Схема системы питания двигателя с впрыском топлива

В систему питания двигателя с впрыском топлива (без обратной связи) входят: топливный бак, топливный насос, топливный фильтр, воздушный фильтр, форсунки, регулятор давления топлива, топливопровод двигателя, впускной и выпускной трубопроводы, топливопроводы, приемные трубы глушителя, резонаторы и глушитель.

На рис.12 представлена схема части системы питания двигателя с впрыском топлива, обеспечивающей подачу топлива и воздуха к цилиндрам и приготовление горючей смеси, необходимой для всех режимов работы двигателя.

Топливо из бака (6) через топливный фильтр (8) и топливопроводы подается насосом (7) в топливопровод (2) двигателя, который установлен на впускном трубопроводе (4) и в котором закреплены форсунки (3).

Рис. 12. Схема системы питания двигателя с впрыском топлива

1 – заслонка; 2 – топливопровод двигателя; 3 – форсунки; 4 – впускной трубопровод;

5 – регулятор давления; 6 – бак; 7 – насос; 8 – фильтр.

Во впускной трубопровод из воздушного фильтра поступает чистый воздух, количество которого регулируется воздушной дроссельной заслонкой (1). Регулятор (5) при работающем двигателе поддерживает давление топлива в топливопроводе (2) двигателя и в форсунках (3) в пределах 0,28 - 0,33МПа. При такте впуска в поток воздуха, движущийся с большой скоростью во впускном трубопроводе (4), под давлением из форсунок (3) впрыскивается мелкораспыленное топливо. Топливо смешивается с воздухом, и образующаяся горючая смесь из впускного трубопровода поступает в цилиндры двигателя в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя.

Отработавшие газы отводятся из цилиндров двигателя через выпускной трубопровод, резонаторы и глушитель в окружающую среду.

Устройство и работа приборов системы питания двигателя

С впрыском топлива

Датчик температуры охлаждающей жидкости представляет собой термистор (резистор, сопротивление которого изменяется от температуры). Датчик завернут в выпускной патрубок охлаждающей жидкости, закрепленный на головке цилиндров, т.е. находится в потоке охлаждающей жидкости. При низкой температуре охлаждающей жидкости датчик имеет высокое сопротивление (100 кОм при -40°С), а при высокой температуре - низкое (70 Ом при 130°С). Электронный блок управления подает к датчику через сопротивление определенной величины напряжение 5 В (образуя таким образом делитель напряжения) и измеряет падение напряжения на датчике. Оно будет высоким на холодном двигателе и низким, когда двигатель прогрет. Измерением падения напряжения блок управления узнает температуру охлаждающей жидкости. Эта температура влияет на работу большинства систем, которыми управляет блок управления.

Датчик концентрации кислорода (отсутствует в системе без обратной связи) устанавливается на приемной трубе глушителей. Он отслеживает содержание остаточного кислорода в потоке отработавших газов. В датчике находится чувствительный элемент из окиси циркония. В зависимости от концентрации кислорода в отработавших газах датчик генерирует выходное напряжение. Оно изменяется приблизительно от 0,1 В (высокое содержание кислорода - бедная смесь) до 0,8 В (мало кислорода - богатая смесь). Для нормальной работы датчик должен иметь температуру не ниже 360° С. Поэтому для быстрого прогрева после пуска двигателя в датчик встроен нагревательный элемент. Отслеживая выходное напряжение датчика концентрации кислорода, блок управления определяет, какую команду по корректировке состава рабочей смеси подавать на форсунки. Если смесь бедная (низкая разность потенциалов на выходе датчика), то дается команда на обогащение смеси. Если смесь богатая (высокая разность потенциалов) - дается команда на обеднение смеси.

Датчик массового расхода воздуха устанавливается между воздушным фильтром и шлангом, идущим к дроссельному патрубку. В датчике используются три чувствительных элемента в виде струн. Один элемент определяет температуру воздуха, а два других, соединенные параллельно, нагреваются до определенной температуры, превышающей температуру воздуха. Проходящий через датчик воздух охлаждает нагреваемые элементы. Электронная схема датчика определяет расход воздуха путем измерения электрической мощности, необходимой для поддержания заданной температуры нагреваемых элементов. Информацию о расходе воздуха датчик выдает в виде частотного сигнала (2-10 кГц). Чем больше расход воздуха, тем выше частота сигнала. Блок управления использует информацию от датчика массового расхода воздуха для определения длительности импульса открытия форсунок.

Датчик положения дроссельной заслонкиустановлен на дроссельном патрубке и связан с осью дроссельной заслонки. Датчик представляет собой потенциометр, на один конец которого подается плюс напряжения питания 5 В, а другой конец соединен с массой. С третьего вывода потенциометра (от ползунка) идет выходной сигнал к блоку управления. Когда дроссельная заслонка поворачивается (от воздействия на педаль управления), изменяется напряжение на выходе датчика. При закрытой дроссельной заслонке оно ниже 1,25 В. Когда заслонка открывается, напряжение на выходе датчика растет и при полностью открытой заслонке должно быть более 4 В. Отслеживая выходное напряжение датчика, блок управления корректирует подачу топлива в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки (т.е. по желанию водителя). Датчик положения дроссельной заслонки не требует никакой регулировки, т.к. блок управления воспринимает холостой ход (т.е. полное закрытие дроссельной заслонки) как нулевую отметку.

Датчик скорости автомобиля устанавливается на коробке передач на приводе спидометра. Принцип действия датчика основан на эффекте Холла. Датчик выдает на блок управления прямоугольные импульсы напряжения с частотой, пропорциональной скорости вращения ведущих колес. Для стандартных колес размером 165/70R13 датчик выдает 6 импульсов на каждый метр пробега.

Датчик детонации ввернут в верхнюю часть блока цилиндров и улавливает аномальные вибрации (детонационные удары) в двигателе. Чувствительным элементом датчика является пьезокристаллическая пластинка. При детонации на выходе датчика генерируются импульсы напряжения, которые увеличиваются с возрастанием интенсивности детонационных ударов. Блок управления по сигналу датчика регулирует опережение зажигания для устранения детонационных вспышек топлива.

Потенциометр регулировки СО. В комплектации без датчика кислорода потенциометр служит для регулирования содержания СО в выхлопных газах автомобиля. Чтобы выполнить регулировку СО при помощи потенциометра, требуется разрешение с диагностического тестера. В системах на базе блоков управления "Январь-4", чтобы отрегулировать СО, достаточно просто покрутить потенциометр на холостом ходу.

Сигнал запроса на включение кондиционера. Если на автомобиле установлен кондиционер, то сигнал поступает от выключателя кондиционера на панели приборов. Блок управления получает информацию о том, что водитель желает включить кондиционер. Получив такой сигнал, блок управления сначала подстраивает регулятор холостого хода, чтобы компенсировать дополнительную нагрузку на двигатель от компрессора кондиционера, а затем включает реле, управляющее работой компрессора кондиционера.

Датчик положения коленчатого вала - индуктивный, предназначен для синхронизации работы блока управления с верхней мертвой точкой поршней 1-го и 4-го цилиндров и угловым положением коленчатого вала двигателя. Сопротивление обмотки 650 Ом +/-10%, индуктивность 265 мГн +/-15% на частоте 1 кГц при температуре 20°С. Датчик установлен на кронштейне крышки масляного насоса напротив задающего диска на шкиве привода генератора. У задающего диска имеется 58 зубьев с шагом в 6 градусов. При таком шаге на диске помещается 60 зубьев, но два зуба срезаны для создания импульса синхронизации ("опорного" импульса), который необходим для согласования работы контроллера с верхней мертвой точкой поршней в 1-м и

4-м цилиндрах. Датчик генерирует импульсы напряжения при прохождении в его магнитном поле зубьев задающего диска. Блок управления по сигналам датчика положения коленчатого вала определяет частоту вращения коленчатого вала и выдает импульсы на форсунки.

Топливный насос (рис.13) представляет собой центробежный роликовый насос с приводом от электродвигателя, который смонтирован совместно с насосом в одном герметичном корпусе.

Рис. 13. Топливный насос

1, 12 – штуцеры; 2 – основание; 3 – статор; 4, 11 – клапаны; 5 – крышка; 6, 18 – каналы; 7, 9 – корпуса; 8 – якорь; 10 – коллектор; 13 – щетка; 14 – муфта; 15 – вал; 16 – сепаратор; 17 – ролик.

Центробежный роликовый насос состоит из статора (3), внутренняя поверхность которого незначительно смещена относительно оси якоря (8) электродвигателя, цилиндрического сепаратора (16), соединенного с якорем электродвигателя, и роликов (17), расположенных в сепараторе. Сепаратор с роликами находится между основанием (2) и крышкой (5) насоса. При работе насоса топливо поступает через штуцер (1) и канал (18) к вращающемуся сепаратору (16), переносится роликами и через выходные каналы (6) подается в полость электродвигателя и далее через клапан (11) и штуцер (12) в топливопровод, подводящий топливо к топливному фильтру.

Поступившее в насос топливо, проходя через электродвигатель, охлаждает его.

Обратный клапан (11) исключает слив топлива из топливопровода и образование воздушных пробок после выключения топливного насоса. Предохранительный клапан (4) ограничивает давление топлива, создаваемое насосом, при возрастании его выше допустимого (0,45 - 0,6 МПа). Топливный насос включается при включении зажигания. Подача насоса составляет 130 л/ч.

Топливопровод двигателя (рис.14) служит для подвода топлива к форсункам. Он является общим для четырех форсунок.

Рис. 14. Топливопровод двигателя

1 – впускной трубопровод; 2 – форсунка; 3 – штуцер; 4 – топливопровод; 5 – регулятор давления.

В один конец топливопровода (4) ввернут штуцер (3) для подвода топлива от насоса, а на другом конце закреплен регулятор (5) давления топлива, связанный с ресивером и топливным баком. В топливопроводе двигателя одним концом закреплены форсунки (2), которые другим концом закреплены во впускном трубопроводе (1). Концы форсунок уплотнены резиновыми кольцами круглого сечения. Топливопровод (4) крепится двумя болтами к впускному трубопроводу.

Регулятор давления топлива (рис.15) поддерживает давление в топливопроводе и форсунках работающего двигателя в пределах 0,28 - 0,33 МПа, что необходимо для приготовления горючей смеси требуемого качества на всех режимах работы двигателя. Регулятор давления состоит из корпуса (1) и крышки (3), между которыми закреплена диафрагма (4) с клапаном (2). Внутренняя полость регулятора делится диафрагмой на две полости — вакуумную и топливную.

Рис. 15. Регулятор давления топлива

а – клапан закрыт; б – клапан открыт

1 – корпус; 2 – клапан; 3 – крышка; 4 – диафрагма.

Вакуумная полость находится в крышке (3) регулятора и связана с ресивером, а топливная полость — в корпусе (1) регулятора и связана с топливным баком.

При закрытии воздушной дроссельной заслонки (1) (см. рис.12) вакуум в ресивере увеличивается, клапан регулятора открывается при меньшем давлении топлива и перепускает избыточное топливо по сливному топливопроводу в топливный бак (6). При этом давление топлива в топливопроводе (2) двигателя понижается. При открытии воздушной дроссельной заслонки вакуум в ресивере уменьшается, клапан регулятора открывается уже при большем давлении топлива. В результате давление топлива в топливопроводе двигателя повышается.

Форсунка (рис.16) представляет собой электромагнитный клапан. Форсунка предназначена для впрыска дозированного количества топлива, необходимого для приготовления горючей смеси при различных режимах работы двигателя. Дозирование количества топлива зависит от длительности электрического импульса, поступающего в обмотку катушки электромагнита форсунки. Впрыск топлива форсункой синхронизирован с положением поршня в цилиндре двигателя.

Форсунка состоит из корпуса (3), крышки (6), катушки (4) электромагнита, сердечника (8) электромагнита, иглы (2) запорного клапана, корпуса (9) распылителя, насадки (1) распылителя и фильтра (5).

При работе двигателя топливо под давлением поступает в форсунку через фильтр (5) и проходит к запорному клапану, который находится в закрытом состоянии под действием пружины (7).

Рис. 16. Форсунка   1 – насадка; 2 – игла; 3, 9 – корпуса; 4 – катушка; 5 – фильтр; 6 – крышка; 7 – пружина; 8 – сердечник.

При поступлении электрического импульса в обмотку катушки (4) электромагнита возникает магнитное поле, которое притягивает сердечник (8) и вместе с ним иглу (2) запорного клапана. При этом отверстие в корпусе (9) распылителя открывается и топливо под давлением выпрыскивается в распыленном виде.

После прекращения поступления электрического импульса в обмотку катушки электромагнита магнитное поле исчезает и под действием пружины (7) сердечник (8) электромагнита и игла (2) запорного клапана возвращаются в исходное положение. Отверстие в корпусе (9) распылителя закрывается, и впрыск топлива из форсунки прекращается.

Техника безопасности при уходе за системой питания должна обязательно соблюдаться. Так, при использовании этилированного бензина необходимо быть особенно осторожным при обращении с ним, так как этот бензин очень ядовит. При заправке топливного бака, осмотре и очистке системы питания нужно не допускать попадания бензина на кожу. Если этилированный бензин попал на кожу, ее надо обмыть чистым керосином, а руки вымыть с мылом в теплой воде и вытереть насухо.

Нельзя применять этилированный бензин для мытья деталей и рук, а также засасывать бензин через шланг ртом при переливании и продувать ртом топливопроводы. Нельзя допускать работу двигателя в закрытом помещении, которое не оборудовано специальной вентиляцией. Это может вызвать отравление людей, находящихся в помещении, отработавшими газами.

При всех работах по уходу за системой питания необходимо обязательно соблюдать правила противопожарной безопасности.