|
СХЕМЫ---->
СХЕМЫ АВТОЭЛЕКТРОНИКИ статьи № 1-50
МОДИФИКАЦИИ СИСТЕМ ВПРЫСКА ГРУППЫ L
Д.Соснин
Все известные системы впрыска бензина группы "L" имеют общий прототип-систему "L-Jetronic". Она является базовым вариантом для систем, в которых реализуется распределенный по цилиндрам импульсный впрыск бензина на впускные клапана всасывающего коллектора. Различные модификации систем впрыска в группе "L" сводятся к усовершенствованию составных компонентов прототипа, но принцип формирования впрыска остается без изменений (Lade- отмеренными порциями). Рассмотрению различных модификаций систем впрыска группы "L" посвящена данная статья.
Упрощение подсистемы топливоподачи
• Наряду с описанными ранее вариантами конструктивного исполнения подсистемы топливоподачи с длинным топливным кольцом [1, 2], в системах впрыска группы "L" применяется и короткая бензомагистраль. На рис. 1 показаны обе модификации.
• Исключением длинной медной трубки из обратной бензомагистрали (ОБМ) достигается снижение себестоимости системы впрыска, а также упрощается ее конструкция. Главные недостатки такого упрощения - появляется возможность образования бензиновых паровых пробок в топливном коллекторе (в бензиновой рампе) и в рабочих клапанных форсунках, а также исключается возможность охлаждения компонентов системы впрыска быстроподвижным потоком бензина.
Подсистема топливоподачи с коротким бензиновым кольцом применяется на недорогих легковых автомобилях и микроавтобусах.
Усовершенствование электрических и электронных схем управления
• Системы группы "L" с усовершенствованной электроникой получили наименование "LE-Jetronic" (E-Elektronic).
Механические и гидравлические устройства остались без изменений. Между системами "L" и "LE" имеются следующие различия:
1. Число контактов в разъеме ЭБУ уменьшено с 35 до 25.
2. Изменена схема управления пуском холодного двигателя (реле бензонасоса и реле пуска заменены электронной схемой управления).
3. Рабочие клапанные форсунки управляются магнитным соленоидом, обмотка которого выполнена не медным, а латунным проводом. Омическое сопротивление обмотки увеличилось с 2,4 до 12 Ом, что позволило исключить из схемы управления форсунками дополнительные резисторы.
4. Из потенциометрического датчика в расходомере воздуха исключена контактная пара выключения электробензонасоса при неработающем ДВС. Число контактов в разъеме расходомера уменьшилось с 7 до 5.
Устройство расходомера воздуха для систем группы "L" показано на рис. 2.
• Система "LE2-Jetronic" отличается от системы "LE" отсутствием пусковой форсунки, за счет этого запуск ДВС стал более надежным и экономичным, так как обогащение ТВ-смеси стало управляться через рабочие форсунки. Упростилась конструкция впускного коллектора.
• Система "LE3-Jetronic" в отличие от системы "LE" имеет в своем составе микро-ЭВМ, которая работает в цифровых кодах и конструктивно помещена в
электронный блок управления (ЭБУ) впрыском. Сам ЭБУ установлен на расходомере воздуха. Функции ЭБУ значительно расширены. Применено программное управление по трехмерной характеристике впрыска (ТХВ).
Введена коррекция продолжительности впрыска бензина с учетом колебаний напряжения в бортсети автомобиля, а также защита ЭБУ от ложных сигналов. На впускном кол лекторе системы "LE3" установлены пусковая форсунка и клапан дополнительной подачи воздуха.
• Система "LE4-Jetronic" является дальнейшим усовершенствованием системы "LE3", которое сводится к исключению пусковой форсунки, термореле времени и клапана дополнительной подачи воздуха.
Модернизация
воздухометрической подсистемы
Во всех системах впрыска бензина, начиная от механической ("K-Jetronic") и кончая электронноуправляемыми ("LE-Jetronic"), в воздухометрической подсистеме используются различные расходомеры воздуха.
• Принцип действия любого расходомера основан на парусном воздействии воздушного потока на измерительную заслонку расходомера, которую иногда называют "ротаметром". При определенной конфигурации воздушного диффузора расходомера степень углового перемещения ротаметра линейно зависит от объема воздушного потока, прошедшего через диффузор. Это перемещение и является мерой количества воздуха, впущенного в цилиндры ДВС.
В механической системе "K-Jetronic" перемещение измерительной заслонки расходомера посредством рычагов передается на золотниковый поршень в дозаторе-распределителе, чем обеспечивается образование топливо-воздушной смеси (ТВ-смеси) в нужной пропорции. В системах с электронным управлением впрыском ("KE", "L", "LE") перемещение ротаметра с помощью ползункового потенциометра преобразуется в аналоговый электрический сигнал, который поступает в ЭБУ.
Расходомеры воздуха являются далеко не совершенными измерителями для систем впрыска. Дело в том, что при образовании ТВ-смеси в расчет берется не объем, а масса воздуха. Как следствие, система впрыска бензина, в которой используется расходомер, дооборудуется рядом дополнительных датчиков — атмосферного давления, влажности и температуры воздуха на впуске. Это усложняет систему, погрешность информационных преобразований возрастает.
• Система "LH-Jetronic" и ее модификации существенно отличаются от всех систем с расходомером воздуха. Здесь применен совершенно иной принцип измерения количества воздуха на впуске. Индекс "Н" (от нем. Hauch — дуновение ветра) указывает на это обстоятельство. В системе используется термоанемометрический способ измерения массы воздуха (от греч. anemos — ветер), при котором дополнительные измерения (температуры, влажности, давления) не требуются.
• Термоанемометрический измеритель количества воздуха в отличие от расходомеров называется массметром. Принцип действия массметра основан на контроле степени охлаждения нагретого тела, которое помещено в поток всасываемого воздуха. Нагреваемое тело выполнено в виде тонкой проволочки из платины,по которой пропускается электрический ток. Охлаждение воздухом компенсируется увеличением тока подогрева, при этом степень изменения тока, которую легко измерить, несет информацию о массовом количестве воздуха, пропущенного через массметр.
На рис. 3 показаны устройство и электрическая схема термометрического массметра.
Как видно из рисунка, вся масса воздуха, всасываемого в цилиндры ДВС, пропускается через внутреннюю полость массметра. На пути воздушного потока установлены два "плеча" электрического измерительного (балансного) моста, одно из которых — термокомпенсатор RK, а другое — платиновая нить Rн одну диагональ моста включен "вход", а в другую "выход" операционного усилителя ОУ, собранного на микросхеме. Мост с помощью резисторов и операционного усилителя сбалансирован под данную температуру всасываемого воздуха таким образом, что ток Iн подогрева платиновой нити обеспечивает постоянную разность температур между компенсатором Rк и нитью Rн (дельтаT=150С=const). При этом падение напряжения Us на резисторе R3 является информационным сигналом о массе пропущенного воздуха в единицу времени (Qв=[кг/ч]). Как только скорость воздушного потока или его плотность изменятся (т.е. изменится интенсивность теплообмена между нитью и потоком воздуха), электрическое сопротивление платиновой нити также соответственно изменится (увеличится при падении интенсивности или уменьшится при ее росте). Произойдет кратковременная разбалансировка электрического измерительного моста, которую тут же восстановит операционный усилитель ОУ (произойдет корректировка тока Iн нагрева под новые условия всасывания воздуха). Изменившемуся значению тока подогрева будет отвечать новое значение напряжения
Us на резисторе R3. Так как интенсивность теплообмена на поверхности платиновой нити с потоком воздуха несет информацию о массе воздуха, прошедшего в единицу времени через тепловую зону нити, то сигнал Uc(В) с массметра есть искомая информация для ЭБУ
[Us=f(Qв)].
• Электронный блок управления (ЭБУ) системы "LH-Jetronic" по информационному обеспечению аналогичен блоку системы "LE4" и конструктивно является самостоятельным узлом, который помещен в герметичный литой кожух. Как и большинство систем впрыска бензина группы "L", система "LH" оборудована регулятором давления (РД) топлива в бензиновой рампе, а сам регулятор- вакуумной камерой для поддержания давления топлива постоянным при одинаковых нагрузках ДВС (вакуумная камера РД соединена воздушным шлангом с задроссельной зоной впускного коллектора).
• Помимо термоанемометрических массметров разработаны и применяются ультразвуковые и вихревые измерители массы воздуха. Всем массметрам присущи общие недостатки — высокая стоимость изделия при недостаточно высокой наработке на отказ.
• Система "D-Jetronic" относится к системам впрыска группы "L". Специфика этой системы состоит в том, что в ней отсутствует какой-либо измеритель количества всасываемого воздуха. Это делает систему недорогой. Требуемую информацию получают опосредованно, путем обработки в ЭБУ сигналов от ряда входных датчиков: температуры, частоты вращения и нагрузки ДВС, а также положения дроссель
ной заслонки. Система имеет микро-ЭВМ в ЭБУ и, так же как система "LE3", работает по программе, заложенной в ТХВ.
Системы впрыска бензина группы "М"
В последние годы электронную систему управления впрыском топлива на бензиновых двигателях объединяют с электронной автоматикой электроискрового зажигания. Объединенные в единое целое две электронных системы управления принято называть комплексной электронной системой автоматического управления двигателем (ЭСАУ-Д). Объединение реализуется на уровне электронных схем и их входной периферии. К выходным (исполнительным) устройствам систем впрыска и зажигания интеграция прямого отношения не имеет. В лучшем случае в единый электронный блок (в контроллер) комплексной ЭСАУ-Д вносятся электронные схемы выходных коммутаторов зажигания, но катушки (или трансформаторы) зажигания и свечи зажигания в конструкцию контроллера ЭСАУ-Д не включаются. То же самое относится и к выходной периферии для системы впрыска бензина, которая по составу компонентов аналогична системе впрыска группы "L".
• На базе объединения различных систем впрыска и зажигания в единую ЭСАУ-Д фирмой BOSCH разработан ряд комплексных систем управления под общим названием "Motronic": "Mono-Motronic"; "Motronic 1.1-1.3"; "Motronic 1.7"; "Motronic 3.1-3.2"; "Motronic 5.4"; "ME-Motronic". Эти системы составляют группу "М". За исключением системы "Mono-Motronic" (подробно описана в [2]), все остальные системы группы "М" созданы с использованием систем впрыска бензина группы "L": в "М 1.1" и "М 1.2" интегрирована система "L-Jetronic"; в "М 1.3" и "М
1.7" — "LE-Jetronic"; в "М 3.1" и "М 3.2" —
"LH-Jetronic"; в "М 5.4" — "LH4"; в "МЕ-М" —
"LE2-Jetronic".
Системы зажигания (СЗ) в ЭСАУ "Motronic" самые разнообразные, начиная от СЗ с механическим датчиком-распределителем и кончая СЗ с индивидуальными катушками зажигания для каждого цилиндра ДВС в отдельности.
• На рис. 4 в качестве примера реализации ЭСАУ "Motronic" представлена функциональная схема комплексной системы управления
"Motronic M3.2" со всеми компонентами (устанавливается на автомобилях AUDI.A4 с 4-х цилиндровым двигателем 1.8-5V.ADR после 1995 г.).
Интересным новшеством, которое впервые применено в системе "Motronic M3.2", является блок управления дроссельной заслонкой с реверсным электросервоприводом (на рис. 4 поз: ДПД, ДПР, ДХХ, РПД). В этом блоке отсутствуют обводной (байпасный) канал с клапаном дополнительной подачи воздуха, которые широко применяются в ранних модификациях систем впрыска бензина. Здесь дополнительный воздух для управления частотой вращения двигателя на холостом ходу подается непосредственно через диффузор дроссельной заслонки (ДЗ), степень открытия которой автоматически контролируется и управляется от ЭБУ.
Благодаря этому подсисте ма стабилизации оборотов холостого хода (ХХ) стала более устойчивой при любых изменениях условий работы двигателя, уменьшилась вероятность попадания недозированного воздуха во впускной коллектор, понизился расход топлива на ХХ, уменьшилось количество вредных компонентов в выхлопных отработавших газах.
На рис. 5 показано устройство блока управления дроссельной заслонкой.
Помимо механических устройств управления в этом блоке установлено три электрических: контактный датчик 2 закрытого состояния ДЗ (датчик — ДХХ), потенциометр 1 положения дроссельной заслонки (датчик положения дросселя ДПД) и потенциометр 3 регулятора ДЗ (датчик положения регулятора ДПР). Эти три датчика "следят" за положением дроссельной заслонки и за положением регулятора ДЗ и формируют информацию для ЭБУ в виде аналоговых электрических сигналов. При этом, как только дроссельная заслонка попадает в исходное (краевое) положение, срабатывает датчик холостого хода (ДХХ) и ЭБУ
включает в работу электросервопривод регулятора положения дросселя (РПД).
Электросервопривод оснащен микродвигателем 13 постоянного тока (с реверсом), вал б которого через понижающий редуктор 7 соединен с поворотным барабаном 4 регулятора ДЗ. Сам поворотный барабан установлен на оси 11 дроссельной заслонки 12 таким образом, что имеется возможность прокручивания оси ДЗ внутри барабана. Таким способом обеспечивается "развязка" между двумя потенциометрами (регулятора и дросселей заслонки).
• Новая конструкция блока управления дроссельной заслонкой позволяет значительно расширить функции акселератора (педали газа):
1. Педаль газа "мягко" связана с дроссельной заслонкой тросом Боудена, т.е. при быстром отпускании педали дроссельная заслонка сразу не закрывается, а попадает под управление регулятором ДЗ. Регулятор через поворотный барабан принимает на себя дроссельную заслонку и плавно опускает ее в регулируемое положение для холостых оборотов.
2. Холостые обороты двигателя не зависят от положения педали газа, а постоянно корректируются регулятором ДЗ с помощью ЭБУ под изменения нагрузки и температуры двигателя. Чувствительность регулятора ДЗ на изменение частоты вращения коленвала ДВС ± 10 мин—1.
3. Если ток управления электросервоприводом ДЗ (сигнал от ЭБУ к регулятору ДЗ) значительно ниже нормы (или равен нулю), то возвратная пружина 5 переводит дроссельную заслонку в нерегулируемое положение (до упора в установочный болт).
В заключение на рис. б представлена электрическая схема
системы "Motronic M3.2", которая полностью отвечает функциональной схеме, показанной на рис. 4.
Литература
1. Д.Соснин. Системы впрыска топлива для бензиновых двигателей. — Ремонт & Сервис, 2000, № 2, с. 51.
2. Д.Соснин. Система впрыска "Mono-Motronic". — Ремонт & Сервис, № 3, с. 50.
|
