеет смысл проверить и при необходимости отрегулировать дифдавление.
Заключение
Измерение тока управления ЭГРД и других электрических параметров будет рассмотрено в следующей части пособия, если хватит сил продолжить работу.
Любое отклонение от последовательности проверки гидравлической части дозатора или пропуск части проверок может привести к непредсказуемым результатам ремонта системы впрыска.
При ремонте для полного и абсолютного успеха необходимо полное и абсолютное понимание того, что вы делаете и почему вы это делаете.
Отзывы, исправления и дополнения прошу оставлять в личных сообщениях
С целью снижения токсичности отработавших газов и уменьшения расхода топлива на основе хорошо зарекомендовавшей себя системы «K-Jetronic», фирмой Bosch была создана система непрерывного впрыска с электронным управлением «KE-JETRONIC»
Контрольная схема системы впрыска «KE-JETRONIC»
1 —топливный бак; 2—топливный насос с электроприводом; 3—аккумулятор давления топлива; 4—топливный фильтр; 5— регу-
лятор давления топлива в системе; 6 — измеритель воздуха; 6 а— напорный диск (ротаметр); 6Б— потенциометр; 7—дозатор
топлива; 7 а—управляющий золотник; 7 б—управляющая (рабочая) кромка золотника; 7 в—верхняя камера; 7 г — нижняя камера; 8 — форсунка подачи топлива; 9 — впускная труба; 10 — пусковая форсунка; 11 — термореле времени; 12—дроссельная заслонка; 13—датчик положения дроссельной заслонки; 14—клапан дополнительной подачи воздуха; 15—датчик температуры двигателя; 16—электронный блок управления; 17—электрогидравлический регулятор давления; 18—датчик содержания кислорода; 19— датчик-распределитель зажигания; 20—реле включения топливного насоса; 21—выключатель зажигания; 22— аккумуляторная батарея.
ФОРСУНКА ПОДАЧИ ТОПЛИВА
Форсунки могут быть двух типов, такие же как в системе «K-JETRONIC» и форсунки с дополнительным воздушным распыле-
нием. Дополнительный воздух забирается перед дроссельной заслонкой и по специальной магистрали поступает в область
впускного канала. Это улучшает распыление смеси, особенно на холостом ходу, позволяет снизить расход топлива и содержание токсичных веществ в отработавших газах.
Форсунка подачи топлива с дополнительным воздушным распылением
1 — форсунка подачи топлива, 2 —дополнительный трубопровод подачи воздуха, 3—впускная труба, 4—дроссельная
заслонка
Распыл форсунки
А — факел распыла форсунки без дополнительного воздушного распыления; Б — факел распыла форсунки с дополнительным
воздушным распылением
РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ В ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЕ
На рисунке показан разрез регулятора давления, состоящего из сливного канала от дозатора; сливного канала в бак; винта регулировки; контрпружины; уплотнения; канала подачи топлива; тарелки клапана; диафрагмы; регулировочной пружины и клапана.
1 — сливной канал от дозатора, 2 — сливной канал в бак, 3— винт регулировки контрпружины, 4—контрпружина, 5— уплотнение канала слива, 6—канал подачи топлива, 7—тарелка клапана, 8—диафрагма, 9—регулировочная пружина, 10— клапан
ДОЗАТОР И ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ КЛАПАНЫ
Дозатор распределитель топлива с дифференциальными клапанами KE-JETRONIC существенно отличается от применяемого в
системе K-JETRONIC. На рисунке ниже изображен дозатор распределитель состоящий из верхних и нижних камер дифференциальных клапанов топливопроводов к клапанным форсункам; управляющего золотника с рабочей кромкой и дозирующими окнами в гильзе пружины; клапанов в нижних камерах; диафрагм клапанов; уплотнительного кольца; пружины золотника; топливного канала от электрогидравлического регулятора давления; дросселя золотника; сливного канала к топливному баку. Дозатор распределитель имеет
дифференциальные клапаны в соответствии с количеством цилиндров двигателя. Каждый клапан разделен диафрагмой на
верхнюю и нижнюю камеры.
Дифференциальные клапаны поддерживают постоянной разность давления между верхней и нижней камерами независимо от расхода топлива. Разность давления составляет как правило 0,2 кг/см2. С каждым дозирующим окном соединен один дифференциальный клапан. Нижние камеры всех клапанов содержат винтовую пружину, соединены друг с другом кольцевым трубопроводом и соединены с электрогидравлическим регулятором давления. Седло клапана находится в верхней камере. Каждая верхняя камера соединена с форсункой. Они не сообщаются между собой в отличие от нижних. Падение давления на дозирующих окнах определяется усилием винтовой пружины в нижней камере эффективным диаметром диафрагмы а также электрогидравлическим регулятором давления. Если в верхнюю камеру поступает большее количество топлива то диафрагма изгибается вниз и увеличивает выходное поперечное сечение клапана до тех пор пока вновь не установится заданное разностное давление. Если расход уменьшается, то уменьшается и поперечное сечение клапана до тех пор, пока не установится разностное давление 0,2 кг/см2. Верхняя камера отделена от нижней камеры диафрагмой. Таким образом, на диафрагму действует равновесие сил которое для любого количества топлива поддерживается путем регулирования попе речного сечения клапана
Дозатор-распределитель с дифференциальными клапанами
1 — подача топлива под давлением системы на верхнюю плоскость золотника; 2—верхняя камера дифференциального кла-
пана, 3 — топливопровод к клапанной форсунке 4— управляющий золотник, 5—управляющая кромка и дозирующее окно, 6—
пружина клапана, 7—диафрагма клапана, 8 — нижняя камера дифференциального клапана, 9 — осевое уплотнительное кольцо, 10 — пружина, 11 — топливный канал от электрогидравлического регулятора давления, 12—дроссель, 13—сливной канал
ЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК УПРАВЛЕНИЯ
Электронный блок управления (ЭБУ) содержит аналоговые и цифровые микросхемы а также транзисторы диоды сопротивле-
ния и конденсаторы Печатные платы на которых все это расположено вставлены в корпус электронного блока на рисунке ниже.
Блок управления соединен с остальными устройствами автомобиля при помощи двадцатипятиконтактного штепсельного разъема, через который поступают сигналы различных датчиков. Блок управления обрабатывает выходные сигналы датчиков и на их основе рассчитывает управляющий ток для электрогидравлического регулятора давления по занесенной в память блока программе.На блок управления подаются следующие сигналы напряжение аккумуляторной батареи; сигналы с датчика положения дроссельной заслонки о режимах полной нагрузки или холостого хода; сигналы от выключателя стартера о моментах пуска двигателя; сигнал от датчика температуры двигателя. На блок схеме изображены устройства, которые выполняют следующие функции интегральный стабилизатор напряжения подает стабилизированное напряжение питания на блок управления VK — коррекция сигнала полной нагрузки SAS — коррекция сигнала холостого хода ВА — коррекция сигнала в период нагрузки NA — шунтирование добавочного сопротивления после пуска SA — шунтирование добавочного сопротивления при пуске и WA — обогащение при прогреве Эти корректирующие сигналы.
ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ
Электрогидравлический регулятор по сигналам ЭБУ изменяет давление в нижних камерах дифференциальных клапанов дозатора-распределителя топлива. Таким образом корректируется подача топлива в двигатель на различных режимах его работы, ниже на рисунке.
Схема расположения электрогидравлического регулятора давления на дозаторе
1 — напорный диск; 2 — корпус дозатора; 3 — подача топлива под давлением системы; 4—канал подачи топлива к форсункам;
5—канал слива топлива в бак через регулятор давления; б— дроссель; 7—верхняя камера; 8—нижняя камера; 9—мембрана;
10—регулятор давления; 11—заслонка; 12—сопло; 13—полюс магнита; 14—немагнитный зазор
Электрогидравлический регулятор содержит канал подачи топлива, сопло, заслонку, канал отвода топлива к нижним камерам дифференциальных клапанов, полюс магнита, обмотку магнита, постоянный магнит (обращен на 90° в плоскости чертежа), винт регулировки начального усилия на заслонке, якорь. Устройство электрогидравлического регулятора показано ниже на рисунках.
Дозатор смеси с электрогидравлическим регулятором давления
Схема электрогидравлического регулятора давления
1 — подача топлива под давлением в системе, 2 — сопло; 3— заслонка; 4—отвод топлива к нижним камерам дифференциальных клапанов; 5—полюс магнита, 6— обмотка магнита; 7— магнитный поток постоянного магнита; 8 — постоянный магнит; 9 — винт регулировки предварительной загрузки заслонки, 10—магнитный поток электромагнита; 11—заслонка, L1, L2, L3, 4—немагнитные зазоры
В корпусе регулятора, состоящего из немагнитного материала, между двумя двойными полюсами магнита на эластичной ленточной растяжке подвешен якорь. К якорю крепится заслонка. Через магнитные полюса и относящиеся к ним немагнитные зазоры проходят силовые линии электромагнита и постоянного магнита, которые замыкаются через якорь. В двух расположенных диагонально относительно друг друга немагнитных зазорах (L2, L3) магнитные потоки постоянного магнита и электромагнита суммируются, в двух других немагнитных зазорах (L1, L4) эти магнитные потоки вычитаются. На якорь, который перемещает заслонку, в каждом немагнитном зазоре действует сила, которая пропорциональна квадрату магнитного потока, т. е., изменяя силу и направление тока в обмотках электромагнита, можно управлять отклонением заслонки в ту или иную сторону. В канале подачи топлива к электрогидравлическому регулятору давления устанавливается дополнительный фильтр тонкой очистки с магнитной ловушкой для ферромагнитных загрязнений. Слева поступает топливо, справа находится патрубок слива из дозатора. Вверху подключен сливной трубопровод, идущий к баку.
ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ ДРОССЕЛЬНОЙ ЗАСЛОНКИ
Датчик посылает сигналы в ЭБУ о режимах холостого хода и полной нагрузки. Датчик закреплен на дроссельной заслонке. Подвижный контакт датчика закреплен на оси вращения заслонки и замыкает соответствующие контакты в режимах холостого хода и полной нагрузки.
РЕГУЛЯТОР ХОЛОСТОГО ХОДА
Регулятор холостого хода, так же как и клапан дополнительной подачи воздуха который используется в системе впрыска K-JETRONIC может изменять проходное сечение байпасного канала Регулятор холостого хода, ниже на рисунках.
Регулятор холостого хода
1—колодка электрического подсоединения; 2—корпус, 3— возвратная пружина, 4—обмотка; 5—вращающийся якорь с магнитом; В—байпасный канал; 7—регулируемый упор; 8— поворотная заслонка
содержит электрический присоединительный разъем корпус возвратную пружину обмотку вращающийся якорь с магнитом, байпасный канал, регулируемый упор поворотную заслонку Подача на обмотку регулятора пульсирующего постоянного тока вызывает появление на якоре крутящего момента Под воздействием крутящего момента якорь поворачивается преодолевая упругость возвратной пружины. В зависимости от силы тока поворотная заслонка поворачивается вместе с якорем на определенный угол (не больше 60°), перекрывая переходное сечение байпасного канала. При обесточенной обмотке регулятора поворотная заслонка прижимается усилием возвратной пружины к регулируемому упору и открывает байпасный канал.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА СИСТЕМЫ ВПРЫСКА:
ДАТЧИК АБСОЛЮТНОГО ДАВЛЕНИЯ ВО ВПУСКНОМ ТРУБОПРОВОДЕ
Этот датчик соединен вакуумным шлангом с впускным трубопроводом двигателя и обычно устанавливается в моторном отсеке,
однако в некоторых системах он помещен в кожух электронного блока управления. Датчик состоит из диафрагмы и пьезоэлектрической схемы, изменяющей сопротивление пропорционально давлению в трубе. Датчик имеет источник питания 5 В и посылает в ЭБУ сигнал напряжения, пропорциональный давлению во впускной трубе, которое изменяется с изменением нагрузки двигателя. ЭБУ использует эти изменения напряжения, получаемые от датчика абсолютного давления в трубе, для корректировки своих сигналов.
ДАТЧИК АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ
Датчик атмосферного давления измеряет плотность воздуха на различных высотах. Так как двигатель на большой высоте над уровнем моря требует меньше топлива, датчик передает сигнал в ЭБУ. Таким образом производится постоянная корректировка состава топливно-воздушной смеси в зависимости от высоты местности над уровнем моря, по которой движется автомобиль.
КЛАПАНЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН АДСОРБЕРА
Оснащение автомобиля системой ограничения испарительных выбросов позволяет уменьшить загрязнение атмосферного воздуха. При этой системе, когда двигатель не работает, пары топлива из топливного бака задерживаются в адсорбере. После пуска двигателя и достижения им нормальной рабочей температуры открывается электромагнитный клапан на адсорбере, что позволяет засосать собранные пары топлива во впускной коллектор двигателя
КЛАПАН РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ
Для уменьшения выброса с отработавшими газами окисей азота часть отработавших газов при работе двигателя на режиме полной нагрузки может быть возвращена во впускную трубу. Клапан рециркуляции отработавших газов приводится в действие механически или посредством вакуума и регулирует поступление отработавших газов.
КЛАПАН ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ КАРТЕРА
Клапан принудительной вентиляции картера позволяет удалять из картера катерные газы путем их отсоса во впускной трубопро-
вод для уменьшения выброса в атмосферу. При оборотах холостого хода клапан не работает и предназначен для создания не-
большого отсасывающего разрежения, когда двигатель работает на режиме полной нагрузки.
КЛАПАН УПРАВЛЕНИЯ ПО ТЕМПЕРАТУРЕ ВОЗДУХА
Клапан открывает или закрывает воздушную заслонку температурной регуляции во впускном трубопроводе в зависимости от
температуры и давления входящего воздуха.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КЛАПАН РЕГУЛИРОВАНИЯ
ПАРАМЕТРОВ ИНЕРЦИОННОГО НАПОЛНЕНИЯ
Этот клапан или клапаны, управляемые соленоидом, изменяют объем впускного трубопровода в зависимости от условий работы
двигателя. Соленоиды открывают или закрывают дополнительные заслонки во впускном трубопроводе для повышения величи-
ны инерционного наполнения (наддува) цилиндров рабочей смесью, а следовательно повышения мощности двигателя на высо-
ких оборотах и крутящего момента на низких.
ПОТЕНЦИОМЕТР РЕГУЛИРОВАНИЯ СО
Потенциометр регулирования СО представляет собой регулируемый резистор, используемый для небольших изменений содержания СО в отработавших газах при оборотах холостого хода. Потенциометр может быть встроен в измеритель расхода воздуха или в электронный блок управления или установлен отдельно.
ПОТЕНЦИОМЕТР НАПОРНОГО ДИСКА
Потенциометр выполнен по слоистой технологии на базе керамики, щеточный контакт скользит по дорожке потенциометра.
Рычаг потенциометра закреплен на оси рычага напорного диска, от оси рычаг изолирован.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СИСТЕМЫ «KE-JETRONIC»
Система работает следующим образом. Топливо из бака с помощью электронасоса через гидроаккумулятор и топливный фильтр
подается к дозатору-распределителю под постоянным давлением. Постоянство давления в системе обеспечивается регулятором давления. Золотник дозатора кинематически связан с диском измерителя расхода воздуха (ротаметром) и изменяет давление топлива, поступающего к форсункам. Форсунки имеют постоянное проходное сечение, поэтому подача топлива в цилиндры зависит от его давления на входе в форсунку. Таким образом осуществляется реализация основной программы дозирования по расходу воздуха. Корректирование этой программы на некоторых режимах (например, обогащение смеси на режимах разгона и полной нагрузки, на режимах пуска, прогрева и т. д.) осуществляется по сигналам ЭБУ, получающего информацию от соответствующих датчиков. Регулятор электрогидравлического типа несколько увеличивает или уменьшает давление топлива, устанавливаемое основным дозатором. К форсункам топливо поступает под скорректированным давлением, что обеспечивает оптимизацию состава и количества топливной смеси. Аккумулятор давления топлива позволяет сохранить в системе остаточное давление при неработающем топливном насосе. Точность измерения расхода воздуха при изменении его температуры зависит от взаимного расположения напорного диска измерителя и диффузора, внутри которого перемещается диcк. Поэтому детали измерителя расхода воздуха выполнены из одинакового материала. Для защиты от обратных вспышек предусмотрена возможность кратковременного смещения подвески измерительного диска от ее начального положения. Для пуска двигателя используется пусковая электромагнитная форсунка, управляемая специальным реле, причем длительность подачи при пуске зависит от теплового состояния двигателя. Чем двигатель холоднее, тем дольше топливо впрыскивается через форсунку На холостом ходу непрогретого двигателя топливо подается через основные форсунки, дроссельная заслонка закрыта, а воздух поступает через нижний дополнительный воздушный канал, выполненный параллельно дроссельной заслонке. Проходное сечение канала автоматически регулируется клапаном дополнительной подачи воздуха на холостом ходу, в зависимости от теплового состояния двигателя. Система «KE-JETRONIC» позволяет осуществлять дозирование топливной смеси по достаточно сложной программе которая реализуется с помощью двух контуров управления. Первый контур управления дозированием топлива осуществляется посредством совместной работы механического дозатора топлива и механического измерителя расхода воздуха. Второй контур управления осуществляется электрогидравлическим регулятором давления топлива с учетом большого числа факторов. Обработав информацию полученную от датчиков, ЭБУ посылает управляющий электрический импульс соответствующей полярности к электрогидравлическому регулятору, который изменяет перепад давления у кромки золотника дозатора и тем самым корректирует подачу топлива. В результате программа дозирования топлива определяется расходом воздуха и необходимостью обогащения смеси при пуске, прогреве, работе при полностью открытой дроссельной заслонке
и разгоне автомобиля. Электронное управление системой позволяет, кроме того, автоматически поддерживать заданную частоту
вращения коленчатого вала на холостом ходу, ограничивать максимальную частоту вращения коленчатого вала, осуществлять
высотную коррекцию подачи топлива, работать с датчиком содержания кислорода (Л — зондом). При пуске двигателя топлив-
ный насос создает давление в системе, диафрагма регулятора давления перемещается вниз. За диафрагмой следует подвиж-
ное тело клапана, подталкиваемое расположенной сверху над ним контрпружиной. После короткого хода тело клапана опускается на неподвижный упор. Диафрагма продолжает опускаться, тарелка клапана отходит от тела клапана и через открывшийся канал излишек топлива сливается в бак. Начинается процесс регулирования давления в системе впрыска. Одновременно с перемещением вниз тела клапана перемещается вниз также и уплотнение, которое соединяет сливную топливную магистраль
дозатора с магистралью слива топлива в топливный бак. При остановке двигателя топливный насос отключается, давление в
системе снижается, диафрагма перемещается вверх, продвигает тарелку клапана к телу клапана и закрывает канал, через который излишек топлива сливался в бак. Вместе с телом клапана перемещается вверх, преодолевая усилие контрпружины, и уплотнение, которое перекрывает слив топлива от дозатора в бак. Дальнейшее снижение давления приостанавливается на величине давления запирания. Небольшое увеличение давления обусловлено работой топливного аккумулятора. Остаточное давление ниже, чем давление, при котором открываются форсунки.
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДОЗИРОВАНИЯ ТОПЛИВА
Дозирование топлива происходит с помощью расходомера воздуха и дозатора топлива в зависимости от состояния двигателя и
режима работы. Расходомер воздуха имеет линейную характеристику, при этом приготавливается смесь с коэффициентом избытка воздуха а=1 для всего диапазона работы. Расходомер дополнительно оснащен потенциометром. Рычаг потенциометра закреплен на оси рычага напорного диска. С помощью потенциометра удается измерить скорость увеличения подачи при резком открытии дроссельной заслонки и очень точно дозировать топливо на переходных режимах.Положение напорного диска является мерой поступившего в двигатель количества воздуха. Рычаг передает положение диска на управляющий однощелевой золотник. В зависимости от положения диска золотник освобождает соответствующее поперечное сечение окон, через которые топливо может протекать к дифференциальным диафрагменным напорным клапанам и далее к форсункам. Сверху на управляющий золотник действует гидравлическая сила, обусловленная давлением в системе, которая заставляет золотник всегда следовать за движением ротаметра. В определенных конструкциях гидравлическое давление на золотник усиливает дополнительная пружина, предотвращая повышенную подачу топлива при пониженном общем давлении в системе в момент, когда система не прогрелась. Демпфирующий дроссель сглаживает колебания, которые может генерировать ротаметр. При остановке двигателя золотник опускается на уплотнительное кольцо. Оно удерживается регулировочным винтом и для точного
перекрытия впускных управляющих окон может перемещаться по высоте. Эта мера предотвращает потери давления в езультате
утечки топлива по оси золотника. Дозатор-распределитель топлива и дифференциальные клапаны отличаются от применяемых в системе «K-JETRONIC». Дозатор-распределитель имеет камеры в соответствии с количеством цилиндров двигателя Каждая камера разделена на две части диафрагмой и представляет собой дифференциальный клапан Величина подачи топлива обеспечивается цилиндрическим управляющим золотником, который, Перемещаясь вверх или вниз, дозирует подачу топлива, открывая своей кромкой окна для прохода топлива к верхним камерам дозатора. Дальше топливо поступает в трубки, соединенные с трубопроводами, ведущими к механическим форсункам. Дифференциальные клапаны, изменяя проходное сечение между трубками и соответствующими плоскими седлами на диафрагмах, обеспечивают постоянство перепада давления топлива на дозирующем окне. Таким образом подача топлива полностью определяется площадью проходного сечения окна, ведущего к верхней камере дозатора. Дифференциальные клапаны поддерживают постоянной разность давления между верхней и нижней камерами, независимо от расхода топлива на установившихся режимах. Разность давления составляет, как правило, 0, 2 кг/см2. С каждым дозирующим окном соединен один дифференциальный клапан. Верхняя камера отделена от нижней камеры диафрагмой. Нижние камеры всех клапанов содержат винтовую пружину, соединены друг с другом кольцевым трубопроводом и соединены с электрогидравлическим корректором давления. Седло клапана находится в верхней камере. Каждая верхняя камера соединена с форсункой. Они не сообщаются между собой в отличие от нижних. Падение давления на дозирующих окнах гильзы золотника в отличие от «K-JETRONIC» определяется усилием винтовой пружины в нижней камере, эффективным диаметром диафрагмы, а также электрогидравлическим регулятором давления, и может изменяться от 0 до 1, 5 кг/см2. Если в верхнюю камеру поступает большее количество топлива, то диафрагма изгибается вниз и увеличивает выходное поперечное сечение клапана до тех пор, пока вновь не установится заданное разностное давление. Если расход уменьшается, тогда уменьшается поперечное сечение клапана до тех пор, пока не установится разностное давление 0, 2 кг/см2. Таким образом, на диафрагму действует равновесие сил, которое для любого количества топлива поддерживается путем регулирования поперечного сечения клапана. В трубопроводе подачи топлива к электрогидравлическому регулятору давления устанавливается дополнительный фильтр тонкой очистки с магнитной ловушкой для ферромагнитных загрязнений.
КОРРЕКТИРОВКА СОСТАВА ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ
Основные соотношения между подачей воздуха и топлива на эксплуатационных режимах (холостой ход, частичная нагрузка и
полная нагрузка) осуществляются с помощью диффузора и электрогидравлического регулятора давления. Если в системе впрыска используется Л — зонд, то возможен вариант диффузора с постоянной конусностью. В этом случае ЭБУ увеличивает подачу топлива на максимальной мощности и оборотах холостого хода. ЭБУ обрабатывает выходные сигналы датчиков и на их основе рассчитывает управляющий ток для электрогидравлического корректора давления по занесенной в память блока программе.
ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ
Электрогидравлический регулятор по сигналам ЭБУ изменяет давление в нижних камерах дифференциальных клапанов дозатора-распределителя топлива. Таким образом корректируется подача топлива в двигатель на различных режимах его работы. Изменяя силу и направление тока в обмотках электромагнита, можно управлять отклонением заслонки в ту или иную стороны. В результате в нижние камеры дифференциальных клапанов поступающее количество топлива находится под давлением скорректированным электрогидравлическим регулятором. Поскольку эти камеры соединены со сливной магистралью через дросселирующее устройство, то поступающее из регулятора топливо повышает давление в нижних камерах дифференциальных клапанов. Это изменение давления приводит к перемещению диафрагмы клапана, а следовательно, к изменению подачи топлива к форсункам. Если направление тока меняется на обратное, то якорь оттягивает заслонку с мембраной от сопла, которое подает топливо в корректор. Давление в нижних камерах увеличивается настолько, что подача топлива к форсункам прекращается (принудительный холостой ход).
ОБОГАЩЕНИЕ В ПЕРИОД ПРОГРЕВА ДВИГАТЕЛЯ
К послепусковой фазе примыкает фаза прогрева двигателя. Двигатель нуждается в дополнительном обогащении смеси в период
прогрева из-за частичной конденсации паров бензина на холодных стенках. Датчик температуры посылает сигнал ЭБУ, который
его обрабатывает и посылает управляющий сигнал к электрогидравлическому регулятору давления топлива. В результате подача
топлива к форсункам увеличивается и топливная смесь обогащается.
ОБОГАЩЕНИЕ РАБОЧЕЙ СМЕСИ ПРИ РАЗГОНЕ
Если дроссельная заслонка открывается внезапно, то топливно воздушная смесь кратковременно обедняется. Это требует крат-
ковременного обогащения смеси, чтобы добиться хорошей переходной характеристики. При режиме повышенной нагрузки и холодном двигателе ЭБУ, получающий соответствующие сигналы от датчиков, посылает управляющий сигнал на регулятор. Топливная смесь обогащается, тем самым предотвращая провал при разгоне на непрогретом двигателе. Максимальная величина обогащения топливной смеси при ускорении зависит от температуры. Степень обогащения тем выше, чем холоднее двигатель.
ОБОГАЩЕНИЕ ТОПЛИВНОЙ СМЕСИ НА РЕЖИМЕ ПОЛНОЙ НАГРУЗКИ
При полной нагрузке топливная смесь обогащается. В памяти блока управления хранятся данные о составе топливной смеси
во всем диапазоне частот вращения коленчатого вала. Система «KE-JETRONIC» осуществляет обогащение топливной смеси в
диапазонах от 1500 до 3000 об/мин и свыше 4000 об/мин. Датчик положения дроссельной заслонки или микровыключатель на приводе акселератора подает сигнал полной нагрузки. Информация о частоте вращения поступает от системы зажигания. ЭБУ рассчитывает необходимое для обогащения дополнительное количество топлива, и посылает управляющий сигнал на регулятор давления.
УПРАВЛЕНИЕ ЧАСТОТОЙ ВРАЩЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА НА РЕЖИМЕ ХОЛОСТОГО ХОДА
Регулятор холостого хода может изменять проходное сечение байпасного канала. Это позволяет устанавливать оптимальную
частоту вращения коленчатого вала на режимах пуска и прогрева двигателя. Кроме того, указанный регулятор работает и на других режимах холостого хода, учитывая при этом температуру двигателя и текущую частоту вращения коленчатого вала. Сигналы от датчика температуры двигателя и датчикараспределителя зажигания (датчик частоты вращения) поступают на ЭБУ, где сравниваются со значениями, занесенными в память блока при его программировании. Блок вырабатывает управляющий сигнал в виде пульсаций постоянного тока, подаваемый на регулятор холостого хода.
РЕЖИМ ПРИНУДИТЕЛЬНОГО ХОЛОСТОГО ХОДА
Принудительным холостым ходом называется режим, при котором дроссельная заслонка закрыта, частота вращения коленчатого вала выше числа оборотов холостого хода и топливо в цилиндры не подается, например, при движении под уклон. Использование принудительного холостого хода позволяет снизить расход топлива, а главное резко снизить токсичность. Если водитель во время движения убирает ногу с педали акселератора, дроссельная заслонка закрывается. Датчик положения дроссельной заслонки посылает сигнал ЭБУ о том, что «дроссельная заслонка в исходном положении». Одновременно блок управления получает сигнал от системы зажигания о частоте вращения. Если фактическая частота вращения выше, чем при холостом ходе, ЭБУ изменяет направление тока в электрогидравлическом регуляторе давления. Давление в нижних камерах дифференциальных клапанов становится равным давлению в системе Диафрагма закрывает напорные клапаны в верхних камерах и тем самым перекрывает подачу топлива к клапанным форсункамниже на рисунке.
Дозатор топлива в режиме принудительного холостого хода
1— дозатор топлива; 2, 4—подвод топлива под давлением системы; 3, 5—каналы подачи топлива к форсункам; 6 — слив топлива
в бак; 7—верхняя камера дифференциального клапана; в—диафрагма клапана; 9—нижняя камера; 10- сопло; 11—магнитный полюс; 12—заслонка
Подача топлива возобновляется при снижении частоты вращения коленчатого вала до оборотов, близких к оборотам холостого хода. Уровень частоты вращения, при котором включается подача топлива, зависит от прогрева двигателя. Для прогретого двигателя порог включения более низкий. При низкой температуре охлаждающей жидкости пороговые значения возрастают, чтобы холодный двигатель не остановился после включения холостого хода.
ОГРАНИЧЕНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ
При достижении максимально допустимой частоты вращения подача топлива к форсункам прекращается, ЭБУ сравнивает фактическую частоту вращения с запрограммированной. При превышении максимально допустимой частоты вращения электронный блок изменяет полярность тока в обмотках электрогидравлического корректора, что приводит к повышению давления в нижних камерах дифференциальных клапанов, т к. туда попадает больше топлива из системной магистрали. Диафрагмы напорных клапанов выгибаются вверх и перекрывают подачу топлива к форсункам, ниже на рисунке.
1 — вентиль впрыска (инжектор)
2 — вентиль холодного старта
3 — дозатор (распределитель) топлива
4 — электромагнитное устройство управления давлением
5 — регулятор давления топлива
6 — регулятор смеси
7 — регулировочный винт смеси
8 — подпорная заслонка
9 — регулятор холостого хода
10 — датчик-выключатель крайних положений дроссельной заслонки
11 — термовременной выключатель
12 — датчик температуры
13 — электронный прибор управления
14 — аккумулятор давления топлива
15 — топливный фильтр
16 — электрический топливный насос
17 — бензобак
KE-Jetronic представляет собой механическую систему впрыска бензина, с электронным управлением. Основная механическая система обеспечивает достаточную надежность системы при выходе из строя электроники.
Топливо засасывается из топливного бака электрическим топливным насосом и подается через аккумулятор давления и топливный фильтр к распределителю топлива. Воздух засасывается двигателем через всасывающий патрубок. Его количество измеряется измерителем количества воздуха. Распределитель топлива в соответствии с количеством воздуха распределяет по отдельным цилиндрам через вентили впрыска определенное количество топлива. Дополнительные датчики обеспечивают правильную дозировку топлива в экстремальных ситуациях работы двигателя.
Для снижения расхода топлива система впрыска, кроме двигателей 90 л.с. имеет устройство прекращения его подачи. Устройство работает таким образом, что при отпускании водителем педали газа автоматически прекращается подача топлива к вентилям впрыска. Прекращение действия этого устройства определяется числом оборотов двигателя и его температурой.
Аккумулятор давления топлива длительное время поддерживает давление в системе, даже после выключения двигателя. Это предотвращает создание паровых пробок и улучшает режим горячего старта.
Диафрагменный регулятор давления топлива поддерживает давление в системе 564 бар.
Электрогидравлический исполнительный элемент находится на распределителе топлива и управляет потоком топлива в зависимости от эксплуатационного состояния двигателя. В его задачу входит обогащение смеси при холодном пуске и прогреве двигателя. Кроме того, исполнительный элемент закрывает подачу топлива в режиме принудительного холостого хода при числе оборотов двигателя свыше 1400 об/мин.
Регулятор холостого хода регулирует поступление воздуха на холостом ходу в обход дроссельной заслонке. Благодаря этому достигается одинаковое число оборотов на холостом ходу независимо от того, включены или нет усилитель тормоза или компрессор системы кондиционирования. Регулятор холостого хода управляется электронным блоком системы впрыска КЕ.
Лямбда-зонд отработавших газов установлен перед катализатором. Он измеряет содержание остаточного кислорода в отработавших газах и передает сигнал соответствующего напряжения блоку управления КЕ. В соответствии с этим блок управления регулирует соотношение топлива и воздух так, чтобы они могли быть дожжены в катализаторе. Для возможно более быстрого достижения датчиком своей рабочей температуры (свыше +300°С) и для поддержания ее в дальнейшем постоянной, он имеет электрический подогрев.
Внимание: При работе с системой впрыска следует соблюдать особую чистоту. Перед разборкой детали должны быть промыты бензином. Система находится под высоким давлением. Поэтому перед разборкой системы необходимо снять давление путем вскрытия у клапана холодного пуска.
Внимание: При этом необходимо соединение предварительно накрыть тряпкой. Существует опасность поражения струей топлива высокого давления! Вытекшее топливо удалить ветошью.
Внимание: При включенном зажигании и соответственно работающем двигателе нельзя вынимать штекер у блока управления КЕ, так как вследствие пика тока блок может быть поврежден.
Внимание: Соблюдать меры безопасности при работе с электронной системой зажигания.
2.Система впрыска КЕ-Джетроник
Общая характеристика системы
Система впрыска топлива КЕ-Джетроник – это
механическая система постоянного впрыска топлива, подобная системе К-Джетроник,
но с электронным блоком управления (E – Elektronik). В системе КЕ-Джетроник регулятор
управляющего давления заменен электрогидравлическим регулятором.
Кроме этого, система имеет: установленный
на рычаге расходомера воздуха потенциометр и датчик положения дроссельной
заслонки. Потенциометр сообщает электрическими сигналами в электронный блок
управления информацию о положении напорного диска расходомера воздуха.
Положение напорного диска расходомера воздуха определяется расходом воздуха
(разряжением во впускном трубопроводе, положением дроссельной заслонки,
нагрузкой двигателя).
Система КЕ-Джетроник является дальнейшим
развитием системы К-Джетроник. Она более сложная, но позволяет лучше
оптимизировать дозирование топлива.
Принцип действия системы
Топливо под давлением поступает
к форсункам 10 (рис.32), установленным перед впускными клапанами. Форсунки
распыливают топливо, количество которого определяется его давлением в зависимости
от нагрузки (от разрежения во впускном коллекторе) и от температуры охлаждающей
жидкости.
Регулирование количества топлива
обеспечивается дозатором 27, управляемым расходомером воздуха 17 и
электрогидравлическим регулятором управляющего давления 14, управляемым
электронным блоком управления 24 по сигналам датчика температуры охлаждающей
жидкости двигателя 22, датчиком положения дроссельной заслонки 18 и датчика
частоты вращения (числа оборотов) коленчатого вала двигателя. На схеме
показано, что сигналы (импульсы) частоты вращения берутся от
прерывателя-распределителя зажигания 20.
Система впрыска работает
следующим образом. Топливный насос с электрическим приводом 2 забирает топливо
из бака 1 и подает его под давлением к дозатору топлива 27 через топливный
фильтр 4 и накопитель топлива 3.
Топливо поступает в нижние
камеры 15 дифференциальных клапанов дозатора топлива под давлением, которое
изменяется регулятором давления топлива 5.
Количество топлива, поступающего
к клапанным форсункам 10, регулируется диафрагмой дифференциальных клапанов,
прижимаемой управляющим давлением (противодавлением) к выходным отверстиям
трубопроводов, подающих топливо к форсункам.
Регулятор управляющего давления
14 представляет собой электромагнитный клапан, управляемый электронным блоком
24. В отличие от системы К-Джетроник, управляющее давление к верхнему торцу
распределителя 12 в системе КЕ-Джетроник не подводится.
Потенциометр напорного диска 16
и датчик положения дроссельной заслонки 18 передают в электронный блок
управления 24 информацию о текущей нагрузке двигателя и о «поведении»
дроссельной заслонки. В свою очередь, электронный блок управления через
электрогидравлический регулятор управляющего давления корректирует воздействие
перемещений напорного диска на распределитель. Например, при резком нажатии на
педаль подачи топлива, электронный блок управления различает, ускорение ли это
движения автомобиля или просто увеличение частоты вращения коленчатого вала двигателя
на холостом ходу.
При полной нагрузке сигнал от
датчика положения дроссельной заслонки 18 поступает в электронный блок
управления, последний через регулятор управляющего давления дозатора топлива 27
обогащает горючую смесь.
Рисунок 32 – Конструктивная
схема системы впрыска топлива КЕ-Джетроник:
1 – топливный бак; 2 – топливный насос с электрическим
приводом; 3 – накопитель топлива; 4 — топливный фильтр; 5 – регулятор давления
топлива в системе; 6 – впускной трубопровод; 7 – пусковая форсунка; 8 – дроссельная
заслонка; 9 – напорный диск расходомера воздуха; 10 – клапанная форсунка; 11 –
верхняя камера дифференциального клапана; 12 – распределитель; 13 – отсечная
кромка распределителя; 14 – электрогидравлический регулятор управляющего
давления; 15 – нижняя камера дифференциального клапана; 16 – датчик положения напорного
диска расходомера воздуха; 17 – расходомер воздуха; 18 – датчик положения
дроссельной заслонки; 19 – клапан подачи дополнительного воздуха; 20 – прерыватель-распределитель;
21 – термореле; 22 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 23 – реле
включения топливного насоса; 24 – электронный блок управления; 25 – замок
зажигания; 26 – аккумуляторная батарея; 27 – дозатор топлива; 28 – датчик
кислорода в отработавших газах
Система холостого хода,
представленная на рис. 1, почти не отличается от системы холостого хода системы
К-Джетроник. Параллельно каналу дроссельной заслонки 8 идут еще два воздушных
канала. В одном установлен конический винт регулировки холостого хода (винт
количества), которым поддерживается минимальное разрежение в расходомере
воздуха 17 под напорным диском 9, и обеспечивается работа двигателя на холостом
ходу. Клапан дополнительной подачи воздуха 19 работает при холодном пуске и
прогреве двигателя аналогично системе К-Джетроник.
Дозирование топлива
Приготовление горючей смеси – это дозирование топлива
в соответствии с количеством поступившего воздуха. Дозирование топлива
осуществляется в устройстве регулирования состава смеси, включающем расходомер
воздуха и дозатора топлива.
На некоторых режимах работы двигателя потребность в
топливе сильно отличается от нормальной – в таких случаях при подготовке смеси
необходимы корректировки.
Расходомер
воздуха системы впрыска
КЕ-Джетроник по устройству и работе полностью аналогичен расходомеру воздуха
системы К-Джетроник, за исключением установленного на рычаге расходомера
воздуха потенциометра.
Потенциометр
позволяет более точно информировать электронный блок управления о положении
напорного диска расходомера воздуха для более точного дозирования топлива.
Принципиальное отличие дозатора топлива системы
КЕ-Джетроник от К-Джетроник заключается в следующем: регулятор управляющего
давления встроен непосредственно в дозатор; управляющее давление подводится не
к распределителю сверху, а в нижнюю камеру дифференциального клапана; над
распределителем устанавливается пружина, которая предотвращает втягивание
распределителя вверх под действием разряжения при охлаждении дозатора после
остановки двигателя; распределитель в крайнем нижнем положении опирается на
внутренний кольцевой выступ в нижней части гильзы распределителя.
Дозатор топлива (рис.35) состоит из дифференциальных
клапанов, трубопроводов 3 к клапанным форсункам, распределителя 4 с отсечной
кромкой 5, пружин 6 в нижних камерах дифференциальных клапанов 8, диафрагм 7,
уплотнительного кольца 9 распределителя, пружины 10, дросселя 12. Дозатор имеет
дифференциальные клапана в соответствии с количеством цилиндров двигателя.
Каждый клапан разделен диафрагмой 7 на верхнюю 2 и нижнюю 8 камеры.
Рисунок 35 – Дозатор топлива с дифференциальными
клапанами:
1
– подвод топлива под системным давлением; 2 – верхняя камера дифференциального
клапана; 3 – трубопровод к клапанной форсунке; 4 – распределитель; 5 – отсечная
кромка распределителя; 6 – пружина дифференциального клапана; 7 – диафрагма; 8
– нижняя камера дифференциального клапана; 9 – осевое уплотнительное кольцо; 10
– пружина; 11 – топливный канал от электрогидравлического регулятора
управляющего давления; 12 – дроссель; 13 – сливной канал
Нижние камеры 8 всех дифференциальных клапанов
содержат винтовую пружину 6, усилие которой может изменяться при помощи
регулировочного винта (на схеме не обозначен). Все нижние камеры соединены друг
с другом кольцевым трубопроводом и с электрогидравлическим регулятором управляющего
давления через канал 11.
Каждая верхняя камера 2 дифференциальных клапанов
соединена с помощью трубопроводов 3 с клапанной форсункой. Они не сообщаются
друг с другом в отличие от нижних камер.
Положение напорного диска расходомера воздуха является
мерой поступившего в двигатель количества воздуха. При небольшом ходе напорного
диска распределитель 2 поднимается на небольшое расстояние (рис. 36, б), а
поэтому открывает дозирующие щели 3 не полностью. При большом ходе напорного
диска распределитель освободит большее сечение дозирующих щелей (рис. 36, в).
Таким образом, существует линейная зависимость между перемещением напорного
диска и освобождением проходного сечения дозирующих щелей, через которые проходит
топливо.
Сверху на распределитель 2 (рис.36) действует
гидравлическая сила, обусловленная давлением в системе, которая заставляет
распределитель всегда следовать за движением напорного диска. Кроме того,
гидравлическое давление на распределитель усиливает дополнительная пружина 10
(рис.35), предотвращая повышенную подачу топлива при пониженном общем давлении
в системе в момент, когда двигатель не прогрет. Демпфирующий дроссель 7
(рис.36) сглаживает колебания, которые может генерировать напорный диск. При
остановке двигателя распределитель опускается на осевое уплотнительное кольцо
6. Оно удерживается регулировочным винтом и для точного перекрытия дозирующих
щелей может перемещаться по высоте. Эта мера предотвращает потери давления в
результате утечки топлива по оси распределителя.
Рисунок 36 – Распределитель и гильза с дозирующими
щелями:
а – исходное положение; б – частичная нагрузка; в –
полная нагрузка
1
– подача топлива под системным давлением; 2 – распределитель; 3 – дозирующая
щель; 4 – отсечная кромка распределителя; 5 – гильза распределителя; 6 – осевое
уплотнительное кольцо; 7 — дроссель
Расходомер воздуха имеет линейную характеристику. Это
означает, что при подаче двойного количества воздуха перемещение напорного
диска увеличивается вдвое. Для того, чтобы количество подаваемого к форсункам
топлива также изменялось в прямой пропорции с изменением количества
расходуемого воздуха, поддерживается постоянный перепад давления на переходных
сечениях дозирующих щелей независимо от количества протекающего топлива.
Постоянный перепад давлений создают дифференциальные
клапаны, которые поддерживают постоянную разницу давлений между верхней и
нижней камерами независимо от количества пропускаемого воздуха. Эта разница
давлений составляет 0,02 МПа. Благодаря дифференциальным клапанам возможно повышение
точности дозирования топлива.
Падение давления на дозирующих щелях гильзы
распределителя определяется усилием винтовой пружины в нижней камере,
эффективным диаметром диафрагмы, а также электрогидравлическим регулятором
управляющего давления, и может изменяться от 0 до 0,15 МПа.
Если в верхнюю камеру поступает большое количество
топлива (рис.37, б), то диафрагма изгибается вниз и увеличивает выходное
поперечное сечение клапана до тех пор, пока вновь не установится заданное
разностное давление. Если расход топлива уменьшается (рис.37, а), то
уменьшается и поперечное сечение клапана до тех пор, пока не установится
разностное давление 0,02 МПа.
|
|
|
|
а |
б |
Рисунок 37 – Схема работы дифференциальных клапанов:
а – положение при небольшом количестве впрыскиваемого
топлива;
б — положение при большом количестве впрыскиваемого
топлива
Таким
образом, на диафрагму дифференциального клапана действует равновесие сил,
которое для любого количества топлива поддерживается путем регулирования
поперечного сечения клапана.
В
трубопроводе подачи топлива к электрогидравлическому регулятору управляющего
давления устанавливается дополнительный фильтр тонкой очистки с магнитной
ловушкой для ферромагнитных загрязнений.
Электрогидравлический
регулятор управляющего давления 10 (рис.38) расположен на дозаторе топлива и
представляет собой дифференциальный регулятор давления, работающий по принципу
«форсунка/ отражающая пластина». Падение давления регулируется электрическим
током, поступающим от электронного блока управления.
Рисунок 38 –
Дозатор топлива, соединенный с электрогидравлическим регулятором управляющего
давления:
1 – напорный диск; 2 – дозатор
топлива; 3 – подача топлива под системным давлением; 4 – топливо, поступающее к
клапанным форсункам; 5 – сливная топливная магистраль к регулятору давления; 6
– постоянный жиклер; 7 — верхняя камера дифференциального клапана; 8 – нижняя
камера дифференциального клапана; 9 – диафрагма; 10 — электрогидравлический
регулятор управляющего давления; 11 – пластина мембранного типа; 12 – жиклер;
13 – полюс магнита; 14 – воздушный зазор
Между
двумя сдвоенными магнитными полюсами 5 (рис.39) в корпусе из немагнитного
материала подвешен якорь 11 на лишенной трения упругой опоре. К якорю крепится
гибкая мембранная пластина.
В
магнитных полюсах и их воздушных зазорах накладываются друг на друга магнитные
потоки 7 от постоянного магнита 8 (пунктирные линии) и электромагнита 6
(сплошные линии). Постоянный магнит 8 расположен фактически под углом 90° к плоскости
рисунка. Пути магнитных потоков через две пары магнитных полюсов 5 симметричны
и равны по длине и идут от полюсов через воздушные зазоры к якорю 11. В двух
воздушных зазорах L2 и L3, расположенных диагонально по отношению друг к другу, магнитный
поток от постоянного магнита и электромагнитный поток от входного управляющего
сигнала складываются, в то время как в двух других зазорах L1 и L4 – вычитаются
друг из друга. На якорь 11 действует сила притяжения, пропорциональная квадрату
величины магнитного потока. Поскольку магнитный поток от постоянного магнита
является постоянным и пропорциональным управляющему электрическому току,
идущему от электронного блока управления к электромагнитной катушке 6, то
вырабатываемый крутящий момент также пропорционален управляющему электрическому
току.
Рисунок 39 –
Поперечный разрез электрогидравлического регулятора управляющего давления:
1 – подача топлива под
системным давлением; 2 – жиклер; 3 – пластина мембранного типа; 4 – отвод
топлива к нижним камерам дифференциальных клапанов; 5 – полюс магнита; 6 –
электромагнитная катушка; 7 – магнитный поток от постоянного магнита; 8 –
постоянный магнит (повернут на 90° по отношению к плоскости рисунка); 9 —
регулировочный винт предварительной нагрузки пластины; 10 – электромагнитный
поток; 11 – якорь; L1…L4 – воздушные зазоры
Основной
момент силы на якоре выбран таким, чтобы в отсутствии подачи электрического
тока от электронного блока управления создавалось дифференциальное давление
топлива в системе, соответствующее коэффициенту избытка воздуха a=1. Таким образом, при перебоях с
поступлением управляющего тока обеспечивается аварийная эксплуатация двигателя
без любых корректирующих мер.
Струя
топлива, поступающего через жиклер 2 (рис.39), стремится отжать отражающую
поверхность пластины 3, преодолевая силы постоянного магнита и электромагнита.
Принимая во внимание топливо, количество которого определяется постоянным
жиклером, расположенным последовательно с регулятором давления, можно
утверждать, что разница в давлении между входом и выходом пропорциональна силе
тока от блока управления. Это означает, что падение давления топлива в жиклере
также пропорционально управляющему току блока управления, что обеспечивает
возможность регулирования давления в нижней камере дифференциального клапана.
На эту же величину изменяется в то же время и давление в верхней камере, что, в
свою очередь, приводит к разнице в давлениях в системе и верхней камере,
которая замеряется в дозирующих щелях и, тем самым, служит способом для
изменения количества топлива, поступающего к форсункам.
Вследствие
небольшой электромагнитной постоянной времени и незначительных подвижных масс,
электромагнитный корректор давления очень быстро реагирует на изменение
управляющего электрического тока от блока управления. Если изменить направление
этого тока, якорь оттянет пластину мембранного типа от жиклера и давление
топлива в корректоре упадет на несколько сотых от атмосферного давления,
благодаря чему можно задействовать такие дополнительные функции, как прекращение
подачи топлива при движении накатом и ограничение частоты вращения коленчатого
вала.
Корректировка состава горючей смеси в соответствии с
рабочими режимами
Основные соотношения между подачей воздуха и топлива
на эксплуатационных режимах осуществляются с помощью диффузора расходомера
воздуха и электрогидравлического регулятора управляющего давления.
Определенные рабочие режимы двигателя требуют
корректировок состава горючей смеси, выходящих за рамки описанных выше основных
функций, — для оптимизации величины мощности, улучшения состава отработавших
газов или обеспечения пусковых и динамических характеристик двигателя.
Электронный блок управления обрабатывает выходные
сигналы датчиков и на их основе рассчитывает управляющий ток для электрогидравлического
регулятора управляющего давления по занесенной в память программе.
Обогащение смеси в период прогрева двигателя
К послепусковой фазе примыкает фаза прогрева
двигателя. Двигатель нуждается в дополнительном обогащении смеси в период
прогрева из-за частичной конденсации паров топлива на холодных стенках.
Рисунок 40 – Датчик температуры охлаждающей жидкости:
1 – электрический разъем; 2 – корпус; 3 – термочувствительное
сопротивление
Обогащение смеси у холодного двигателя осуществляется
электрогидравлическим регулятором управляющего давления, который уменьшает
противодавление в нижних камерах дифференциальных клапанов. Обогащение смеси
прекращается по сигналу датчика температуры охлаждающей жидкости 22 (рис.32).
Датчик температуры охлаждающей жидкости (рис.40) по
внешнему виду похож на термореле, управляющее работой пусковой форсунки.
Однако, принцип его действия совершенно иной. Если
термореле, это простой термоэлектрический выключатель, то датчик температуры
двигателя — это термочувствительное сопротивление с отрицательным температурным
коэффициентом. Отрицательный температурный коэффициент — это обратная
зависимость между температурой нагрева и сопротивлением датчика. Это означает,
что у холодного датчика сопротивление — максимальное, а по мере нагрева его
сопротивление уменьшается.
Электронный блок управления получает сигнал о текущей
температуре двигателя в виде величины сопротивления датчика. На основании этого
блок выдает соответствующую команду на электрогидравлический регулятор
управляющего давления, который изменяет это управляющее давление и тем самым —
состав смеси.
Обогащение смеси при разгоне автомобиля
Если дроссельная заслонка открывается внезапно, то
горючая смесь кратковременно обедняется. Это требует кратковременного
обогащения смеси, чтобы добиться хорошей переходной характеристики. Сигнал о
резком открытии дроссельной заслонки от датчика положения дроссельной заслонки
18 (рис.32) поступает в электронный блок управления, который подает
соответствующий управляющий сигнал на электрогидравлический регулятор,
обеспечивая обогащение смеси.
При режиме повышенной нагрузки и холодном двигателе
электронный блок управления, получающий соответствующие сигналы от датчиков,
посылает управляющий сигнал на регулятор управляющего давления. Топливная смесь
обогащается, тем самым предотвращая провал при разгоне на непрогретом
двигателе. Максимальная величина обогащения горючей смеси при ускорении зависит
от температуры. Степень обогащения тем выше, чем холоднее двигатель.
Обогащение смеси на режиме полной нагрузки
При полной нагрузке горючая смесь обогащается. В
памяти электронного блока управления хранятся данные о составе горючей смеси во
всем диапазоне частот вращения коленчатого вала.
Система КЕ-Джетроник осуществляет обогащение горючей
смеси в диапазонах от 1500 до 3000 об/мин и свыше 4000 об/мин. Датчик положения
дроссельной заслонки подает сигнал полной нагрузки. Подвижный контакт датчика
закреплен на оси вращения заслонки и замыкает соответствующие контакты.
Информация о частоте вращения поступает от прерывателя-распределителя. Электронный
блок управления рассчитывает необходимое для обогащения дополнительное
количество топлива, и посылает управляющий сигнал на электрогидравлический
регулятор управляющего давления.
Управление частотой вращения коленчатого вала на
режиме холостого хода
Для преодоления повышенного трения трущихся пар,
находящихся в холодном состоянии, и обеспечения устойчивости работы двигателя
на холостом ходу, во время прогрева в двигатель необходимо подавать больше
горючей смеси.
При холодном двигателе наблюдается повышенное
сопротивление трения, которое должно дополнительно преодолеваться на режиме
холостого хода. Посредством устройства подачи дополнительных порций воздуха
двигатель всасывает больше воздуха в обход дроссельной заслонки. Поскольку расходомер
воздуха измеряет этот дополнительный воздух, учитывая его при дозировании
топлива, в целом двигатель получает больше горючей смеси. Благодаря этому
обеспечивается устойчивая работа холодного двигателя на холостом ходу.
Для дополнительной подачи воздуха служит клапан
(рис.27), подсоединенный параллельно дроссельной заслонке в байпасном канале.
Вместо
клапана дополнительной подачи воздуха или параллельно с ним могут быть
установлены более сложные устройства, например, электромагнитный регулятор с
электронным управлением.
Если
клапаны дополнительной подачи воздуха работают «сами по себе» или по
усредненной программе без обратной связи, то электромагнитные регуляторы
управляются электронным блоком. Схема регулирования оборотов холостого хода
показана на рисунке 43.
Электронный
блок 3, получая текущую информацию о частоте вращения n коленчатого вала двигателя от
прерывателя-распределителя 2, температуре двигателя tM от датчика температуры охлаждающей
жидкости 6, угле поворота a=0
дроссельной заслонки 7,
корректирует частоту вращения коленчатого вала, воздействуя на электромагнитный
регулятор холостого хода 4, который в свою очередь изменяет проходное сечение
байпасного канала 5, изменяя, таким образом, количество воздуха VG, проходящего в обход дроссельной заслонки.
Рисунок 43 –
Схема регулирования оборотов холостого хода:
1 – двигатель; 2 –
прерыватель-распределитель; 3 – электронный блок управления; 4 – регулятор холостого
хода; 5 – байпасный канал; 6 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 7 –
дроссельная заслонка
Регулятор
холостого хода (рис.44) состоит из корпуса 2, в котором находится
электромагнитная обмотка 4, вращающийся якорь 5 с поворотной заслонкой 8.
Подача на
обмотку 4 регулятора пульсирующего постоянного тока вызывает появление на якоре
5 крутящего момента. Под воздействием крутящего момента якорь поворачивается,
преодолевая усилие возвратной пружины 3. В зависимости от силы тока поворотная
заслонка 8 поворачивается вместе с якорем на определенный угол (не более 60°), открывая
переходное сечение байпасного канала 6 на величину, необходимую для поддержания
числа оборотов коленчатого вала в заданном диапазоне.
У
прогретого двигателя на режиме холостого хода байпасный канал открыт на
минимальную величину.
Режим
принудительного холостого хода
Принудительным
холостым ходом называется режим, при котором дроссельная заслонка закрыта,
частота вращения коленчатого вала выше числа оборотов холостого хода и топливо
в цилиндры не подается, например, при движении под уклон. Использование
принудительного холостого хода позволяет снизить расход топлива, а главное –
резко снизить токсичность.
Если
водитель во время движения убирает ногу с педали подачи топлива, дроссельная
заслонка закрывается. Датчик положения дроссельной заслонки посылает сигнал
электронному блоку управления о том, что дроссельная заслонка закрыта.
Одновременно блок управления получает сигнал от прерывателя-распределителя о
частоте вращения коленчатого вала. Если фактическая частота вращения выше, чем
при холостом ходе, электронный блок управления изменяет направление тока в
электрогидравлическом регуляторе управляющего давления. Давление в нижних
камерах дифференциальных клапанов становится равным системному. Диафрагма
закрывает клапаны в верхних камерах и тем самым перекрывает подачу топлива к
клапанным форсункам (рис.45).
Рисунок 44 –
Регулятор холостого хода:
1 – электрический разъем; 2 –
корпус; 3 – возвратная пружина; 4 – электромагнитная обмотка; 5 – якорь; 6 — байпасный
канал; 7 – регулируемый упор; 8 – поворотная заслонка
Рисунок 45 –
Работа дозатора топлива на режиме принудительного холостого хода:
1 – дозатор топлива; 2 –
подвод топлива под системным давлением; 3, 5 – каналы подачи топлива к клапанным
форсункам; 4 – подача топлива к пусковой форсунке; 6 – слив топлива в бак; 7 –
верхняя камера дифференциального клапана; 8 – диафрагма; 9 – нижняя камера
дифференциального клапана; 10 – жиклер; 11 – полюс магнита; 12 — пластина
мембранного типа
Подача
топлива возобновляется при снижении частоты вращения коленчатого вала до
оборотов, близких к оборотам холостого хода. Уровень частоты вращения, при
котором включается подача топлива, зависит от прогрева двигателя. Для
прогретого двигателя порог включения более низкий. При низкой температуре
охлаждающей жидкости пороговые значения возрастают, чтобы холодный двигатель не
остановился после включения холостого хода.
Ограничение частоты вращения коленчатого вала
Ограничение
частоты вращения коленчатого вала обеспечивается отключением подачи топлива к
клапанным форсункам. Для этого электронный блок управления сравнивает
фактическую частоту вращения коленчатого вала с запрограммированной no (рис.46). При превышении максимально
допустимой частоты вращения электронный блок изменяет полярность тока в
электрогидравлическом регуляторе управляющего давления, что приводит к повышению
давления в нижних камерах дифференциальных клапанов. Диафрагмы дифференциальных
клапанов выгибаются вверх и перекрывают подачу топлива к клапанным форсункам.
Рисунок 46 –
Ограничение максимальной частоты вращения
Максимальная
частота вращения коленчатого вала поддерживается в пределах ±80 об/мин относительно
запрограммированной максимальной частоты вращения в электронном блоке
управления.