Количество впрыскиваемого топлива определяется временем открытого состояния электромагнитного клапана форсунки.
На практике в большинстве случаев впрыск топлива выполняется синхронно: на один оборот коленчатого вала двигателя выполняется одноразовый впрыск. Но во время ускорения автомобиля с целью повышения мощности двигателя наряду с синхронным обеспечивается асинхронный впрыск. Время синхронного впрыска Тсп определяется формулой:
ТСП = Т0КК + ΔТП,
где То - основное или базовое время впрыска; КК - коэффициент коррекции; ΔТП - поправка времени впрыска на изменение напряжения питания. Основное время впрыска Т0 - это время, соответствующее количеству топлива, требуемого для создания теоретически необходимого коэффициента избытка воздуха (соотношения воздух-топливо). При этом массовый приток воздуха, поступающего в цилиндр за цикл, определяется по данным датчика расхода воздуха и частоты вращения коленчатого вала двигателя. Это соотношение может быть определено формулой:
Т0 = VBK/n,
где VB - расход воздуха; К - коэффициент; n - частота вращения коленчатого вала двигателя.
Поправка ΔТП зависит от времени срабатывания форсунки в зависимости от напряжения питания. Пример такой зависимости показан на рис. 3.2.
Рис. 3.2.
Кроме перечисленных поправок, с целью улучшения характеристик двигателя во время его прогрева (стабильность работы, приемистость, состав отработавших газов и т.п.) выполняются разного рода коррекции количества впрыскиваемого топлива относительно основного времени впрыска. К таким коррекциям относится коррекция на время прогрева. При этом улучшается работа холодного двигателя в зимнее время на основании сигналов датчика температуры охлаждающей жидкости за счет повышения количества впрыскиваемого горючего. После завершения прогрева введение этой коррекции прекращается. График зависимости коэффициента коррекции КЖ от температуры охлаждающей жидкости представлен на рис. 3.3. Непосредственно после пуска двигателя необходимо стабилизировать частоту вращения коленчатого вала двигателя. Зависимость КЖ от температуры показана на рис. 3.4. Коррекция прекращается через некоторое время после пуска двигателя.
Рис. 3.3.
Рис. 3.4.
Коррекция обеспечивается также для увеличения приемистости двигателя во время прогрева (рис. 3.5), для предотвращения перегрева, с учетом температуры Тв всасываемого воздуха (рис. 3.6) и коррекция соотношения воздух - топливо в горючей смеси методом обратной связи (рис. 3.7). На рис. 3.7 показана зависимость выброса компонентов отработавших газов от коэффициента избытка воздуха λ, характеризующего состав горючей смеси.
Рис. 3.5.
Рис. 3.6.
Рис. 3.7.
Для того, чтобы с помощью трехкомпонентного нейтрализатора достигнуть одновременно высокой степени очистки отработавших газов по компонентам СО, НС и NOX, необходима при различных условиях работы двигателя точная регулировка коэффициента λ избыточности воздуха таким образом, чтобы состав смеси был максимально близок к стехиометрическому. С этой целью с помощью датчика, установленного в выпускной системе (см. рис. 3.1), измеряется концентрация кислорода в отработавших газах. Таким образом организуется обратная связь в системе автоматической стабилизации стехиометрического состава горючей смеси.
На рис.3.8 представлена структура системы управления соотношением воздух-топливо с обратной связью от датчика кислорода, а также форма выходного сигнала датчика кислорода с использованием следующих обозначений: 1 - воздух; 2 - топливо; 3 - датчик частоты вращения коленчатого вала; 4 - датчик расхода воздуха; 5 - частота вращения; 6 - расход воздуха; 7 -сигналы от датчика температуры охлаждающей жидкости и других датчиков; 8 - двигатель; 9 - форсунки; 10 - количество впрыскиваемого горючего; 11 -электронный блок управления; 12 - трехкомпонентный нейтрализатор; 13 -датчик кислорода.
Рис. 3.8.
Следует отметить, что датчик кислорода не работает, пока его температура низка. Поэтому до окончания прогрева реально имеющее место соотношение воздух-топливо определяется электронным блоком управления без использования датчика кислорода.
Другой важной особенностью работы электронных систем управления является сравнительно легко достижимая возможность прекращения подачи топлива, например, при снижении скорости, при опасном для двигателя увеличении частоты вращения коленчатого вала, зависящем от температуры охлаждающей жидкости. Например, на рис. 3.9 представлены зависимости частоты вращения n коленчатого вала двигателя от температуры охлаждающей жидкости, соответствующие началу подачи топлива (штриховая линия) и прекращению подачи топлива (сплошная линия). При снижении скорости для повышения топливной эффективности система обеспечивает прекращение впрыска топлива на принудительном холостом ходу, когда при высокой частоте вращения вала двигателя полностью закрывается дроссельная заслонка. Когда частота вращения вала двигателя падает ниже заданного значения, подача топлива возобновляется (штриховая линия на рис. 3.9).
Рис. 3.9.
При пуске двигателя количество топлива (время впрыска) определяется температурой охлаждающей жидкости. После того, как частота вращения вала превысит заданную величину, продолжительность синхронного впрыска возвращается к прежнему значению (рис. 3.10).
Рис. 3.10.
В многоцилиндровых двигателях в основном используется система синхронного впрыска, в которой для всех цилиндров за один оборот коленчатого вала производится одна подача топлива. Кроме такой системы, существуют системы независимого впрыска для каждого цилиндра или группы из двух-трех цилиндров.
Обычный (синхронный) впрыск используется при пуске двигателя, когда благодаря обогащению смеси сразу после включения стартера улучшаются пусковые характеристики двигателя. В системе, показанной на рис. 3.1, для этого применяется специальный электромагнитный клапан (форсунка холодного пуска).
При ускорениях автомобиля впрыск задается в зависимости от величины ускорения с учетом сигналов с датчиков. Таким образом улучшаются динамические характеристики автомобиля.