Определение количества перепускаемых отработавших газов
Блок управления двигателем определяет с помощью измерителя расхода поступающую в цилиндры массу воздуха и рассчитывает соответствующее ее величине давление во впускном трубопроводе. При рециркуляции отработавших газов их масса добавляется к массе свежего воздуха и соответственно повышается давление во впускном трубопроводе. Датчик давления во впускном трубопроводе реагирует на это изменением напряжения на его выходе, которое передается на вход блока управления двигателем. По величине этого сигнала определяется суммарное количество воздуха и отработавших газов, поступающих в цилиндры двигателя. Количество перепускаемых отработавших газов определяется вычитанием количества свежего воздуха из суммарной величины. Преимуществом такого метода определения количества перепускаемых отработавших газов является возможность увеличения их доли в рабочей смеси и приближения к границе воспламеняемости смеси.
Последствия при отсутствии сигнала датчика давления во впускном трубопроводе.При выходе датчика давления во впускном трубопроводе из строя блок управления определяет количество перепускаемых газоврасчетным путем и снижает перепуск против значений, соответствующих многопараметровой характеристике.
На поводу у экологов
Авторами данной разработки стали инженеры концерна Volkswagen. По сути, они не изобрели ничего нового, а просто объединили в одном двигателе распределённый и непосредственный впрыск.
Получился этакий Франкенштейн, имеющий форсунки и во впускном коллекторе, и в самих цилиндрах, попеременно использующий то одни, то другие.
Что это нам дало? Во-первых, экологичность — моторы с комбинированной системой инжекции полностью соответствуют нормам Евро-6. Во-вторых, ещё немного понизилась прожорливость силовых агрегатов, так как топливо сгорает более рационально.
На первый взгляд, всё довольно просто, но за незатейливым названием скрывается довольно сложная система, поэтому давайте немного детальнее изучим её составляющие и принцип работы.
Датчик низкого давления топлива G410
Этот датчик установлен на трубопроводе, проложенном к насосу высокого давления. Он измеряет давление в топливной системе низкого давления, его сигнал поступает в блок управления двигателем.
Использование сигнала
По сигналу датчика производится регулирование давления топлива.
- При обычной эксплуатации давление топлива удерживается равным 4 бар,
- при пуске холодного или горячего двигателя давление топлива повышается до 5 бар.
Последствия при отсутствии сигнала датчика
При неисправном датчике давления топлива электронасос управляется по постоянному сигналу, причем давление в системе повышается.
Виды распределенного впрыска топлива
В системе распределенного впрыска топливо в каждый цилиндр впрыскивается отдельной форсункой. Существует несколько разновидностей распределённого впрыска. Различаются они по времени открытия форсунок. К примеру, в случае одновременного впрыска все форсунки открываются разом. Если форсунки открываются попарно, впрыск называется попарно-параллельным.
Связующим звеном между современной системой распределенного впрыска и карбюратором был моновпрыск — система, с управляемой компьютером единственной форсункой
Большинство современных автомобилей оснащено системами фазированного впрыска. В этой системе каждая форсунка управляется индивидуально и открывается в наиболее удачный с точки зрения заложенной в блоке управления программы момент, то есть непосредственно перед началом такта впрыска.
Как правило, в топливной системе фазированного впрыска в управляющей программе предусмотрены два дополнительных режима: прогрева и аварийный режим. В случае их задействования фазированный впрыск заменяется попарно-параллельным. Это позволяет двигателю в период прогрева работать в интенсивном режиме и на относительно высоких оборотах. В аварийном режим, в случае неисправности одного из датчиков, показания которого влияют на количество впрыскиваемого топлива, обеспечивается бесперебойная работа двигателя при разной нагрузке. Как правило, поводом для включения аварийного режима становится неисправность основного датчика, показаниями которого руководствуется блок управления при дозировке топлива, — датчика фазы или, иначе, датчика положения распределительного вала.
Последний тип распределенного впрыска — прямой впрыск, представляющий собой разновидность фазированного. В этой системе топливо впрыскивается не во впускной коллектор, а непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра.
Блок управления топливоподкачивающим электронасосом J538
Этот блок управления установлен на крышке топливного насоса, расположенной под задним сиденьем.
Назначение
Блок управления J538 служит для управления топливоподкачивающим электронасосом с регулированием давления топлива в системе на уровне 4 бар. При пуске холодного или горячего двигателя блок управления должен повышать давление топлива до 5 бар.
Последствия при отсутствии сигнала
Схема электрических соединений
G — датчик указателя запаса топливаG1 — указатель запаса топливаG6 — топливоподкачивающий электронасосJ220 — блок управления двигателемJ285 — блок управления с дисплеем в комбинации приборовJ538 — блок управления топливоподкачивающим электронасосомJ519 — блок управления бортовой сетью
«Масса» датчика уровня топлива связана с «массой» блока управления с дисплеем в комбинации приборов J285.
Частые неисправности инжектора
Так как инжектор является сложной многокомпонентной системой, со временем отдельные элементы могут выходить из строя. Главной задачей инжектора является максимально возможная эффективность сгорания топлива, которая достигается благодаря поддержанию строго определенного состава рабочей смеси топлива и воздуха.
В результате любой сбой в работе электронных датчиков приводит к дисбалансу в работе всей инжекторной системы, могут плавать обороты на холостом ходу или в движении, двигатель может троить или не заводиться, отмечается изменение цвета выхлопа и т.д. В отдельных случаях ЭБУ может перевести мотор в аварийный режим. Силовой агрегат в такой ситуации не набирает обороты, на приборной панели горит «check» и т.п.
Еще одной причиной неисправностей инжектора является загрязнение фильтрующих элементов в системе топливоподачи или самих инжекторных форсунок в результате использования бензина низкого качества. Для поддержания работоспособности топливный фильтр нужно своевременно менять. Не меньше внимания, особенно на автомобилях с пробегом более 50-70 тыс. км, заслуживает сетка-фильтр бензонасоса. Указанную сеточку бензонасоса рекомендуется менять или чистить. Также желательно один раз в несколько лет мыть топливный бак параллельно замене или очистке указанной сетки-фильтра грубой очистки топливного насоса
Отметим, что важно определять и устранять неисправность инжектора своевременно, так как сбои в его работе могут существенно ухудшить общее состояние ДВС и привести к другим поломкам. Что касается засорения топливных форсунок, в этом случае двигатель хуже заводится, теряет мощность и начинает расходовать больше топлива
Нарушение формы факела распыла топлива (особенно в моторах с прямым впрыском) приводит к локальным перегревам, детонации двигателя, прогарам клапанов и т.д.
Также форсунки могут «лить» топливо, то есть не закрываться после прекращения импульса от ЭБУ. В этом случае избытки топлива попадают в камеру сгорания, затем могут проникать в выпускную систему и в систему смазки двигателя через неплотности в местах установки поршневых колец. В таких ситуациях сильно страдает весь двигатель, так как бензин разжижает масло и смазка нагруженных деталей ухудшается. Наличие топлива в выхлопной системе выводит из строя каталитический нейтрализатор (катализатор), который очищает отработавшие газы от вредных соединений.
Для предотвращения неисправностей инжектора форсунки необходимо периодически очищать. Дело в том, что наличие фракций и примесей в бензине постепенно загрязняет инжекторы, что и снижает их производительность, а также нарушает качество распыла топлива. Почистить форсунки можно двумя способами: со снятием или прямо на машине. Процедура очистки инжекторных форсунок на автомобиле предполагает то, что через инжекторы пропускается специальная промывочная жидкость для чистки инжектора. Способ заключается в том, что от топливной рампы отсоединяется топливная магистраль, после чего вместо бензонасоса в систему начинает качать промывочную жидкость специальный компрессор вместо бензонасоса.
Еще одним вариантом чистки инжектора является очистка со снятием форсунок в ультразвуковой ванне или на специальном промывочном стенде. Что касается ультразвука, форсунки помещаются в специальный аппарат или ванну, где волновые колебания «разбивают» отложения. Промывка форсунок со снятием на стенде представляет собой процедуру, когда имитируется работа форсунок в двигателе, при этом вместо бензина через них пропускается промывочная жидкость. Отметим, что каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки, о которых можно прочитать в нашей отдельной статье о промывке форсунок.
Регулируемая по расходу топливная система
При замене блока управлениядвигателем или топливоподкачивающего электронасоса необходимо проводить операциюсогласования. При этом следуетруководствоваться указаниямипо работе с системой VAS 5051в режиме «Направленный поискнеисправностей».
Регулируемая по расходу топливная система является новой разработкой, реализованной на двигателе FSI рабочим объемом 1,4 л и мощностью 77 кВт. Производительность подкачивающего электронасоса устанавливается равной расходу топлива насосом высокого давления. Благодаря этому снижается расход электроэнергии и соответственно уменьшается расход топлива.
Плюсы и минусы распределенного впрыска топлива
Первое и основное преимущество распределенного впрыска топлива – экономичность. Кроме того, в связи с более полным сгоранием топлива за один цикл автомобили с распределенным впрыском наносят меньше вреда окружающей среде вредными выбросами. При точной дозировке топлива вероятность возникновения неожиданных сбоев в работе при экстремальных режимах (преодоление крутого подъема, например) сведена практически к нулю.
Применение распределенного впрыска продлило жизнь многим популярным автомобилям, которые были бы сняты с производства в связи с низкой топливной экономичностью
Недостаток систем распределенного впрыска в достаточно сложной и всецело зависящей от электроники конструкции. В связи с большим количеством электронных компонентов диагностика и ремонт систем распределенного впрыска возможны только в условиях профессионального сервисного центра.
Двойной впрыск при работе двигателя на полной нагрузке (двигатель FSI объемом 1,6 л и мощностью 85 кВт)
При работе двигателей с непосредственным впрыском бензина с полной нагрузкой на частотах вращения до 3000 об/мин наблюдается нежелательное неравномерное распределение смеси в цилиндрах. Двойной впрыск позволяет решить эту проблему и повысить крутящий момент на 1$3 Н·м.
Первый впрыск
Первый впрыск производится на такте впуска приблизительно за 300° до ВМТ конца сжатия. При этом впрыскивается приблизительно две трети от суммарной дозы топлива.
Второй впрыск
Оставшаяся третья часть топлива впрыскивается в начале такта сжатия. Благодаря этому снижается количество топлива, попадающего на стенки цилиндра. Повышение однородности смеси достигается за счет практически полного испарения топлива. Тем не менее в зоне свечи зажигания образуется более богатая смесь, чем на периферии камеры сгорания. Это улучшает процесс сгорания и снижает вероятность возникновения детонации.
Функциональная схема системы электрооборудования
F — выключатель сигнала торможенияF36 — выключатель на педали сцепленияF47 — выключатель системы регулирования скорости на педали тормозаG — датчик указателя запаса топливаG1 — указатель запаса топливаG6 — топливоподкачивающий электронасосG28 — датчик частоты вращения коленчатого валаG39 — датчик кислородаG40 — датчик ХоллаG42 — датчик температуры воздуха во впускном трубопроводеG61 — датчик детонации 1G62 — датчик температуры охлаждающей жидкостиG71 — датчик давления воздуха во впускном трубопроводеG79 — датчик положения педали акселератораG83 — датчик температуры охлаждающей жидкости на выходе из радиатораG185 — датчик 2 положения педали акселератораG186 — электропривод дроссельной заслонкиG187 — датчик 1 положения дроссельной заслонкиG188 — датчик 2 положения дроссельной заслонкиG212 — потенциометрический датчик положения клапана рециркуляции отработавших газовG235 — датчик 1 температуры отработавших газовG336 — потенциометрический датчик положения впускной заслонкиG247 — датчик высокого давления топливаG294 — датчик давления в магистрали усилителя тормозного приводаG295 — датчик оксидов азотаG299 — датчик 2 температуры воздуха во впускном трубопроводеG410 — датчик низкого давления топливаJ220 — блок управления системы MotronicJ285 — блок управления с индикатором в комбинации приборовJ338 — блок управления дроссельной заслонкойJ271 — реле в цепи питания системы MotronicJ519 — блок управления бортовой сетьюJ533 — диагностический интерфейс сопряжения шин данныхJ538 — блок управления топливоподкачивающим насосомJ583 — блок управления датчиком оксидов азотаN18 — клапан управления рециркуляцией отработавших газовN30-N33 — форсунки цилиндров 1 — 4N70 — модуль зажигания цилиндра 1 N80 — электромагнитный клапан 1 продувки адсорбера N127 — модуль зажигания цилиндра 2 N276 — клапан регулирования давления топливаN291 — модуль зажигания цилиндра 3N292 — модуль зажигания цилиндра 4N316 — клапан управления впускными заслонкамиP — наконечники свечей зажиганияQ — свечи зажиганияZ19 — элемент обогревателя датчика кислородаZ44 — элемент обогревателя датчика оксидов азота
1 кабель K/W2 включение отопителя3 выключатель системы регулирования скорости4 клемма DFM генератора5 первая ступень вентилятора6 вторая ступень вентилятора
Впрыск топлива.
Топливо впрыскивается в последней трети такта сжатия. Впрыск начинается приблизительно за 60° и заканчивается приблизительно за 45° до в. м. т. такта сжатия. Начало впрыска оказывает значительное влияние на расположение облачка смесиотносительно свечи зажигания.
Топливо впрыскивается в направлении топливной выемки в поршне. Желаемые размеры облачка смеси достигаются подбором геометрических параметров форсунки.
Специальная форма топливной выемки и движение поршня к в. м. т. способствуют отклонению движения капель топлива к свечезажигания. Это движение топлива поддерживается вихревым движением воздуха. В процессе движения к свече зажиганиятопливо смешивается с поступившим в цилиндр воздухом.
Системы питания дизельных двигателей
И дизельные системы модернизируются. Если раннее она была механической, то сейчас и дизеля оснащаются электронным управлением. В ней используются те же датчики и блок управления, что и в бензиновом моторе.
Сейчас на автомобилях применяется три типа дизельных впрысков:
- С распределительным ТНВД.
- Common Rail.
- Насос-форсунки.
Как и в бензиновых моторах, конструкция дизельного впрыска состоит из исполнительной и управляющей частей.
Многие элементы исполнительной части те же, что и у инжекторов – бак, топливопроводы, фильтрующие элементы. Но есть и узлы, которые не встречаются на бензиновых моторах – топливоподкачивающий насос, ТНВД, магистрали для транспортировки топлива под высоким давлением.
В механических системах дизелей применялись рядные ТНВД, у которых давление топлива для каждой форсунки создавала своя отдельная плунжерная пара. Такие насосы отличались высокой надежностью, но были громоздкими. Момент впрыска и количество впрыскиваемого дизтоплива регулировалось насосом.
В двигателях, оснащаемых распределительным ТНВД, в конструкции насоса используется только одна плунжерная пара, которая качает топливо для форсунок. Этот узел отличается компактными размерами, но ресурс его ниже, чем рядных. Применяется такая система только на легковом автотранспорте.
Common Rail считается одной из самых эффективных дизельных систем впрыска двигателя. Общая концепция ее во многом позаимствована у инжектора с раздельной подачей.
В таком дизеле моментом начала подачи и количеством топлива «заведует» электронная составляющая. Задача насоса высокого давления — только нагнетание дизтоплива и создание высокого давления. Причем дизтопливо подается не сразу на форсунки, а в рампу, соединяющую форсунки.
Насос-форсунки – еще один тип дизельного впрыска. В этой конструкции ТНВД отсутствует, а плунжерные пары, создающие давление дизтоплива, входят в устройство форсунок. Такое конструктивное решение позволяет создавать самые высокие значения давления топлива среди существующих разновидностей впрыска на дизельных агрегатах.
Напоследок отметим, что здесь приводится информация по видам впрыска двигателей обобщенно. Чтобы разобраться с конструкцией и особенностями указанных типов, их рассматривают по отдельности.
Отличие двигателя FSI от обыкновенного бензинового двигателя
Что же изменилось в обычном бензиновом моторе, что он стал называться FSI? Есть несколько таких моментов, которые стали отличительными:
- В обычном моторе топливо поступает в поршни через коллектор впуска. В новомодном агрегате топливная масса оказывается сразу в камере сгорания.
- Улучшенные свойства топлива в цилиндрах обеспечивается за счёт наличия форсунок с шестью отверстиями, которые эффективнее распределяют горючую массу по камере сгорания.
- Высокая разгонная динамика характерна для нового изобретения.
- Сниженные выбросы вредных продуктов, в частности, углекислого газа.
- Моторы ФСИ также отличаются от своего прародителя уменьшенным расходом топлива.
Отличия существенные и весомые, что объясняет популярность и востребованность новой модели бензиновых агрегатов.
