SISTEME DE INJECȚIE DE SIGURANȚĂ PENTRU MOTOARE CU PETROL
Începem să publicăm articole despre sistemele moderne de injecție a combustibililor pentru motoare cu combustie internă pe benzină.
1. Observații preliminare
Alimentarea cu combustibil a motoarelor pe benzină pe autoturismele moderne se realizează prin utilizarea sistemelor de injecție. Aceste sisteme sunt împărțite în cinci grupe principale conform principiului acțiunii (Figura 1): K, Mono, L, M, D.
2. Avantajele sistemelor de injecție
Amestecul combustibil-aer (amestec TV) este furnizat de la carburator la cilindrii motorului cu combustie internă (ICE) de-a lungul conductelor lungi ale galeriei de admisie. Lungimea acestor conducte la cilindrii diferiți nu este aceeași, iar în colector există o încălzire inegală a pereților, chiar și pe un motor complet încălzit (figura 2).
Aceasta conduce la faptul că, din amestecul omogen de televiziune creat în carburator, se formează diferite încărcături de combustibil-aer în diferite cilindri ale ICE. În consecință, motorul nu oferă puterea calculată, cuplul este pierdut, consumul de combustibil și cantitatea de substanțe nocive din gazele de eșapament cresc.
Este foarte dificil să combatem acest fenomen în motoarele cu carburatoare. De asemenea, trebuie remarcat faptul că carburatorul modern funcționează pe principiul atomizării, în care pulverizarea benzinei are loc în jetul de aer aspirat în cilindri. În acest caz se formează picături suficient de mari de combustibil (fig.3a),
care nu oferă un amestec bun de benzină și aer. Amestecarea slabă și picăturile mari facilitează așezarea benzinei pe pereții galeriei de admisie și pe pereții cilindrilor în timpul admisiei amestecului TV. Dar forțat pulverizarea benzinei sub presiune prin duza injectorului de combustibil calibrat al particulei poate fi mult mai mici în comparație cu spray de combustibil în timpul nebulizare (Fig. 3b). În mod eficient, benzina este pulverizată cu o grindă îngustă sub presiune înaltă (Figura 3, c).
Se constată că atunci când se pulverizează benzina pe particule cu un diametru mai mic de 15 μm, amestecarea cu oxigen a aerului nu are loc ca o cântărire a particulelor, ci la un nivel molecular. Acest lucru face ca amestecul TV să fie mai rezistent la schimbările de temperatură și presiune din cilindru și conductele lungi ale galeriei de admisie, ceea ce contribuie la arderea sa mai completă.
Astfel sa născut ideea de a inlocui inerției mecanice de pulverizare duze carburator inertialess centrală a duzei de injecție (FVC), care se deschide pentru un timp predeterminat de semnalul de impulsuri electrice de la unitatea de control de automatizare electronic. În acest caz, în afară de atomizare calitativă și amestecarea eficientă a combustibilului cu aerul, este ușor să se obțină o precizie mai mare de dozare în amestecurile de televiziune în toate modurile posibile de ICE.
Astfel, datorită utilizării unui sistem de injecție a combustibilului cu injecție de benzină, motoarele autoturismelor moderne nu au dezavantajele menționate mai sus inerente motoarelor cu carburator, adică ele sunt mai economice, au o putere specifică mai mare, mențin un cuplu constante într-o gamă largă de viteze de rotație, iar emisia de substanțe nocive în atmosferă cu gazele de eșapament este minimă.
3. Sistemul de injectare a benzinei "Mono-Jetronic"
Pentru prima dată, sistemul central de injecție cu pulsuri unice pentru motoarele pe benzină pentru autoturisme a fost dezvoltat de BOSCH în 1975. Acest sistem a fost numit "Mono-Jetronic" (Monojet - singur jet) și a fost instalat pe o mașină "Volkswagen".
În Fig. 4 prezintă unitatea centrală de injectare a sistemului "Mono-Jetronic". Din figură se poate observa că duza de injecție centrală (CFV) este montată pe un colector de admisie standard în locul unui carburator convențional.
Dar, spre deosebire de carburatorul, în care amestecul automat este realizat prin control mecanic, în mono-sistemul de injectare se utilizează un control pur electronic.
În Fig. 5 prezintă o diagramă funcțională simplificată a sistemului "Mono-Jetronic".
Unitatea de comandă electronică (ECU) funcționează de la senzorii de intrare 1-7, care stabilesc starea curentă și modul de funcționare al motorului. Prin combinarea semnalelor de la acești senzori și prin utilizarea informațiilor din caracteristica tridimensională de injecție, ECU calculează începutul și durata stării deschise a injectorului central 15.
Pe baza datelor calculate în calculator generat de control semnal S electro pentru SVI. Acest semnal acționează asupra bobinei 8 injectorului solenoid magnetic, ventilul de închidere 11 care este deschis și prin duza de pulverizare 12 este forțat sub presiunea gazului de 1,1 bari în conducta de alimentare cu combustibil 19 este pulverizată în colectorul de admisie, prin supapa 14 deschisă.
Pentru având în vedere mărimea diafragmei și calibrat secțiune accelerației transversale a duzei de pulverizare în cantitatea de cilindru cu aer în masă transmisă definită prin gradul de deschidere a supapei de accelerație și cantitatea de masă injectată într-un flux de aer de benzină - durata stare deschisă a injectorului și de rapel (funcționare) presiunea în conducta de alimentare cu combustibil 19.
• Pentru a ars complet benzină și masa cea mai eficientă de benzină și aer amestec în televizor ar trebui să fie într-un raport bine definit de 1 / 14,7 (pentru o benzină cu cifră octanică ridicată). O astfel de relație se numește stoichiometric și corespunde unui factor de aer în exces egal cu unitatea. Coeficientul a = Mg / M0, unde M0 - cantitatea masei de aer teoretic necesară pentru arderea completă a porțiunii de combustibil, iar masa de aer MD de fapt ars.
Prin urmare, este clar că în orice sistem de injecție a combustibilului, trebuie să existe în mod necesar un metru de masă de aer admis în cilindrii motorului în timpul aspirației.
• Sistemul „Mono-Jetronic“ masa de aer se calculează în ECU în conformitate cu indicațiile din cei doi senzori (a se vedea figura 4 ..) ale temperaturii aerului de admisie (DTV) și poziția clapetei de accelerație (DAP). Per vy situat direct în calea fluxului de aer în partea superioară a injectorului central și este un termistor in miniatura este un semiconductor, iar al doilea rezistor este un potențiometru al cărui cursor plantat pe axa de rotație (ETC) accelerației.
Deoarece poziția unghiulară specifică a plăcii de accelerație corespunde unei cantități volumetrice strict definite a aerului transmis, potențiometrul de accelerație servește ca un debitmetru de aer. În sistemul "Mono-Jetronic" este de asemenea un senzor de încărcare a motorului.
Dar masa aerului de admisie depinde în mare măsură de temperatură. Aerul rece este mai dens, ceea ce înseamnă mai greu. Pe măsură ce crește temperatura, densitatea aerului și masa acestuia scad. Efectul temperaturii este luat în considerare de senzorul DTV.
Senzor DTV temperatura aerului de admisie ca semiconductori termistor cu coeficient de temperatură negativ de rezistență, se modifică valoarea rezistivității de la 10 ohmi la 2,5 atunci când se schimbă temperatura de la -30 la + 20 ° C Semnalul senzorului DTV este utilizat numai în acest interval de temperatură. În acest caz, durata de bază a injecției de benzină este ajustată cu ajutorul calculatorului în intervalul de 20 0%. Dacă temperatura aerului de admisie este mai mare de + 20 ° C, semnalul de la senzorul DTV este blocat în computer și senzorul nu este utilizat.
Semnalele de la senzorii de poziție a clapetei (DAP) și temperatura de admisie a aerului (DTV) în cazul unor defecțiuni în semnale ECU duplicat al senzorului de viteză de rotație (DOD) și temperatura lichidului de răcire (DTD) a motorului.
• volumul de aer calculat la ECU, iar semnalul de turație a motorului, care vine de la senzorul de viteză al sistemului de aprindere, determină necesar (de bază), durata stării deschise a duzei de injecție centrală.
Deoarece Pm presiune bretele în conducta de alimentare cu combustibil (PBM) este constantă (pentru „Mono-Jetronic“ 1. Pm = 1,1 bari) și capacitatea duzei de transfer dat secțiune transversală totală a orificiilor de duze de pulverizare, în timp ce starea deschisă a injectorului este determină în mod unic cantitatea de benzină injectată . calendarul de injecție (în Fig. 5 semnal UHF de la senzor) este dat de obicei simultan cu semnalul de aprindere a amestecului TV prin sistemul de aprindere (180 ° de rotație a arborelui cotit DIC).
Astfel, atunci când procesul de control electronic al amestecării de dozare de înaltă precizie a cantității de combustibil injectat în masa aerului măsurată este o problemă rezolvată ușor, și, în cele din urmă, precizia de dozare nu este determinată de automatizare electronică și precizia de fabricație și senzorii de intrare fiabile funcțional și duza de injecție.
• În Fig. 6 prezintă partea principală a sistemului "Mono-Jetronic" - injectorul central de injecție (CFV).
Duză de injecție centrală este o supapă de gaz, care este deschisă printr-un impuls electric provenit de la unitatea de comandă electronică. În acest scop, duza 8 are un solenoid electromagnetic cu un poanson magnetic mobil 14. Problema principală în crearea unei valve de injecție în impulsuri este necesitatea de a asigura acționarea viteză mare a dispozitivului de blocare 9 ca o supapă de deschidere și închidere. Soluția este realizată printr-un miez magnetic în relief a solenoidului, creșterea curentului în semnalul de control al impulsului, selectarea elasticității arcului de revenire 13, iar suprafețele suprapuse pentru a forma duza de pulverizare 10.
duzei injectorului (Fig. 6a) este proiectat ca un tubilor soclu capilar, numărul care nu este de obicei mai mic de șase. Unghiul din partea de sus a clopotului este dat de deschiderea jetului de injecție, care are forma unei pâlnii. Cu această formă, jetul de benzină nu se încadrează pe clapeta de accelerație, chiar și cu deschiderea mică, dar zboară prin două crescente subțiri ale deschiderii de deschidere.
Sistem de ajutaj central „Mono-Jetronic“ asigură în mod fiabil durată minimă stare deschisă a duzei de pulverizare Nogo 11 pentru 1 ± 0,1 ms. Pentru o astfel de perioadă și la o presiune de funcționare de 1 bar, se injectează aproximativ un miligram de benzină prin duza de pulverizare cu o suprafață de 0,08 mm2. Aceasta corespunde unui consum de carburant de 4 l / h la o turație minimă (600 rpm) a motorului încălzit. La pornirea și încălzirea motorului rece, duza se deschide mai mult timp (până la 5,7 ms). Pe de altă parte, durata maximă a injecției de carburant în motorul este cald (starea deschisă a duzei) este limitată de o frecvență de limitare a rotației motorului arborelui cotit cu ardere internă (6500. 7000 min-1) în modul full-pedalei de accelerație, și nu poate fi mai mare de 4 ms. În acest caz, frecvența ceasului de funcționare a injectorului dispozitivului de blocare la ralanti cel puțin 20 Hz și la sarcină maximă - nu mai mult de 200. 230 Hz.
• Cu atenție deosebită, senzorul pentru poziția accelerației accelerației (potențiometru de accelerație) prezentat în Fig. 7. Sensibilitatea sa la rotirea motorului trebuie să îndeplinească cerința de ± 0,5 unghiuri de rotație a axei clapetei de accelerație 13. Prin poziție strictă unghiulară a axei clapetei definite de cele două moduri de funcționare a motorului de pornire: modul inactiv (3 ± 0,5 °) și sarcină maximă (72,5 ± 0,5 °).
Pentru a asigura o precizie și o fiabilitate ridicată, căile de rezistență ale potențiometrului, dintre care patru sunt incluse în schema prezentată în Fig. 7, b, iar axa cursorului potențiometrului (motorul cu două contacte) este reglată într-un rulment alunecător antiderapant Teflon.
Potențiometrul și computerul sunt interconectate printr-un cablu cu patru fire prin conector. Pentru a îmbunătăți fiabilitatea conexiunilor, contactele din conector și din cipul potențiometrului sunt aurite. Pins 1 și 5 sunt folosite pentru a furniza tensiunea de referință este de 5 ± 0,01 VA Pins 1 și 2 - pentru îndepărtarea tensiunii semnalului prin pornirea unghiului de accelerație de la 0 la 24 ° (0. 30 - mers în gol; 3. 24 ° - mod de încărcare redusă a motorului). Pins 1 și 4 - pentru a elimina tensiunea de semnal prin pornirea unghiul accelerației de 18-90 ° (18 ° 72,5 - sarcini medii Mode, 72.5 90 °. - starea completa a motorului de sarcină).
Tensiunea de semnal de la potențiometrul accelerației este utilizată suplimentar:
pentru îmbogățirea amestecului TV în timpul accelerației automobilului (se înregistrează viteza de schimbare a semnalului de la potențiometru);
pentru a îmbogăți amestecul TV în modul de încărcare maximă (valoarea semnalului de la potențiometru după 72,5 ° de oscilație a clapetei de accelerație este înregistrată în direcția creșterii);
pentru a opri injecția de combustibil în modul depășire (semnalul potențiometru înregistrat în cazul în care starea deschisă a unghiului clapetei de accelerație este mai mică de 3 ° Frecvența de rotație a motorului W controlate simultan :. dacă W> 2100 min 1, atunci alimentarea cu combustibil este oprită și restaurată din nou când W 1) , atunci concentrația de oxigen din gazele de eșapament este puțin mai mare decât concentrația nominală (pentru a = 1). Senzorul CD-ului produce o tensiune scăzută (aproximativ 0,1 V), iar ECU-ul ajustează durata injecției de benzină spre această creștere prin acest semnal. Coeficientul a se apropie din nou de unitate. Când motorul funcționează pe un amestec bogat, senzorul de oxigen produce o tensiune de aproximativ 0,9 V și funcționează în ordine inversă.
Este interesant de observat că senzorul de oxigen participă la procesul de formare a amestecului numai în modurile de funcționare a motorului, la care îmbogățirea amestecului de TB este limitată de o valoare de> 0,9. Acestea sunt moduri precum sarcina la viteză mică și medie și ralanti pe motorul încălzit. În caz contrar, senzorul KD este deconectat (blocat) în computer și compoziția amestecului TV nu este corectată pentru concentrația de oxigen din gazele de eșapament. Acest lucru are loc, de exemplu, în modurile de pornire și încălzire a motorului rece și a modurilor forțate (accelerație și sarcină maximă). În aceste moduri este necesară o îmbogățire considerabilă a amestecului TV și, prin urmare, funcționarea senzorului de oxigen ("presarea" coeficientului a la unitate) este inacceptabilă aici.
• În Fig. 10 prezintă schema funcțională a sistemului de injecție "Mono-Jetronic" cu toate componentele sale componente.
Orice sistem de injecție din subsistemul de alimentare cu combustibil conține în mod necesar un inel superior închis, care pornește de la rezervorul de gaz și se termină acolo. Acestea includ: rezervorul de combustibil BB elektrobenzonasos Ibn, fin distribuitor filtru combustibil FTOT RT combustibil (Sistem „Mono-Jetronic“ - un injector central) și RD regulator de presiune, care lucrează pe principiul a supapei de purjare când se depășește o presiune de funcționare predeterminată, în inelul închis (pentru sistemul "Mono-Jetronic" 1. 1,1 bari).
Un inel de carburant închis are trei funcții:
• cu ajutorul regulatorului de presiune menține presiunea de lucru constantă necesară pentru distribuitorul de combustibil;
• utilizarea unui regulator de presiune cu membrană cu arc reține o presiune reziduală (0,5 bari) după oprirea motorului, prin care nu este permisă formarea de abur și pungile de aer din conductele de combustibil când motorul se răcește;
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: