Электрооборудование автомобилей Учебник для ВУЗов. Страница 2

1.75-3,5/1200
4.75-6.5/1700
0-2,5/0,011
3.5-6/0.013
9.5-12/0,023
9.5-12/0,024
электродами крышки. Крышки таких распределителей изготавливают из специальной высоковольтной пластмассы на основе полибутилентерефталатов.
Возможно исполнение распределителя как неотъемного элемента конструкции самого двигателя, В этом случае ротор закрепляется непосредственно на распределительном валу.
6.5.3. Свечи зажигания
Свеча зажигания должна обеспечивать гарантированное воспламенение рабочей смеси в цилиндрах двигателя при подаче на нее высокого напряжения. Расположение свечи в головке блока цилиндров и частично в камере сгорания создает чрезвычайно напряженные условия ее работы.
При работе двигателя температура в камере сгорания колеблется от 70 до 250СТС, максимальное давление достигает 5-6 МПа, напряжение на свече достигает 20 кВ. Это накладывает отпечаток на конструкцию свечи. Первоначально выпускавшиеся отечественные свечи были разборной конструкции, в настоящее время выпускаются только неразборные свечи (рис. 6.15, а).
Корпус свечи представляет собой полую резьбовую конструкцию с головкой под шестигранный ключ. Внутри корпуса располагается керамический изолятор, выполненный из уралита, борко-рунда, синоксаля, хелумина или других материалов, обладающих высокой температурной, электрической и механической стойкостью. Изолятор должен выдерживать напряжение не менее 30 кВ при максимальной температуре.
Рис. 6.15. Конструкция свечи зажигания:
а - неэкранированная; 6 - экранированная;
1 - контактный стержень; 2 - изолятор;
3 - токопроводящий герметик; 4 - корпус;
5 - центральный электрод; 6 - боковой электрод; 7 - уплотнительное кольцо; 8 - экран;
9 - помехоподавительный резистор
Внутри изолятора закреплен центральный электрод и контактный стержень. Центральный электрод изготавливается из хромотитановой стали 13Х25Т или хромоникелевого сплава Х20Н80. В свечах с расширенным температурным диапазоном («термоэластик») центральный электрод выполняется из меди, серебра или платины с термостойким покрытием рабочей части. Герметизация центрального электрода и контактного стержня производится специальной токопроводящей стекломассой. К корпусу свечи приварен боковой электрод из никельмарганцевого или хромоникелевого сплава. Некоторые фирмы, например, Bosch, применяют до четырех боковых электродов в свече. Увеличение числа боковых электродов способствует снижению устойчивой частоты вращения коленчатого вала двигателя за счет более разветвленной и стабильной искры. Между центральным и боковым электродами устанавливается зазор 0,5-1,2 мм. Чем больше зазор, тем больше воспламеняющая способность искры, но при этом от системы зажигания требуется более высокое напряжение. Зимой рекомендуется использовать минимальные зазоры или даже уменьшать их на 0,1-0,2 мм. Для контактной системы зажигания автомобилей ВАЗ обычно рекомендуется зазор 0,5-0,6 мм, «Москвич» - 0,8-0,9 мм, для бесконтактных систем - 0,7-0,8 мм. Уплотнительное кольцо обеспечивает герметизацию цилиндра. Герметизированные экранированные свечи, например, СН443 (рис. 6.15, б), имеют встроенный помехоподавительный резистор. Калильное число является важнейшей характеристикой свечи, которая оценивает ее тепловые свойства. Нормальная работа свечи происходит при температуре теплового конуса изолятора 400 - 900°С. При температуре ниже 400°С на свече образуется нагар, который вызывает перебои в работе двигателя, при температуре свыше 920°С возникает калильное зажигание - самовоспламенение топливной смеси от нагретого конуса свечи. Калильное число определяется на специальном одноцилиндровом эталонном двигателе, степень сжатия которого изменяют до возникновения калильного зажигания. Среднее индикаторное давление, при возникновении калильного зажигания, соответствует калильному числу, которое должно принадлежать ряду: 8; 11; 14; 17; 20; 23; 26. В некоторых странах под калильным числом понимают время работы эталонного двигателя до начала калильного зажигания. Так обозначает калильное число, например, фирма Bosch. Теплоотдача свечи определяется целым рядом параметров и, в частности, зависит от длины теплового конуса изолятора. Длинный тепловой конус затрудняет теплоотвод, нижняя часть свечи плохо охлаждается. Такую свечу называют «горячей», она соответствует малым значениям калильного числа и рекомендуется для тихоходных двигателей с низкой степенью сжатия. Короткий тепловой конус характерен для «холодной» свечи с большими значениями калильного числа, рекомендуется для быстроходных форсированных двигателей. Т,°С Рис. 6.16. Зависимость температуры теплового изолятора свечи от нагрузки двигателя. Зоны температур: А - самоочищения электродов; В - интенсивного нагарообразования; С - перегрева изолятора; Д - калильною зажигания; 1 - ‘-горячая» свеча; 2 - -холодная- свеча: 3 - свеча «термоэластик»
Применение меди, серебра и платины для изготовления центрального электрода повышает теплоотдачу и расширяет температурный диапазон свечи. На рис. 6.16 приведены зависимости температуры теплового изолятора свечи от нагрузки двигателя для «горячей», «холодной» свечи и свечи «термоэластик», т.е. свечи широкого температурного диапазона. Маркировка отечественных свечей содержит расширенную информацию о их конструкции и свойствах. Первая буква определяет размеры резьбы: А - М14х1,25; М - М18x1,5; вторая буква характеризует особенности конструкции свечи: К - с коническим уплотнением без прокладки, М - малогабаритная; следующая цифра указывает калильное число, стоящие после цифры буквы Д или М обозначают длину резьбовой части 19 или 11 мм, при отсутствии буквы длина равна 12 мм; буква В соответствует выступанию теплового конуса изолятора за торец корпуса, Т - указывают на герметизацию центрального электрода термоцементом. Через дефис может указываться порядковый номер разработки. Похожее обозначение имеют свечи фирмы Bosch. Первая буква в их обозначении W соответствует отечественной А, D соответствует М, далее может идти буква, обозначающая исполнение свечи (R - со встроенным резистором), затем цифра, характеризующая ее тепловые характеристики (чем меньше, тем свеча «холоднее»), затем идет буквенное обозначение длины резьбы (D соответствует 19 мм), наконец, буквенное обозначение числа боковых электродов, если их больше одного (D - два, Т - три, Q - четыре), и исполнение центрального электрода: С-медь, Р-платина, S-серебро. 6.5.4. Высоковольтные провода Высоковольтные провода подразделяются на обычные с металлическим центральным проводником и специальные с распределенными параметрами, обеспечивающие подавление радиопомех. Провода с медной жилой ПВВ, ПВРВ, ППОВ и ПВЗС имеют изоляцию из поливинилхлорида, резины и полиэтилена, поверх которой у проводов ПВРВ, ППОВ и ПВЗС надета оболочка повышенной бензомаслостойкости. Эти провода обладают низким сопротивлением центральной жилы (18-19)-10_3 Ом/м, рассчитаны на максимальное рабочее напряжение 15-25 кВ и могут применяться только в комплекте с помехоподавительными резисторами. Провода с равномерно распределенным сопротивлением делятся на провода с распределенным активным сопротивлением (резистивный провод) и реактивным сопротивлением (реактивный провод). Резистивный провод имеет токопроводящую жилу из хлопчатобумажной пряжи, пропитанной сажевым раствором, в хлопчатобумажной или капроновой оплетке. Провод ПВВО такого типа обладает сопротивлением (15-40) 103 Ом/м и рассчитан на максимальное рабочее напряжение 15 кВ. Реактивный провод находит более широкое распространение и применяется, в частности, на автомобилях ВАЗ. Провода марки ПВВП имеют центральную льняную нить, на которую нанесен слой ферропласта, в состав которого входят марганец-никелевые и никель-цинковые порошки. Поверх ферропластового сердечника наматывается токопроводящая железо-ни-келевая проволока. Сверху провод изолирован поливинилхлоридной изоляцией. Поглощение радиопомех происходит в проводнике и диэлектрике ферропластового слоя. Провод ПВВП выпускается диаметром 7,2 и 8 мм соответственно на рабочее напряжение 25 и 40 кВ и имеет сопротивление 2 кОм/м. Установленный на автомобилях ВАЗ такой провод ПВВП-8 отличает красный цвет. Провода ПВППВ и ПВППВ-40 имеют аналогичную конструкцию и отличаются только применяемыми в них материалами. Рис. 6.17. Свечной экранированный наконечник: 1 - клемма; 2 - пружина; 3 - резистор; 4 - наконечник; 5 - скоба; 6 - экран; 7 - корпус
Для бесконтактных систем зажигания автомобилей ВАЗ применяется провод синего цвета ПВВП-40 с силиконовой изоляцией с сопротивлением 2,55 кОм/м и рабочим напряжением до 40 кВ. Провод зарубежного производства имеют из-за повышенных требований по помехоподавлению более высокие величины сопротивления (у проводов фирмы Motorcraft -11 кОм/м). Установка проводов с повышенным сопротивлением может привести к перебоям в работе зажигания. Помехоподавительные резисторы, которые выпускаются в расчете на сопротивления от 5 до 13 кОм, соединяются со свечой или с распределителем. Резистор может встраиваться в свечной экранированный наконечник (рис. 6.17). 6.6. Применяемость элементов систем зажигания В настоящее время на одной и той же марке автомобиля могут применяться различные элементы системы зажигания как отечественного, так и зарубежного производства. В табл. 6.4 приведена применяемость элементов систем зажигания наиболее распространенных отечественных автомобилей. В табл. 6.3 приведена применяемость отечественных искровых систем зажигания, и их зарубежные аналоги. Таблица 6.3. Применяемость и взаимозаменяемость некоторых отечественных и зарубежных свечей зажигания Россия Германия Англия Motorkraft, Италия Япония Применение, двигатели W8A; W9A; W8AP; W9AP; W8AC; ГАЗ-5ЭА, ЗИЛ-431410, УАЗ-469 W8CC W7DC; W7DP; WR7DC; AG3; AG31 AG252 ЗМЗ-4022.10 ВАЗ-2101-07 А17ДВ-10 WR7DP W7DC; W7DP; W7DTC; WR7DP; WR7DC ВАЗ-2108-09, ЗАЗ-1102 А20Д1; А20Д2 УЗАМ-412, W5A; W5AP; W5AC МеМЗ-968, Автомобиль Распределитель Катушка зажигания Электронный коммутатор онтактные системы зажигания «Москвич»~21412 ВАЗ-21011,-2104, -2105 30.3706.-10 ВАЗ-2105, -2106, -2107 ВАЗ-2121 30.3706-02 Контакт! ю-транзисторные « стемы зажигания ГАЗ-5ЭА ТК102, ТК102-А ЗИЛ-131, -43410 ТК102, ТК102-А Автобусы ПАЗ, КАвЗ ТК102, ТК102-А Бесконта! сгные электронные :истемы зажигани ГАЗ-2410 13.3734-01 ГАЗ-ЗЮ2 13.3734-01 ВАЗ-2106, -2107, -2121 36.3734-20 ВАЗ-2108, -2109 36.3734-20 ВАЗ-1111 36.3734-20 «Москвич»-21412 36.3734-20 ЗАЗ-1102 36.3734-20 Микропроцессорные системы зажигания BA3-21083-02, -21093-02, «Москвич»~2141 WIC2715-03' ГАЭ-3302 МС2713-01' * - контроллер. 6.7. Техническое обслуживание систем зажигания В наибольшей мере технического обслуживания требует контактная система зажигания. В бесконтактных системах обслуживание сведено к минимуму, а ремонт выполняется блочной заменой вышедших из строя изделий. При ТО-1 рекомендуется проверить крепление прерывателя-распределителя и катушки зажигания, а также затяжку гаек выводных болтов и при необходимости подтянуть их, смазать валик привода кулачка и ротора распределителя. При ТО-2 следует осмотреть и очистить сухой тряпкой от грязи, пыли и масла все элементы системы зажигания. Вывернуть свечи и проверить их состояние. При необходимости очищают свечи от нагара и регулируют зазор между электродами. Состояние свечи может дать расширенную информацию о работе системы зажигания и двигателя. При правильном выборе свечи и нормальной ев работе на нижней части изолятора наблюдается налет светло-бежевого цвета (при работе на этилированном бензине серого цвета). Удалять его с изолятора не следует. Черная копоть на всех элементах свечи свидетельствует о длительной работе на холостом ходу, переобогащении смеси, неправильной регулировке угла замкнутого состояния контактов прерывателя или зазора между ними, отказе конденсатора, неисправности свечи. Замасливание всех свечей у двигателя, находившегося в длительной эксплуатации, информирует об износе цилиндров, поршней, поршневых колец; замасливание одной свечи чаще всего свидетельствует о прогаре впускного клапана. Выгорание электродов и других элементов свечи обусловлено перегревом, вызванным применением низкооктанового бензина, неправильной установкой угла опережения зажигания, переобеднением смеси. Свечи рекомендуется заменять через 15-30 тыс. км пробега. После снятия с двигателя при ТО-2, прерыватель-распределитель следует протереть сухой тряпкой изнутри и снаружи, проверить, нет ли трещин и следов выгорания на его элементах, а также проверить состояние контактов прерывателя и, при необходимости, отрегулировать зазор между ними и протереть контакты мягкой ветошью, смоченной в бензине или спирте. Смазке подлежит ось рычажка, валик привода кулачка, втулка кулачка. Через 40-60 тыс. км пробега при подготовке автомобиля к зимней эксплуатации после разборки распределителя следует проверить состояние подшипников, рычажка прерывателя, кулачка, контактов прерывателя, центробежного и вакуумного регуляторов, при необходимости отрегулировать установку угла замкнутого состояния контактов и момент искрообразования. Чаще всего двигатель не запускается, особенно в сырую погоду, именно из-за неисправности системы зажигания. При определении неисправностей системы зажигания можно ориентироваться на данные табл. 6.5. Там же даны рекомендации по устранению неисправностей. Однако, прежде всего, следует убедиться в исправности выключателя зажигания (падение напряжения в его контактах под нагрузкой не должно превышать 0.2 В), нормальной заряженности аккумуляторной батареи и исправности системы электроснабжения. В бесконтактных электронных системах зажигания, если напряжение бортовой сети превышает 18 В, коммутатор отключает систему зажигания. Неисправность системы зажигания выявляется на специальных стендах, в том числе оснащенных осциллографом, на экране которого можно наблюдать изменение тока первичной цепи и вторичного напряжения по времени. Проверку катушки зажигания производят замером ее сопротивления в первичной и вторичной цепях. Если оно отличается от требуемого, катушка неисправна, ее следует заменить. Замером сопротивления проверяется и дополнительный резистор. Тестером в режиме омметра можно проверить конденсатор. При подключении тестера, включенного на измерение больших сопротивлений, у исправного конденсатора стрелка в момент подключения совершает бросок, а затем возвращается в нулевое положение. Элементы электронной схемы системы зажигания могут быть также проверены тестером. Для проверки и регулировки прерывателя-распределителя и датчика-распределителя служат специальные стенды, например, Э 213, К 295 и др. Проверку датчиков коммутаторов и контроллеров электронной системы зажигания проще всего производить заменой их на заведомо-исправные блоки. Датчик можно проверить и обыкновенным вольтметром (тестером, включенным на измерение напряжения). У исправного датчика Холла 581.3706 вольтметр, включенный на измерение постоянного напряжения и подсоединенный к выводу датчика, по мере вращения вала датчика-распределителя должен резко менять показания от примерно 0,4 В до величины, не более чем на 3 В отличающейся от напряжения питания. Магнитоэлектрический датчик датчика-распределителя 19.3706 при работающем стартере должен показывать напряжение не менее 2 В при измерении его вольтметром переменного тока, сопротивление обмотки датчика лежит в пределах 280-470 Ом. Проверку коммутатора 36.3734 или 55.3734 можно производить осциллографом по схеме на рис, 6.18, а, выводы осциллографа следует подключать к резистору R 0.01 Ом на мощность 20 Вт или более, а на вход коммутатора подать сигналы прямоугольной формы согласно рис. 6.18, в. Рис. 6.18. Проверка коммутатора системы зажигания с регулированием времени накопления: а - схема проверки; 6 - осциллограта тока первичной цепи: в - управляющий импульс, имитирующий сигнал датчика; f - коммутатор; 2- осцилг ~аф
Таблица 6.5. Основные неисправности систем зажигания и способы их устранения Двигатель не запускается Обрыв провода в первичной цепи Подгорание или замасливание контактов прерывателя Зависание контактного уголька или отказ помехоподавительного резистора ротора распределителя Замыкание рычажка прерывателя на корпус Отказ конденсатора Отказ датчика или коммутатора Отказ катушки зажигания Пробой изоляции центрального высоковольтного провода Устранить обрыв Протереть или зачистить контакты Заменить уголек или пружину, заменить ротор Заменить рычажок Заменить кондесатор Заменить датчик или коммутатор Заменить катушку Заменить провод Двигатель работает с перебоями Ослабление крепления проводов в цепях зажигания Мал зазор между контактами прерывателя Загрязнение ротора и крышки распределителя, подгорание контактных гнезд в крышке или трещины в ней Ослабление пружины рычажка прерывателя Нарушение зазора или нагар у свечей Подгорание контактов прерывателя Нарушение герметичности свечи Износ втулки валика, кулачка распределителя, оси подвижного контакта Пробой изоляции высоковольтного провода Межвитковое замыкание в катушке зажигания Подтянуть крепления Отрегулировать зазор Заменить неисправные детали Заменить пружину Отрегулировать зазор Очистить свечи от нагара Зачистить контакты Заменить свечу Заменить изношенные детали Заменить провод Заменить катушку Двигатель не развивает полной мощности Неправильно установлен момент зажигания Неисправен центробежный регулятор Неисправность вакуумного регулятора Отрегулировать систему зажигания Устранить неисправность, возможно заедание грузиков или обрыв пружины Заменить регулятор или трубку подвода разрежения в случае ее повреждения Частота импульсов может изменяться в пределах 3,33 — 233 Гц, скважность Т/Ти=3, напряжение минимальное Umjn=0,4 В, максимальное Umax=10 В. У исправного коммутатора импульсы на его выходе должны соответствовать рис. 6.18, б. Величина импульса Imax не должна превышать 8-9 А, а время накопления tH не более 8,5 мс при частоте 33,5 Гц и 4 мс при 150 Гц. Испытание свечей зажигания на герметичность и электрические испытания проводят на специальном стенде, например, Э203П. Для очистки их от нагара служит приспособление Э203-0. Для проверки исправности свечи на двигателе может служить специальный индикатор. В настоящее время выпускаются различные мотортестеры, упрощающие процесс регулировки и диагностики систем зажигания. Микропроцессорная система зажигания, наиболее сложная для диагностики, обычно снабжается специальной диагностической аппаратурой, в том числе с применением компьютера. Функции диагностики могут быть возложены и на сам микропроцессор системы зажигания. ГЛАВА 7 Электронные системы управления двигателем 7.1. Основные принципы управления двигателем Автомобильный двигатель представляет собой систему, состоящую из отдельных подсистем: системы топливоподачи, зажигания, охлаждения, смазки и т.д. Все системы связаны друг с другом и при функционировании они образуют единое целое. Управление двигателем нельзя рассматривать в отрыве от управления автомобилем. Скоростные и нагрузочные режимы работы двигателя зависят от скоростных режимов движения автомобиля в различных условиях эксплуатации, которые включают в себя разгоны и замедления, движение с относительно постоянной скоростью, остановки. Водитель изменяет скоростной и нагрузочный режим двигателя, воздействуя на дроссельную заслонку. Выходные характеристики двигателя при этом зависят от состава топливо-воздушной смеси и угла опережения зажигания, управление которыми обычно осуществляется автоматически (рис. 7.1). ЭСАУ Блок управления Сигналы (импульсы) датчиков управления Двигатель
Водитель■

Рис, 7.1. Схема управления автомобильным двигателем: ЭСАУ - электронная система автоматического управления; КП - коробка передач; !/а - скорость движения автомобиля
Схема двигателя как объекта автоматического управления приведена на рис. 7.2. Входные параметры (угол открытия дроссельной заслонки фдр, угол опережения зажигания Н, цикловой расход топлива GT и др.) - это те параметры, которые влияют на протекание рабочего цикла двигателя. Их значения определяются внешними воздействиями на двигатель со стороны водителя или системы автоматического управления, поэтому они называются также управляющими. Случайн возмуще> £ fcl g -► d 5< GT-fe. о col '^ СО со • Двигатель Выходные параметрь Рис. 7.2. Схема двигателя как объекта управления
Выходные параметры, называемые управляемыми, характеризуют состояние двигателя в рабочем режиме. К ним относятся: частота вращения коленчатого вала, крутящий момент Ме, показатель топливной экономичности де и токсичности отработавших газов (например, содержания СО), а также многие другие. Кроме входных управляющих параметров, на двигатель во время его работы воздействуют случайные возмущения, которые мешают управлению. К случайным возмущениям можно отнести изменение параметров состояния внешней среды (температура Т, атмосферное давление р, влажность), свойств топлива и масла и т.д. Для двигателя внутреннего сгорания характерна периодическая повторяемость рабочих циклов. Как объект управления двигатель считается нелинейным, так как реакция на сумму любых внешних воздействий не равна сумме реакций на каждое из воздействий в отдельности. Учитывая, что двигатель в условиях городской езды работает на нестационарных режимах, возникает проблема оптимального управления им. Возможность оптимального управления двигателем на нестационарных режимах появилась с развитием электронных систем управления. Из-за сложности конструкции, наличия допусков на размеры деталей двигатели одной и той же модели имеют различные характеристики. Кроме того, по конструктивным параметрам (степень сжатия, геометрия впускного и выпускного трактов и т.д.) отличаются и отдельные цилиндры многоцилиндрового двигателя. Автомобильный двигатель представляет собой многомерный объект управления, так как число входных параметров у него больше одного и каждый входной параметр воздействует на два и более выходных. В таком случае система управления также должна быть многомерной. Чрезвычайно широкое распространение автомобильных двигателей предопределило и большое разнообразие их конструкций. Естественно, это приводит к многовариантности систем управления. Так, если в карбюраторных системах топливоподачи практически не используется электроника, то современные системы впрыскивания топлива создаются только на основе управления электронными системами. С другой стороны, развитие электронных систем управления может стимулировать появление новых конструктивных решений проектируемых двигателей. 7.2. Системы автоматического управления экономайзером принудительного холостого хода При движении в городских условиях до четверти всего времени двигатель работает в режиме принудительного холостого хода. Это происходит при торможении двигателем, переключении передач, движении автомобиля накатом и т.д. В этих режимах дроссельная заслонка карбюратора закрыта (педаль управления дроссельной заслонкой полностью отпущена), частота вращения коленчатого вала двигателя превышает частоту вращения его самостоятельного холостого хода. На принудительном холостом ходу коленчатый вал двигателя вращается за счет кинетической энергии автомобиля. Автомобиль движется с включенной передачей и отпущенной педалью управления дроссельной заслонкой, поэтому двигатель расходует топливо, не выполняя полезной работы. В режиме принудительного холостого хода от двигателя не требуется отдача мощности, а сгорание горючей смеси приводит только к загрязнению окружающей среды. В результате быстрого закрытия дроссельной заслонки горючая смесь переобога-щается и токсичность отработавших газов увеличивается. Для снижения расхода топлива, уменьшения токсичности отработавших газов на грузовых и легковых автомобилях применяют электронные системы автоматического управления экономайзером принудительного холостого хода (САУЭПХХ). САУЭПХХ предназначена для прекращения подачи топлива в режиме принудительного холостого хода. В состав САУЭПХХ входит электронный блок управления, электромагнитный клапан и концевой выключатель карбюратора (микровыключатель, датчик-винт и т.п.). Режим принудительного холостого хода отличают два признака: частота вращения коленчатого вала двигателя больше частоты в режиме холостого хода; дроссельная заслонка карбюратора закрыта. Рис. 7.3. Размещение датчиков положения дроссельной заслонки на карбюраторе: а - микровыключатепь; б - датчик-винт; 1 - ограничитель хода рычага дроссельных заслонок; 2 - рычаг привода дроссельных заслонок; 3 - рычаг микровыключателя; 4 - микровыключатель; 5 - винт крепления В качестве датчиков положения дроссельной заслонки используется микровыключатель (рис. 7.3. а) или датчик-винт (рис. 7.3, 6). САУЭПХХ работает следующим образом (рис. 7.4). Для определения режима принудительного холостого хода служат датчики частоты вращения коленчатого вала двигателя и положения дроссельной заслонки. Информация о частоте вращения коленчатого вала поступает в блок управления ЭПХХ с катушки зажигания (с первичной обмотки). Датчиком положения дроссельной заслонки является микропереключатель на карбюраторе. Если дроссельная заслонка открыта, контакты микропереключателя замкнуты. При закрытой дроссельной заслонке его контакты разомкнуты. Рис. 7.4. Структурная схема САУЭПХХ
Рис. 7.5. Принципиальная схема блока управления ЭПХХ25.3761 и схема соединения САУЭПХХ: М - микросхема К425ИК2; Аг - микросхема К425НК1; С1 - К73-9-100Б -0,15 мкФ; С2 - К22-5-М470 - 470 пФ; R1 - С2-29В - О,125 ОМ; R2 - МЛТ-0,125 - 3.3 кОм; R3 - МЛТ-0,125-1,6 кОм; R4 - МЛТ-0,125 - 8,2 «Ом; R5 - МЛТ-0,125 - 100 кОм: R6 - МЛТ-0,5 - 560 Ом; VD1 -Д814Г1; VD2-VIX-КД - 522 В; VT1.VT5 - КТ315Г; VT2, VT3 - КТ203БМ; VT4 - КТ3102Б; VT6 - КТВ14Г; S1 - микровыключатепь (датчик положения дроссельной заслонки); 1 - катушка зажигания; 2 - электропневмоклапан; Х1,Х2, ХЗ, Х4 - выводы блока управления ЭПХХ
Рис. 7,6. Принципиальная схема блока управления ЭПХХ 1402.3733, 1412.3733, 1422.3733, 1432.3733 и схема соединений САУЭПХХ: Я/ - тт-с.о - 10 кОм: R2 - МЛТ-0,125 - 2 кОм: ЯЗ. R4 - МЛТ-0.125 - 4.3 кОм; R5 - МЛТ-0.125 -510 кОм; R7 - МЛТ-0,125 - 62 кОм; R8, R9 - МЛТ-0.125 - 2 кОм; R10 - С2-36-0.125 - 3.01 кОм; R11 -СПЗ-16а - 1,0 кОм; R12 - С2-36-0.125 - 4.32 кОм: R13 - МЛТ-0,125 ~ 2 кОм; R14 - МЛТ-0,125 -4.3 кОм; R15 - МЛТ-0,125 - 200 Ом; R16 - МЛТ-0,5 - 200 Ом; R17 - МЛТ-0.125 - 200 0м: Я/8 - МЛТ-0,125 - 4.3 кОм, R19 - МЛТ-0,125 - 10 кОм; R20 - МЛТ-0,125 - 100 кОм; R21 - МЛТ-0,125 - 200 Ом; R22 - МЛТ-1 - 330 Ом: R23 - МЛТ-0,125 -10 кОм; С2 -КМ-56-Н90 - 0,068 шФ; СЗ - К73-11-2508 -0,47 мкФ: С4 - КМ-56-Н90 - 0,068 жФ; С5 - К53-14-10В - 15 мкФ; Сб - КМ-56-Н90 - 0.068 мкФ; VD1 - КС162А; VD2, VD3, VD4 - КД103А; VD5 - Д814Б; VD6, VD7 - КД103А; VD8 - КС533А; VD9 - КД103А: VOW - КМ 105Б: VT1-VT3 - КТ3102Б; VT4 - КТ3107В; VT5 - КТЗЮ2Б; VT6 - КТ814В При возникновении режима принудительного холостого хода (ему у разных двигателей соответствуют различные частоты вращения и закрытие дроссельной заслонки) электронный блок дает управляющий сигнал на закрытие электромагнитного или пневмоэлектромагнитного клапана. При этом подача топлива через систему холостого хода прерывается. После окончания режима принудительного холостого хода, когда происходит открытие дроссельной заслонки и частота вращения вала увеличивается за счет работы главной дозирующей системы карбюратора, при достижении определенной частоты вращения коленчатого вала электронный блок дает управляющий сигнал на электромагнитный клапан. Начинается подача топлива через систему холостого хода карбюратора. САУЭПХХ грузовых и легковых автомобилей несколько отличаются по алгоритму управления, схеме и конструктивному исполнению. Принципиальные схемы электронных блоков управления ЭПХХ легковых и грузовых автомобилей зависят от закона управления электромагнитным клапаном карбюратора, '..в. Рис. 7.7. Принципиальная схема блока управления ЭПХХ 50.3761: - микросхема К425НК2; А2 - микросхема К425НК1; С1 - К73-9-100В - 0,15 мкФ; Й1 - С2-29В -О,125 ОМ; R2 - МЛТ-0,125 - 3,3 кОм; R3 - МЛТ-0,125-1,6 кОм; R4 - МЛТ-0,125 - 8.2 кОм; R5, Й10-МЛТ-0,125 - 100 кОм; R6 - МЛТ-0.5 - 560 Ом; R7, R8 - МЛТ-0,125 - 3,3 кОм; R9 - МЛТ-0,5 - 560 Ом; VD1, VD6 - Д814Г1; VD2-VD5-K/J522B; VD8 - КД522Б; VT1, VT5, VT6, VT7 - КТ315Г; VT2, VT3 -КТ203БМ; VT4 - КТ3102Б; VT8 - КТ814Г; S1 - микровыключатель; 1 - катушка зажигания; 2 - пневмоклапан; Х1, Х2, Х4, Х5, Х6 - выводы блока управления ЭПХХ соотношения частоты вращения коленчатого вала двигателя и положения дроссельной заслонки (рис. 7.5 - 7.8). В блок управления 50.3761 (см. рис. 7.7) входной сигнал с первичной обмотки катушки зажигания подается на вывод 4 микросхемы А1. На выводе 3 микросхемы А1 формируются импульсы постоянной длительности, частота повторения которых соответствует частоте входных сигналов (от прерывателя). На транзисторах VT1 и 1/72 построен ключ, который во время действия импульса на входе микросхемы А1 разряжает времязадающий конденсатор С1. В паузе между импульсами конденсатор С1 заряжается через резисторы R1 и R2. Максимальное напряжение, до которого заряжается конденсатор С1, увеличивается с уменьшением частоты сигнала. На транзисторах VT3 и VT4 построен пороговый элемент. Когда напряжение на конденсаторе С1 превысит опорное значение, равное примерно 8 В, эти транзисторы открываются. Таким образом, при уменьшении частоты входного сигнала ниже порога включения конденсатор С1 успевает зарядиться до напряжения, превышающего опорное значение порогового элемента. При этом транзисторы VT3 и VT4 открываются и через микросхему А2 на базу транзистора VT6 подается сигнал, который открывает транзистор VT6 и, следовательно, транзистор VT8 и на электромагнитный клапан подается напряжение. При соединении штекера Х5 с «массой» (через контакты датчика положения Рис. 7.8. Принципиальная схема блока управления ЭПХХ автомобилей ЗИЛ: А1.А2- микросхемы К140УД1А; R1, R19, Р25 - МЛТ-0,25 - 220 Ом; R2, R5, R7, R16, R21, R22 - МЛТ-0,25 - 10 кОм; ЯЗ. Ж, R6, R20, R23 - МЛТ-0,5 - 220 Ом; R13 - МЛТ-0,125 - 82 кОм; R14, R24 - МЛТ-0,25 - 2,4 кОм; R15, R17, R18 - МЛТ-0,25 - 51 кОм; R26 - МЛТ-0,25 - 30 Ом; С1, С2, С4 -КМ-56-Н90 -    0,015 мкФ; С5 - К40У-9-200В - 0,15 мкФ; С6 - КД-1-Н70 - 1000 пФ; VD1, VD4-VD7- КД103Д; VD2 -    КС139Г; VD3 - Д814А; VD8 - КС533А; VT1, VT2, VT4 - КТ315Г; VT3 - КТ3102А; VT5 - КТ361Г; VT6 -КТ629А; VT7 - КТ503Г; 1 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 2 - указатель температуры воды; 3 - добавочный резистор; 4 - электромагнитный клапан ЭПХХ; 5 - датчик положения дроссельных заслонок; Х1, Х2, ХЗ, Х5, Х6, Х7 - выводы блока управпения ЭПХХ дроссельной заслонки) входное напряжение на электромагнитном клапане изменяется в зависимости от частоты на входе. При отключении штекера Х5 от «массы» закрывается транзистор VT7, а транзистор VT5 открывается. Соответственно открывается выходной транзистор VT8. При этом «+» от аккумуляторной батареи постоянно подключен к электромагнитному клапану независимо от частоты входного сигнала. В микропроцессорной системе управления зажигания и ЭПХХ автомобиля ЗИЛ-431410 на вход контроллера 8 (рис. 7.9) поступают сигналы от датчиков частоты вращения коленчатого вала двигателя, температуры охлаждающей жидкости и положения дроссельной заслонки, а также от датчика нагрузки контроллера, к которому из смесительной камеры карбюратора подается разрежение. Контроллер на выходе формирует сигнал управления клапанами ЭПХХ, При частоте вращения коленчатого вала двигателя более 1100 мин1, температуре охлаждающей жидкости более 60°С, полностью прикрытой дроссельной заслонке (педаль управления дроссельной заслонкой отпущена) или разрежении в смесительной камере карбюратора более 560 мм рт.ст. контроллер включает электромагнитные клапаны, которые перекрывают каналы подачи топлива в систему холостого хода карбюратора (режим торможения двигателем). Рис. 7.9. Схема соединений микропроцессорной системы управления зажиганием и ЭПХХ: 1 - распределитель; 2 - катушка зажигания; 3 - резервное устройство (вибратор); 4 - коммутатор; 5 - указатель температуры охлаждающей жидкости; 6 - электромагнитные клапаны ЭПХХ; 7 - выключатель зажигания; 8 - контроллер; 9 - датчик положения дроссельной заслонки; 10- датчик начала отсчета; 11 - датчик угловых импульсов; 12- вид на разъем датчика угловых импульсов Рис. 7.10. Блок управления JJ02.376J При частоте вращения коленчатого вала менее 1000 мин \ температуре охлаждающей жидкости менее 60 °С, незакрытой дроссельной заслонке и разрежении в смесительной камере карбюратора менее 520 мм рт.ст. контроллер отключает электромагнитные клапаны и двигатель автоматически возобновляет работу на холостом ходу. На рис. 7.10 показано устройство блока управления 1102.3761. Монтаж блока управления выполнен на печатной плате, расположенной внутри пластмассового корпуса. Для охлаждения силового транзистора к нему примыкает пластина -теплоотвод. Штекерная колодка выполнена заодно с крышкой блока, имеющей шесть пазов для прохода штекеров. 7.3. Системы подачи топлива с электронным управлением 7.3.1. Карбюраторы с электронным управлением Типичным примером электронного карбюратора является система «Ecotronic» (рис. 7.11) - устройство, сохраняющее стехиометрический состав рабочей сме- 1    2    3 Рис. 7.11. Карбюратор с электронным управлением системы «Ecotronic»: 1 - трехкомпонентный каталитический нейтрализатор; 2 - датчик кислорода; 3,4- датчики соответственно температуры охлаждающей жидкости и положения дроссельной заслонки; 5 - привод воздушной заслонки; 6 - электропневматический привод дроссельной заслонки первичной камеры: 7 - блок управления си (коэффициент избытка воздуха >.=1), обеспечивающее оптимальный состав смеси на режимах пуска, прогрева двигателя, отключение подачи топлива на принудительном холостом ходу, а также поддержание заданной частоты вращения коленчатого вала в режиме холостого хода. Система «Ecotronic» обеспечивает согласованное управление дроссельной и воздушной заслонками. Так, при пуске двигателя установочное устройство приоткрывает дроссельную заслонку на угол удр, при котором обеспечивается максимальное значение частоты вращения в режиме холостого хода. Воздушная заслонка закрывается до положения, обеспечивающего холодный пуск двигателя. После пуска двигателя дроссельная заслонка автоматически устанавливается в положение, которое зависит от температуры охлаждающей жидкости. По мере прогрева установочные устройства постепенно закрывают дроссельную заслонку и открывают воздушную. В режиме принудительного холостого хода дроссельная заслонка закрывается в большей степени по сравнению с нормальным положением при данной температуре охлаждающей жидкости. Образование рабочей смеси прекращается. При появлении нагрузки на двигатель дроссельную заслонку приоткрывают до положения, при котором подача горючей смеси в цилиндры возобновляется. По такому же принципу обеспечивается прекращение подачи горючей смеси при калильном зажигании после выключения зажигания. Для поддержания стехиометрического состава горючей смеси используется сигнал датчика кислорода (>.-зонда), который устанавливается в выпускном трубопроводе. Установочное устройство при этом изменяет положение воздушной заслонки. Воздушная заслонка приоткрывается, если при работе двигателя на обогащенной смеси датчик кислорода фиксирует отсутствие свободного кислорода в отработавших газах двигателя. Электронный блок управления (ЭБУ), представляющий собой микропроцессор с постоянно запоминающим устройством, имеет устройства ввода информации, синтеза информации и вывода команд управления. Аналоговая информация от датчика положения дроссельной заслонки и датчика кислорода преобразуется в цифровую. Частота вращения коленчатого вала определяется путем преобразования временного интервала между двумя последовательными импульсами системы зажигания. В постоянно запоминающем устройстве записаны данные опорных точек для установочных устройств положения воздушной и дроссельной заслонок, частоты вращения коленчатого вала, температуры охлаждающей жидкости. После обработки информации выходные сигналы усиливаются и подаются на исполнительные механизмы. Система «Ecotronic» получает питание от бортовой сети автомобиля. Применение карбюраторов с электронным управлением позволяет поддерживать оптимальный состав горючей смеси и оптимальное наполнение цилиндров на различных режимах работы двигателя, повысить топливную экономичность и уменьшить содержание токсичных веществ в отработавших газах, повысить надежность системы топливоподачи, а также облегчить техническое обслуживание в эксплуатации. Однако и эта система имеет предел в отношении адаптации к режимам работы двигателя. 7.3.2. Электронные системы впрыскивания топлива Классификация систем впрыскивания топлива. Применение систем впрыскивания топлива взамен традиционных карбюраторов обеспечивает повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов. Они позволяют в большей степени по сравнению с карбюраторами с электронным управлением оптимизировать процесс смесеобразования. Однако следует отметить, что системы впрыскивания топлива сложнее систем топливоподачи с использованием карбюраторов из-за большего числа подвижных прецизионных механических элементов и электронных устройств и требуют более квалифицированного обслуживания в эксплуатации. По мере развития систем впрыскивания топлива на автомобили устанавливались механические, электронные, аналоговые и цифровые системы. К настоящему времени структурные схемы систем впрыскивания топлива в основном стабилизировались. Классификация способов впрыскивания топлива показана на рис. 7.12. При распределенном впрыскивании топливо подается в зону впускных клапанов каждого цилиндра группами форсунок без согласования момента впрыскивания с процессами впуска в каждый цилиндр (несогласованное впрыскивание) или каждой форсункой в определенный момент времени, согласованный с открытием соответствующих впускных клапанов цилиндров (согласованное впрыскивание). Системы распределенного впрыскивания топлива позволяют повысить приемистость автомобиля, надежность пуска, ускорить прогрев и увеличить мощность двигателя. При распределенном впрыскивании топлива появляется возможность применения газодинамического наддува, расширяются возможности в создании различных конструкций впускного трубопровода. Однако у таких систем по сравне- Во впускной трубопровод По месту впрыскивания В цилиндр Центральное Впрыскивание Распределен топлива Несогласо ванное По моменту впрыскивания Согласоваииое Рис. 7.12. Классификация способов впрыскивания топлива Датчики Воздух Измеритель расхода Двигатель Топливо Насос Фильтр Стабилиза давления
Форсунки
Рис. 7.13. Структурная схема системы впрыскивания с программным управлением нию с центральным впрыскиванием больше погрешность дозирования топлива из-за малых цикловых подач. Идентичность составов горючей смеси по цилиндрам в большей степени зависит от неравномерности дозирования топлива форсунками, чем от конструкции впускной системы. При центральном впрыскивании топливо подается одной форсункой, устанавливаемой на участке до разветвления впускного трубопровода. Существенных изменений в конструкции двигателя нет. Система центрального впрыскивания практически взаимозаменяема с карбюратором и может применяться на уже эксплуатируемых двигателях. При центральном впрыскивании по сравнению с карбюратором обеспечивается большая точность и стабильность дозирования топлива. Особенно эффективна в отношении повышения топливной экономичности система центрального впрыскивания топлива в сочетании с цифровой системой зажигания. Конструкция данной системы существенно проще системы распределенного впрыскивания. Системы впрыскивания топлива с электронным управлением. Структурная схема системы впрыскивания топлива с программным управлением приведена на рис. 7.13. На рис. 7.14 показана система распределенного впрыскивания топлива «L-Jetronic». Электрический топливный насос 2 подает топливо из бака 1 через фильтр 3 в топливный коллектор 4, в котором с помощью стабилизатора 5 поддерживается постоянный перепад давления на входе и выходе топлива из форсунок 7. Стабилизатор перепада давления поддерживает постоянным давление впрыскивания и обеспечивает возврат избыточного топлива обратно в бак. Этим обеспечивается циркуляция топлива в системе и исключается образование паровых пробок. Из коллектора топливо поступает к рабочим форсункам, которые подают его в зону впускных клапанов. Количество впрыски- Рис. 7.14. Система впрыскивания топлива «L-Jetronic»: 1 - топливный бак; 2 - насос: 3 - фильтр; 4 - топливный коллектор; 5 - стабилизатор перепада давления; 6 - блок управления; 7 - форсунка с электромагнитным управлением; 8 - пусковая форсунка; 9 - винт регулирования частоты вращения вала на холостом ходу; 10 - датчик положения дроссельной заслонки; 11 - дроссельная заслонка; 12 - измеритель расхода воздуха, 13 - реле; 14 - датчик кислорода; 15, 16, 17 - датчики; 18 - регулятор расхода воздуха на холостом ходу; 19 - винт измерителя расхода воздуха; 20 - аккумуляторная батарея; 21 - выключатель зажигания и системы впрыскивания ваемого топлива задается электронным блоком управления 6 в зависимости от температуры, давления и объема поступающего воздуха, частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя. Учитывается также температура охлаждающей жидкости. Объем поступающего воздуха является основным параметром, определяющим дозирование топлива. Воздух поступает в цилиндры через измеритель 12 расхода воздуха и впускной трубопровод. Воздушный поток, поступающий в двигатель, отклоняет напорную измерительную заслонку измерителя расхода воздуха на определенный угол. При этом с помощью потенциометра электрический сигнал, пропорциональный углу поворота заслонки, подается в блок управления, который определяет необходимое количество топлива и выдает на электромагнитные клапаны импульсы управления моментом впрыскивания топлива. Электронная схема управления дозированием топлива получает питание от аккумуляторной батареи 20 и начинает работать при включении зажигания. Независимо от положения впускных клапанов, форсунки впрыскивают топливо за один или два оборота коленчатого вала двигателя. Если впускной клапан в момент впрыскивания топлива форсункой закрыт, топливо накап- Рис. 7.15. Схема расположения форсунки при впрыскивании топлива в зону впускного клапана: 1 - электромагнитная форсунка; 2 - впускной трубопровод; 3 - впускной клапан
Рис. 7.16. Функциональная схема управления системой впрыскивания топлива «L-Jelronb: А - устройства входных параметров; 1 - датчик температуры всасываемого воздуха; 2 - расходомер воздуха; 3 - выключатель положения дроссельной заслонки; 4 - высотный корректор; 5 - датчик-распределитель зажигания; 6 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 7 - термореле; В - устройства управления и обеспечения: 8 - электронный блок управления; 9 - блок реле; 10 - топливный насос; 11 - аккумуляторная батарея; 12 - выключатель зажигания; С - устройства выходных параметров: 13- рабочие форсунки; 14 - клапан добавочного воздуха; 15- пусковая форсунка Рис. 7.17. Электрическая схема соединений системы впрыскивания топлива «L-Jetronic»: 1 - разъем электронного блока управления; 2 - катушка зажигания; 3 - выключатель положения дроссельной заслонки; 4 - пусковая форсунка; 5 - реле пуска холодного двигателя (послестартовое репе); 6 - термореле; 7 - измеритель расхода воздуха; 8 - датчик температуры поступающего воздуха; 9 - блок реле (питание системы впрыскивания и включение топливного насоса); 10 - топливный насос; 11 - аккумуляторная батарея: 12 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 13-18- рабочие форсунки; 19 - дополнительные резисторы; вариант без дополнительных резисторов показан штриховыми линиями («LE-Jetronic«); 20 - главная точка соединения с «массой»(шпилька крепления впускного коллектора) ливается в пространстве перед клапаном и поступает в цилиндр при следующем его открытии одновременно с воздухом. Схема расположения форсунки при впрыскивании топлива в зону впускного клапана показана на рис. 7.15. Количество поступающего к цилиндрам двигателя воздуха регулируется дроссельной заслонкой 11 (см. рис. 7.14), управляемой водителем. В системе предусмотрен регулятор 18 расхода воздуха на холостом ходу, расположенный около дроссельной заслонки. Он обеспечивает дополнительную подачу воздуха при холодном пуске и прогреве двигателя. По мере прогрева двигателя, начиная с температуры охлаждающей жидкости 50-70°С, регулятор прекращает подачу дополнительного воздуха. После этого при закрытой дроссельной заслонке воздух поступает только через верхний байпасный (обводной) канал, сечение которого можно изменять регулирующим винтом 9, что обеспечивает возможность регулирования частоты вращения в режиме холостого хода. Стабилизатор 5 перепада давления поддерживает постоянное избыточное давление топлива относительно давления воздуха во впускном трубопроводе. В Рис. 7.18. Системе впрыскивания топлива «LH-Jetromc»: I    - топливный бак; 2 - топливный насос; 3 - топливный фильтр; 4 - толливный коллектор; 5 - стабилизатор перепада давления; 6 - блок управления; 7 - датчик кислорода; 8 - форсунка с электромагнитным управлением; 9 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 10- дроссельная заслонка; II    - датчик положения дроссельной заслонки; 12- винт ручного регулирования частоты вращения вала на холостом ходу; 13- регулятор частоты вращения коленчатого вала двигателя, размещенный в корпусе прерывателя-распределителя системы зажигания; 14- термоанемометр; 15- датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя, размещенный в корпусе прерывателя распределителя системы зажигания; 16- аккумуляторная батарея; 17- выключатель зажигания; 18 - реле этом случае цикловая подана топлива форсункой 7 зависит только от времени, в течение которого открыт ее клапан. Следовательно, основной принцип электронного управления впрыскиванием топлива заключается в широтной модуляции электрического импульса, управляющего форсункой при условии поддержания постоянного перепада давления топлива. Длительность импульсов управления временем впрыскивания топлива форсункой корректируется в зависимости от температуры охлаждающей жидкости по информации от датчика 15. На режимах полного открытия дроссельной заслонки и разгона автомобиля необходимо обогащение горючей смеси, что обеспечивается электронным бло- Рис. 7.19. Схема электронной системы управления двигателем («Toyota»): 1 - ключ зажигания; 2 - разъем для подключения внешних средств диагностики; 3 - сигнал включения нейтральной передачи; 4 - сигнал включения кондиционера; 5 - сигнал скорости автомобиля, 6 - реле включения; 7 - распределитель зажигания; 8 - катушка зажигания; 9 - датчик аварийного падения давления масла; 10- реле; 11 - электронный блок управления; 12 - шаговый двигатель системы управления частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу; 13 - датчик расхода воздуха; 14 - датчик температуры поступающего в двигатель воздуха; 15 - регулятор давления; 16- датчик угла открытия дроссельной заслонки; 17 - клапан холостого хода; 18 - форсунка холодного пуска; 19 - редукционный клапан; 20 - форсунка; 21 - таймер прогрева; 22 -датчик температуры охлаждающей жидкости; 23 - датчик детонации; 24 - топливный фильтр; 25 - топливный насос; 26 - бак для топлива; 27 - датчик кислорода ком управления по информации от датчика 10 положения дроссельной заслонки. При открытии заслонки контактная система датчика 10 дает импульсы, которые приводят к обогащению смеси в режиме разгона автомобиля. В датчике 10 положения дроссельной заслонки предусмотрена контактная пара, от замкнутого или разомкнутого состояния которой зависит отключение или включение топливоподачи в режиме принудительного холостого хода. Подача топлива прекращается при закрытой дроссельной заслонке, когда частота вращения коленчатого вала двигателя выше 1000 мин-1, и возобновляется при снижении частоты вращения до 900 мин-1. При зтом порог отключения подачи топлива корректируется в зависимости от температурного состояния двигателя. Расход воздуха Напряж. аккум. батареи Температ. охл. жидкости Температ. поступающего в двигатель воздуха Угол откр. дросс. заслонки Цифровые входы S ° <3
Угол поворота колен, вала Частота холостого хода Сигнал сист. зажигания Сигнал датчика Ог Скорость автомобиля Работа на холостом ходу Сигнал вкл. кондиционера Сигнал вкл. стартера Сигнал вкл.нейтральной передачи Давление масла Сигнал стоп-сигнала Вывод для подкл. внешних средств диагностики Ключ зажигания Схема преобразования сигнала с датчика детонации
8-разрядная однокристальная микроЭВМ Центральный процессор 4-разрядная однокристал ьная микроЭВМ для выявления детонации Коммутатор зажигания Шаговый двигатель ЭБУ управления частотой вращения на холостом ходу ЭБУ трансмиссией Индикатор системы диагностики Датчик детонации -►Стабилизиров. +5В -►+5В (резерв)
Источник питания
| Аккумуляторная батарея Рис. 7.20. Блок-схема электронного блока управления Для облегчения пуска холодного двигателя в системе предусмотрена дополнительная пусковая форсунка 8, продолжительность открытия которой зависит от температуры охлаждающей жидкости (датчик 16). Пусковая форсунка представляет собой электромагнитный клапан с вихревым центробежным распылителем. Введенный в систему датчик кислорода обеспечивает поддержание стехио-метрического состава смеси. Функциональная связь всех элементов системы распределенного впрыскивания топлива «L-Jetronic» показана на рис. 7.16. Применение системы впрыскивания топлива «L-Jetronic» значительно усложняет схему электрооборудования автомобиля. Электрическая схема соединений системы впрыскивания топлива «L-Jetronic» приведена на рис. 7.17. Следует отметить, что электрические схемы системы «L-Jetronic» отличаются в зависимости от автомобиля, двигателя, установленного на нем, и года выпуска автомобиля. На рис. 7.18 приведена схема системы впрыскивания топлива «LH-Jetronic», в которой измерение расхода воздуха осуществляется термоанемометром. Применение термоанемометра позволяет поддерживать постоянный состав смеси при изменении плотности воздуха. а с S га ■0- * *©■ а ■Й- * •©• о с: га s со -20 20 60 3 ^ s V ас и О Температура Температура Напряжение охлаждающей поступающего в бортовой сети, В жидкости, °С в двигатель воздуха, °С Рис. 7.21. Коррекция впрыскивания: а- по напряжению питания: 6 - во время прогрева двигателя; в - по температуре воздуха на впуске Схема системы впрыскивания топлива двигателя автомобиля «Toyota» приведена на рис. 7.19, Ее центральной частью является электронный блок управления 11, блок-схема которого приведена на рис. 7.20. На основании сигналов датчиков блок управления рассчитывает количество впрыскиваемого топлива для получения оптимального соотношения топлива и воздуха в горючей смеси. Количество впрыскиваемого топлива определяется временем открытия электромагнитного клапана форсунки. Основное время впрыскивания топлива - это время для получения смеси с теоретически необходимым коэффициентом избытка воздуха. Количество воздуха, поступающего в цилиндр за цикл, рассчитывается блоком управления по данным датчика расхода воздуха и частоты вращения коленчатого вала двигателя. В системе предусмотрена коррекция времени срабатывания электромагнитной форсунки по напряжению питания (рис. 7.21, а), по температуре охлаждающей жидкости во время прогрева двигателя (рис. 7.21, б), по температуре воздуха на впуске (рис. 7.21, в). Температура охлаждающей жидкости, °С Рис. 7.23. Характеристики работы на принудительном холостом ходу: 1 - прекращение подачи тшшжв, 2 - начало подачи топлива
Рис, 7.22. Зависимость содержания вредных веществ в отработавших газах от составе рабочей смеси При работе двигателя необходимо достигнуть высокой степени очистки отработавших газов по компонентам СО, СН и N0* с помощью трехкомпонентного нейтрализатора. Согласно приведенному на рис. 7.22 графику в этом случае состав горючей смеси по коэффициенту избытка воздуха к должен быть близок к стехиометрическо-му. Стабилизация стехиометрического состава горючей смеси обеспечивается с помощью датчика кислорода, устанавливаемого в выпускном трубопроводе. Система выполняет также функции экономайзера принудительного холостого хода (ЭПХХ). Изменение частоты вращения, при которой прекращается и возобновляется подача топлива, в зависимости от температуры охлаждающей жидкости, показано на рис. 7.23. температура охлаждающей жидкости, С Рис. 7.24. Время впрыскивания топлива при пуске двигателя
Количество топлива, впрыскиваемого при пуске двигателя, определяется температурой охлаждающей жидкости (рис. 7.24). На рис. 7.25 приведена система центрального впрыскивания топлива, включа- 1    2    3
Рис.7.25. Система центрального впрыскивания топлива: а - общая схема системы; б - вариант дроссельного патрубка со стабилизатором давления и перепуском воздуха для автоматического регулирования частоты вращения коленчатого вала на режиме холостою хода; 1 - топливный бак; 2 - топливный насос; 3 - фильтр; 4 - форсунка; 5 - стабилизатор давления; 6 - электронный блок управления; 7,8 - датчики, соответственно, положения дроссельной заслонки и температуры охлаждающей жидкости; 9 - корпус смесительной камеры: 10 - канал холостого хода; 11 - регулятор холостого хода; 12 - подводящий топливный канал; 13 - канал отвода топлива от стабилизатора давления; 14 - стабилизатор давления топлива; 15 - штекер электропитания форсунки; 16 - форсунка; 17 - дроссельная заслонка; 18 -датчик расхода воздуха ющая в себя электронный блок управления на базе микропроцессора, смесительную камеру с дроссельной заслонкой, форсунки, стабилизатор давления, топливный насос с электроприводом, топливный фильтр, датчик температуры охлаждающей жидкости, регулятор частоты вращения в режиме холостого хода. Действие регулятора основано на изменении положения дроссельной заслонки или перепуске воздуха в обход дроссельной заслонки. После обработки информации от датчика частоты вращения микропроцессор формирует управляющий сигнал, подаваемый на исполнительное устройство, в качестве которого может быть использован шаговый электродвигатель. Шаговый электродвигатель воздействует или на дроссельную заслонку, или на клапан обводного канала. Как правило, все системы центрального впрыскивания топлива имеют датчик кислорода, позволяющий адаптивно поддерживать стехиометрический состав горючей смеси. 7.4. Комплексные системы управления двигателем На автомобилях, кроме микропроцессорных систем управления зажиганием и ЭПХХ, применяются и комплексные системы управления зажиганием и впрыскиванием топлива. Принципиально эти системы работают следующим образом. С датчи- АЦП Рк АЦП ТВ АЦП ТЖ Преобразо ватель Компаратор включения И
стартера Преобразователь ДНО,ДУИ Вторичный источник питания Интерфейс ввода Устройство управления впрыском Устройство Коммутатор пусковой форсунки Интерфейс вывода
управления пусковой форсункой Устройство управления бензонасоса Устройство управления углом опережения зажигания Процессор Устройство разделения каналов впрыска Канал впрыска Канал впрыска Рис. 7.26. Структурная схема блока управления 90.376? комплексной системы управления двигателем Топливо    Датчики    Воздух Рис. 7.27. Структурная схема комплексной системы управления двигателем «Шготс» ков, встроенных в двигатель, снимается информация о режиме работы двигателя: частота вращения коленчатого вала, положение коленчатого вала по углу поворота, абсолютное давление во впускном трубопроводе, положение дроссельной заслонки, температура охлаждающей жидкости, температура воздуха. Эти сигналы интерфейсом блока управления преобразуются из аналоговой формы в цифровую. Затем эти сигналы в цифровой форме поступают в процессор, где они после соответствующей обработки сравниваются со значениями, заложенными в памяти блока управления. Процессор выдает регулирующий сигнал на исполнительные устройства. Для системы зажигания - зто транзисторный коммутатор, для системы впрыскивания топлива - форсунки (основные и пусковые) и электробензонасос. Блок управления 90.3761 (рис 7.26) двигателя ЗМЗ-4024.10 содержит: аналогоцифровые преобразователи давления во впускном трубопроводе (АЦПРк); температуры воздуха (АЦПТВ); температуры охлаждающей жидкости (АЦПТЖ); преобразователь аналогового сигнала датчика положения дроссельной заслонки и изменения скорости открытия и закрытия дроссвльной заслонки (ДД); компаратор включения стартера; преобразователь сигналов датчиков начала отсчета (ДНО) и угловых импульсов (ДУИ); вторичный источник питания (ВИП); устройство управления впрыском; устройство управления пусковой форсункой; устройство управления реле бензонасоса (УРБН); устройство управления углом опережения зажигания (УУОЗ); интерфейс вывода; устройство разделения каналов впрыскивания; коммутатор пусковой форсунки; коммутатор реле злектробвнзонасоса (ЭБН); выходной каскад угла опережения зажигания (УОЗ) и разделения каналов зажигания (РК). Блок управления 90.3761 обеспечивает: включение экономайзера при углах открытия дроссельной заслонки более 70±5° за счет увеличения длительности впрыскивания топлива на 23 %; управление пусковой форсункой при включении стартера и температуре охлаждающей жидкости менее 20°С; управление реле электробензонасоса (включение реле на 2 с) при включенном зажигании и неработающем двигателе; постоянное включение реле при частоте вращения коленчатого вала двигателя более 300 мин-1; отключение реле при частоте вращения вала менее 300 мин-1. системе управления двигателем «Motronic»: а - схема системы зажигания; б - датчик частоты вращения и положения коленчатого вала; 1 - выключатель зажигания; 2 - катушка зажигания; 3 - распределитель; 4 - блок управления комплексной системы; 5 - аккумуляторная батарея; 6 - постоянный магнит; 7 - датчик частоты вращения вала; в - картер маховика; В - обмотка датчика; 10 - венец маховика; 11 - штырь указателя положения вала; 12 -датчик положения коленчатого вала
Одновременное управление впрыскиванием топлива и опережением зажигания обеспечивает система «Motronic», в которую могут быть включены различные системы впрыскивания, например, «КЕ-Jetronic», «L-Jetronic» и др. Структурная схема системы «Motronic» приведена на рис. 7.27. Состав горючей смеси и угла опережения зажигания с учетом условий работы двигателя оптимизирует микропроцессорный блок управления. Система «Motronic» также выполняет функции ЭПХХ. Для управления углом опережения зажигания в блок управления 4 (рис. 7.28) подаются импульсы от датчиков 7 и 12 частоты вращения и положения коленчатого вала двигателя. Обработка информации от датчиков осуществляется в течение одного оборота коленчатого вала. Блок управления выбирает промежуточное значение из двух ближайших точек каждой программы и подает сигналы, управляющие подачей топлива и углом опережения зажигания. В запоминающем устройстве блока управления заложены оптимальные характеристики как для установившихся, так и для неустано-вившихся режимов работы двигателя. Взаимосвязанное управление впрыскиванием топлива и зажиганием средствами электроники позволяет в большей степени приблизить программу управления углом опережения зажигания к оптимальной (рис. 7.29). Количество впрыскиваемого топлива устанавливается блоком управления с коленчатого вала Рис. 7.29. Диаграммы углов опережения зажигания для различных систем управления; а - микропроцессорной системы зажигания; б - системы с центробежно-вакуумным автоматом Рис. 7.30. Комплексная система управления двигателем «Molronic 1.1-1.3»: 1 - топливный бак; 2 - топливный насос; 3 - топливный фильтр; 4 - регулятор давления топлива; 5 - катушка зажигания; 6 - измеритель расхода воздуха; 7 - форсунка; 8 - распределитель зажигания; 9 - выключатель (потенциометр) дроссельной заслонки; 10 - контроллер; 11 - поворотный регулятор холостого хода; 12 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 13- датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя; 14 - адсорбер с активированным углем; 15 - клапан вентиляции: 16- реле включения топливного насоса учетом информации от датчиков, измеряющих объем и температуру воздуха на впуске, частоту вращения коленчатого вала, нагрузку двигателя и температуру охлаждающей жидкости. Основным из этих параметров, от которых зависит дозирование впрыскиваемого топлива, является расход воздуха. Схема системы управления двигателем ‘-Motronic 1.1-1.3» приведена на рис. 7.30. 7.5. Датчики электронных систем управления двигателем 7.5.1. Измерители расхода воздуха В измерителе расхода воздуха, представленном на рис. 7.31, воздушный поток воздействует на заслонку 2, закрепленную на оси в специальном канале. Поворот заслонки потенциометром преобразуется в напряжение, пропорциональное расходу воздуха. Воздействие воздушного потока на заслонку 2 уравновешивается пружиной. Демпфер 3 с пластиной 4, выполненной как одно целое с измерительной заслонкой 2, служит для гашения колебаний, вызванных пульсациями воздушного потока и динамическими воздействиями, характерными для движущего- Рис. 7.31. Измеритель расхода воздуха с датчиком температуры: 7 - байпасный канал; 2 - измерительная заслонка; 3 - демпферная камера; 4 - пластина демпфера; 5 - потенциометр; 6 - винт качества (состава) смеси в режиме холостого хода; 7 - датчик температуры; 8 - контакт топливного насоса ся автомобиля. На входе в измеритель расхода воздуха встроен датчик 7 температуры поступающего в двигатель воздуха. Недостатком измерителя расхода является наличие подвижных деталей и скользящего контакта. Подвижных деталей не имеют измерители расхода воздуха ионизационного, ультразвукового, вихревого и термоанемометрического типов. Термоанемометрический измеритель расхода воздуха для системы впрыскивания топлива «LH-Jetronic» представляет собой автономный блок, устанавливаемый во впускной тракт двигателя. Наиболее ответственной частью термоанемометра является внутренний измерительный канал 6 (рис. 7.32), состоящий из пластмассовых обойм, которые окружают несущие кольца нагреваемой платиновой нити 2 диаметром 100 мкм и термокомпенсационного пленочного резистора 3. Корпус 5 имеет камеру для размещения электронного блока, который поддерживает постоянным перегрев нити относительно потока на уровне 150°С путем регулирования силы тока измерительного моста. Выходным параметром измерителя расхода воздуха служит падение напряжения на прецизионном резисторе 1. На входе и выходе основного канала измерителя расхода воздуха установлены защитные сетки, которые одновременно выполняют функции стабилизирующих элементов. На рис. 7.33 показан автомобильный термоанемометрический измеритель расхода воздуха с пленочным чувствительным элементом на твердых керамических подложках. Основой конструкции является чувствительный элемент, включающий измерительный и термокомпенсационный резисторы. Пластмассовая рамка с чувствительным элементом размещается в измери- Рис. 7.32. Термоанемометрический измеритель расхода воздуха системы «LH-Jetronic»: 1 - прецизионный резистор: 2 - измерительный элемент: 3 - термокомпенсационный элемент: 4 - стабилизирующие решетки: 5 - пластмассовый корпус: 6 - внутренний измерительный канал, в котором располагаются элементы поз. 1, 2, 3 (на схеме показаны в увеличенном виде) 6 Рис. 7.33. Термоанемометрический расходомер с пленочным чувствительным элементом: 1 - корпус: 2 - датчик температуры воздуха: 3 - стабилизирующая решетка; 4 - внутренний измерительный канал: 5 - чувствительный элемент; 6 - электронная схема тельном патрубке измерителя расхода воздуха. Температура перегрева измерительного терморезистора -70°С. Она поддерживается с помощью электронной схемы управления. Термоанемометр на основе металлополимерных чувствительных элементов приведен на рис. 7.34. Рис, 7.34. Металлополимерный чувствительный элемент: 1 - измерительный терморезистор; 2 - термокомпенсационный резистор; 3 - полиамидный изоляционный материал
7.5.2. Измерители расхода топлива Информация о расходе топлива на автомобиле необходима как для бортовых систем контроля, так и для адаптивных систем управления двигателем. В электромеханических измерителях расхода топлива турбинного типа (та-хометрических) считывающим элементом при определении частоты вращения турбин является светодиод инфракрасного излучения и фоторезистор. В расходомере предусмотрены демпфирующее устройство для гашения пульсаций потока, системы для удаления воздушных пробок из потока топлива, а также система термокомпенсации. В одном из вариантов теплового измерителя расхода топлива датчик представляет собой четыре терморезистора, соединенных в мостовую схему и размещенных по периферии на тонкой квадратной подложке. Поток жидкости омывает терморезисторы и в большей степени охлаждает те из них, которые расположены перпендикулярно потоку. В диагонали моста возникает разностный сигнал, фиксирующий расход топлива. В системах впрыскивания следует учитывать количество топлива, поступающего от форсунок или стабилизатора давления обратно в бак, и компенсировать влияние пульсаций потока топлива и вибрации двигателя на показания измерителей расхода топлива. 7.5.3. Датчики давления Датчикам давления с мембранным чувствительным элементом 3 (рис. 7.35, а) присущи существенные недостатки: наличие механических элементов и сравнительно большое число звеньев в цепи передачи информации, что отрицательно сказывается на точности и надежности измерительной системы. В бесконтактных индуктивных датчиках при перемещении чувствительного элемента - мембранной камеры 9 (рис. 7.35, 6) изменяется воздушный зазор в магнитопроводе, магнитное сопротивление магнитопровода и индуктивность катушки. Катушка включена в измерительный мост. При разбалансировке моста появляется электрический сигнал, поступающий в блок управления. Применение микроэлектронной технологии позволило перейти к полностью статическим конструкциям датчиков. На рис. 7.35, в, показан интегральный датчик давления с полупроводниковыми тензоэлементами. Рис. 7.35. Датчики давления; а - с мембранным чувствительным элементом: б - бесконтактный индуктивный; в - интегральный с полупроводниковыми тензоэпементами; 1 - потенциометр; 2 - корпус мембранного механизма; 3 - мембрана; 4 - калиброванная пружина; 5 - шток; б - амортизатор; 7 - стальной сердечник; 8 - первичная обмотка; 9 - мембранная камера; 10- корпус; 77 —вторичная обмотка; 12 - электрические контакты; 13 - полупроводниковый тензорезистор; 14 - контактная площадка 7.5.4. Датчики температуры В автомобильных системах контроля в качестве датчиков температуры широко используются полупроводниковые терморезисторы, размещаемые в металлическом корпусе, имеющем разъем для включения датчика в измерительную цепь. В системах управления находят применение более совершенные типы датчиков температуры, обладающих высокой стабильностью и малым технологическим разбросом номинального сопротивления, высокой технологичностью, малой инерционностью и простотой конструкции. Это интегральные датчики температуры. Они представляют собой однокристальные термочувствительные полупроводниковые элементы с периферийными схемами (усилители и т.д.). Выходным сигналом датчика является напряжение. Это также датчики на основе термочувствительных ферритов и конденсаторов, в которых используются зависимости магнитной и диэлектрической проницаемости от температуры. Однако из-за сложности конструкции они нетехнологичны. По разным причинам (нетехнологичность, сложность конструкции, высокая стоимость и т.д.) на автомобилях пока не находят применения термоэлектрические датчики, датчики на основе кварцевых резонаторов и многие другие. 7.5.5. Датчики положения и перемещения Для определения положений дроссельной заслонки и угловой скорости перемещения (частоты вращения) коленчатого вала применяют датчики контактного типа. Основой потенциометрического датчика является пленочный резистор с несколькими контактными дорожками, с которыми контактируют упругие токосъемные элементы. Последние связаны с осью датчика и перемещаются вместе с ней. Токосъемные элементы обеспечивают получение сигналов ускорения при резком открытии дроссельной заслонки, о холостом ходе двигателя, информацию о положении дроссельной заслонки и полном или близком к нему открытии дроссельной заслонки. Основные требования к датчику положения дроссельной заслонки; высокая долговечность и стабильность работы при отсутствии дребезжания контактов. Эти требования выполняются за счет подбора износостойких материалов дорожек и контактных площадок токосъемных элементов. Недостатки электромеханических датчиков контактного типа отсутствуют в бесконтактных датчиках, в частности, оптоэлектронных датчиках с кодирующим диском. Разрешающая способность датчика может быть меньше 1° за счет применения прецизионных кодирующих дисков и оптических или фотоэлектрических устройств. Кодирующий диск имеет прорези или прозрачные площадки. По разным сторонам диска установлены источники света и фоточувствительные элементы (обычно фотодиоды). При вращении диска свет попадает на определенную комбинацию фотодиодов (фотоэлементов), что позволяет однозначно определять угол поворота диска. Индуктивные датчики перемещения в электронных системах управления двигателем используются в основном для измерения частоты вращения коленчатого или распределительного вала двигателя. Они предназначены также для определения ВМТ первого цилиндра или другой специальной метки, служащей началом отсчета для системы управления, чем обеспечивается синхронизация функционирования системы управления с рабочим процессом двигателя. Индукционная катушка датчика размещена вокруг постоянного магнита, полюс которого со стороны, обращенной к объекту вращения, например, к зубчатому венцу маховика (см. рис. 7.28, 6), имеет магнитопроеод из магнитомягкого Рис. 7.36. Индуктивный датчик: 1 - корпус; 2 - индукционная катушка; 3 - магнитопровод; 4 - магнит из феррита бария; 5 - пружинное кольцо; 6 - крышка со штекерами; 7 - фланец материала. Магнитопровод установлен с небольшим зазором относительно зубьев вращающегося зубчатого венца маховика. При перемещении зубьев относительно магнитопровода величина зазора между ними меняется. Это вызывает изменение магнитной индукции и появление двухполярного электрического импульса в индукционной катушке. Две пикообразные полуволны импульса расположены симметрично относительно оси, проходящей через нулевую точку, а нулевая точка соответствует центру каждого зуба, что позволяет с большой точностью определить их положение. Амплитуда выходного сигнала датчика зависит от длины воздушного зазора между магнитопроводом и маркерным зубом и от скорости изменения магнитной индукции, зависящей от скорости перемещения зуба. Индуктивные датчики относятся к числу наиболее надежных датчиков в электронных системах управления автомобильными двигателями. Конструкция индуктивного датчика показана на рис. 7.36. 7,5.6. Датчики детонации Датчики детонации отличаются большим разнообразием по конструкции и физическим принципам работы, так как имеет место большое количество признаков проявления детонации. Соответственно, датчики могут размещаться на двигателе в различных местах. Наиболее распространен способ установления детонации с помощью пьезокварцевого вибродатчика (рис. 7.37). все элементы которого крепятся к основанию 1, выполненному из титанового сплава. Пьезоэлектрический преобразователь состоит из двух включенных параллельно кварцевых пьезоэлементов. При возникновении детонации (вибрации) инерционная масса 3 воздействует на пьезоэлементы 2 с соответствующей частотой и усилием. В результате пьезозффекта появляется переменный сигнал, который снимается с кварцевых пластин с помощью выводов из латунной фольги 4. 7.5.7. Датчики кислорода (Х-зонды) Рис. 7.37. Пьезоэлектрический вибродатчик: 1 - основание; 2 - пьезоэлементы; 3 - инерционная масса; 4 - латунная фольга; 5 - крышка; 6 - кабель
Известны два типа датчиков кислорода. В одном из них чувствительным элементом является диоксид циркония ZrOg, во втором - диоксид титана ТЮ2. Оба типа датчиков реагируют на парциальное давление кислорода. Циркониевый датчик (рис. 7.38) имеет два электрода - внешний 4 и внутренний 5. Оба электрода выполнены из пористой платины или ее сплава и разделены слоем твердого электролита. Электролитом является диоксид циркония Zr02 с добавлением оксида иттрия У203 для повышения ионной проводимости электролита. Среда, окружающая внутренний электрод, имеет постоянное парциальное давление кислорода. Внешний электрод омывается потоком отработавших газов в выпускной системе двигателя с переменным парциальным давлением кислорода. Ионная проводимость твердого электролита, возникающая вследствие разности парциальных давлений кислорода на внешнем и внутреннем электродах, обусловливает появление разности потенциалов между ними. рода р.-зонда): 7 - электропроводное уплотнение; 2 - корпус; 3 - твердый электролит; 4,5- внешний и внутренний электроды
При низком уровне парциального давления кислорода в отработавших газах, когда двигатель работает на обогащенной смеси (Х<1), датчик, как гальванический элемент, генерирует высокое напряжение (700-1000 мВ). При переходе на обедненную смесь парциальное давление кислорода в отработавших газах заметно увеличивается, что приводит к резкому падению напряжения на выходе датчика до 50-100 мВ. Такое резкое падение напряжения датчика (рис. 7.39) при переходе от обогащенных к обедненных смесям позволяет определить стехиометрический состав смеси с погрешностью не более ±0,5 %. Конструкция датчика кислорода на основе диоксида циркония показана на рис. 7.40. Рис. 7.39. Характеристика циркониевого датчика кислорода
Принцип работы датчика кислорода на базе диоксида титана ТЮ2 основан Рис. 7.40. Циркониевый датчик кислорода: 1 - металлический корпус; 2 - уплотнение; 3 - соединительный кабель; 4 - кожух; 5 - контактный стержень; 6 - активный элемент из двуокиси циркония; 7 - защитный колпачок с прорезями Л*. 7А1. Депп кислорода на основе ПО? чувствительный элемент; 2 - металлический корпус; 3 - изолятор; 4 - входные контакты; , ~ *плот*емие; 6 - защитный кожух на изменении электропроводности ТЮ2 при изменении парциального давления кислорода в выпускной системе. Конструкция датчика представлена на рис. 7.41. Параллельно чувствительному элементу 1 датчика подключен термистор для компенсации влияния температуры на сопротивление соединения ТЮ2. 7.6. Исполнительные устройства систем впрыска 7.6.1. Электромагнитные форсунки Работа электромагнитной форсунки связана с протекающими одновременно гидравлическими, механическими, электромагнитными и электрическими процессами, поэтому она является одним из наиболее ответственных элементов в системе впрыскивания топлива. Форсунки открываются автоматически и осуществляют дозирование и распы- ливание топлива. Обычно форсунки разрабатываются для каждой модели автомобиля и двигателя, они постоянно совершенствуется, поэтому можно отметить большое разнообразие их конструкций. Рис. 7.42. Конструктивная схема электромагнитной форсунки: 1 - обмотка электромагнита; 2 - якорь: 3 - запирающий элемент; 4 - упор; 5 - пружина; 6 - магнитопровод; 7 - выходные контакты; 8 - штуцер для топлива
Форсунки работают в импульсном режиме при частоте срабатывания от 10 до 200 Гц в условиях вибрации двигателя, повышенных температур и при этом должны обеспечивать линейность характеристики дозирования топлива в пределах 2-5% на протяжении всего срока службы (около 600 млн. циклов срабатывания). Сигнал на начало впрыскивания топлива подается на обмотку 1 (рис. 7.42) электромагнита, размещенную в металлическом корпусе. В корпусе расположен также запирающий элемент 3 клапана, прижимаемый к седлу пружиной 5. Когда на обмотку электромагнита от электронного блока управления подается электрический импульс прямоугольной формы определенной длительности, запирающий элемент перемещается, преодолевая сопротивление пружины, и открывает отверстие распылителя. Топливо поступает в двигатель. После прекращения электрического сигнала запирающий элемент под действием пружины Рис. 7.43. Электромагнитные форсунки: а, б, в- соответственно - с плоским, конусным и сферическим запирающими элементами: 1 - корпус; 2 - обмотка электромагнита; 3 - жиклер клапана; 4 - пружина; 5 - запирающий элемент; 6 - топливный фильтр; 7 - сердечник электромагнита; 8 - топливные каналы; 9 - регулировочный винт; 10- электрические контакты; 11 - магнитная вставка; 6 - рабочий ход запирающего элемента возвращается в седло. Количество впрыскиваемого топлива за цикл при постоянстве давления на входе в форсунку зависит только от длительности управляющего импульса. В реальной форсунке время открытого состояния клапана не совпадает с длительностью управляющего импульса. После подачи управляющего электрического импульса на форсунку в обмотке электромагнита возникает ток самоиндукции, препятствующий нарастанию магнитного потока в системе. Открытие клапана происходит с задержкой по времени. При прекращении подачи управляющего импульса в результате самоиндукции сохраняющийся магнитный поток будет препятствовать быстрому отпусканию запирающего элемента. Повысить быстродействие электромагнитной форсунки можно за счет уменьшения числа витков обмотки электромагнита и ее индуктивности. Однако при этом уменьшается сопротивление обмотки и увеличивается сила потребляемого ею тока. Для ограничения силы тока последовательно с обмоткой включают резистор. В электромагнитных форсунках используются три вида запирающих элементов клапана (рис. 7.43): плоский (дисковый), конусный (штифтовый), сферический (шариковый). Плоский запирающий элемент 3 форсунки, представленной на рис. 7.43. а. изготовлен из магнитомягкой стали и в центральной части имеет стальную вставку, которая предотвращает появление кольцевой выработки в месте его посадки на седло клапана. Рабочий ход запирающего элемента составляет 0,15 мм и ограничивается специальным дистанционным кольцом. В форсунке применена поляризованная электромагнитная система, которая, кроме обмотки электромагнита, включает кольцевую вставку из магнитотвердого сплава, создающего поляризующий магнитный поток. При этом появилась возможность увеличить усилие пружины 4, что повысило герметичность клапана. Усилие пружины может регулироваться специальным винтом 9, закрытым пробкой. Внутри форсунки размещен топливный фильтр 6 в виде кольца из порошкового материала, так как при попадании загрязнений (частиц размером более 30-40 мкм) клапан форсунки может потерять герметичность. Рис. 7.44. Пусковая форсунка: 1 - пластмассовый каркас; 2 - обмотка электромагнита; 3 - фланец креплении форсунки; 4 - распылитель; 5 - пружина; 6 - запирающий элемент; 7 - топливоподводящий штуцер с фильтрующим элементом; 8 - электрические контакты
Форсунки с конусным запирающим элементом (рис. 7.43, б) получили наибольшее распространение. Форсунка имеет нижний подвод топлива, обеспечивающий его постоянную циркуляцию через форсунку, лучшее охлаждение электромагнитной системы и лучшие условия для отвода пузырьков газа. Преимущество сферического запирающего элемента в форсунке, представленной на рис. 7.43, в, состоит в том, что сферические элементы обладают хорошими герметизирующими свойствами и способностью к центрированию в седле клапана. Форсунки для распределенного и центрального впрыскивания отличаются по размерам, способу крепления на двигателе, способу подвода топлива и по сопротивлению обмоток электромагнита. Дополнительная пусковая форсунка отличается по конструкции от рабочих. Обычно она состоит из корпуса с фланцем крепления 4 (рис. 7.44), в который за-вальцован пластмассовый каркас 1 обмотки 2 электромагнита. Запирающий элемент 6 клапана является якорем электромагнита. В нижней части корпуса расположен центробежный распылитель. При подаче топлива пусковая форсунка постоянно находится в открытом состоянии. 7.6.2. Электромагнитные клапаны. Переключающие устройства Электромагнитный клапан системы автоматического управления ЭПХХ (рис;. 7.45) герметично закрыт, что препятствует попаданию влаги в его внутреннюю полость. При гюдаче напряжения на обмотку электромагнита якорь притягивается к стопу (упору) и запорное кольцо перекрывает доступ топлива по каналу системы холостого хода карбюратора. Обратный ход якоря обеспечивает возвратная пружина. Электромагнитный клапан ЭПХХ имеет неразборную конструкцию, отличается простотой, надежностью и малой стоимостью. Примером переключающего устройства систем управления двигателем является пневмоэлектрический клапан системы управления турбонаддувом. Специфика работы в среде с высокой температурой требувт предусмотреть меры для охлаждения клапана. Рис. 7.45. Электромагнитный клапан 3202.3747: 1 - запорное кольцо; 2 - стопорное кольцо; 3 - пружина; 4 - корпус; 5 - якорь; 6 - втулка; 7 - катушка электромагнита; 8 - кожух; 9 - крышка; 10 - штекер; 11 - упор Рис.7.46. Электрический топтаный насос: а - продольный разрез; 6 - схема действия; 1 - корпус насоса; 2 - предохранительный клапан; 3 - роликовый насос; 4 - электродвигатель; 5 - обратный клапан Для подачи топлива к форсункам в системах впрыскивания топлива используются электрические топливные насосы. В основном используются насосы роторного (роликового) типа (рис. 7.46). Насосы могут устанавливаться как вне, так и внутри топливного бака. При внешней установке насос представляет собой автономный агрегат, объединяющий насос и электродвигатель в одном корпусе. При размещении в баке насос представляет собой единый агрегат, включающий собственно насос, топливопроводы, демпфирующее устройство, фильтр, провода электропитания и т.д. Пример системы топливоподачи с таким насосным агрегатом приведен на рис. 7.47.
Рис. 7.47. Схема топливоподачи с топливным насосом, устанавливаемым в топливной баке: 1 - бак; 2 - топливный насос с электроприводом; 3 - топливный фильтр; 4 - нагнетательная магистраль высокого давления; 5 - регулятор давления топлива; 6 - форсунки; 7 - топливопровод с форсунками (непрерывный поток топлива); 8 - возвратная топливная магистраль Рис. 7.48. Регулятор холостого хода с шаговым электродвигателем: 1 - дросселирующий элемент; 2,3- обмотки шагового электродвигателя; 4 - ротор шагового электродвигателя; 5 - пружина На рис. 7.48 представлен регулятор холостого хода с приводным шаговым электродвигателем. Шаговый электродвигатель имеет четыре обмотки управления. Обмотки размещены на статоре. В продольных пазах ротора установлены постоянные магниты с чередующимся расположением полюсов. Управление двигателем ведется с помощью электрических импульсов различной полярности, подаваемых на обмотки в определенной последовательности. Малогабаритные электродвигатели постоянного тока используются для регулирования расхода воздуха на холостом ходу путем перемещения дроссельной заслонки. Вал электродвигателя через редуктор связан с цилиндрическим толкателем, который непосредственно воздействует на подпружиненный рычаг заслонки. 7.7. Электронные системы управления автомобильными дизелями Электронное управление дизелем необходимо для уменьшения количества токсичных веществ в отработавших газах, уменьшения дымности, вибрации, уровня шума, оптимизации и стабилизации частоты вращения на холостом ходу и т.д. Это обеспечивается электронным блоком управления, который после обработки информации о состоянии двигателя от различных датчиков выдает управляющие сигналы, обеспечивающие оптимизацию количества подаваемого топлива и момента его впрыскивания. Рис. 7.49. Система управления дизелем («Toyota»): 1 - специальный клапан управления; 2 - датчик угла поворота коленчатого вала; 3 - вход топлива; 4 - корректирующее сопротивление; 5 - выход топлива; 6 - электромагнитный перепускной клапан; 7 - электромагнитный клапан; 8 - датчик температуры поступающего в двигатель воздуха; 9 - воздушные заслонки; 10 - клапан; 11 - электронный блок управления; 12- сигнал открытия педали акселератора; 13 - датчик давления поступающего в двигатель воздуха; 14 - система турбонаддува; 15-клапан; 16-датчик воспламенения; 17 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 18-датчик частоты вращения коленчатого вала Система управления дизелем («Toyota») приведена на рис. 7.49. Система обеспечивает управление количеством подаваемого топлива, моментом начала подачи топлива, воздушной заслонкой, частотой вращения холостого хода и свечой накаливания.    • Управление количеством подаваемого топлива осуществляется электронным блоком управления на основании данных о частоте вращения коленчатого вала и положении педали акселератора с учетом поправок на температуру и давление воздуха на впуске, температуру окружающвй жидкости и т.д. Момент подачи топлива выбирается блоком управления по сигналам датчиков угла поворота педали акселератора, давления воздуха на впуске. Используя сигналы датчика воспламенения, установленного в камере сгорания, блок управления обеспечивает совпадение зарегистрированного момента воспламенения с расчетным. Управляя воздушной заслонкой в полости впускного трубопровода, можно уменьшить вибрацию двигателя на холостом ходу и устранить вибрации при остановке двигателя. При отказах системы управления воздушная заслонка автоматически наполовину открывается, что предотвращает чрезмерный разгон двигателя. Получая информацию от различных датчиков, блок управления обеспечивает подачу такого количества топлива, чтобы частота вращения в режиме холостого хода не отличалась от расчетной. Сила тора свечей накаливания в системе предпускового подогрева дизеля регулируется блоком управления в зависимости от температуры охлаждающей жидкости и ряда других параметров. 7.8. Эксплуатация систем управления двигателем 7.8.1. Эксплуатация САУЭПХХ Неисправности САУЭПХХ. Нарушения в работе САУЭПХХ проявляются следующим образом: двигатель останавливается на холостом ходу (двигатель глохнет или не запускается); двигатель работает неустойчиво (при плавном нажатии на педаль управления дроссельной заслонкой частота вращения коленчатого вала периодически изменяется, отчего автомобиль движется рывками); подача топлива в режиме принудительного холостого хода не прекращается, что увеличивает его расход. Общим диагностическим признаком отказа САУЭПХХ служит остановка двигателя в режиме холостого хода. Причины остановки двигателя на холостом ходу:
<<< Предыдущая страница   1  2     Следующая страница >>>


1 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я