Системы впрыска бензина

На часть автомобилей ВАЗ устанавливаются двигатели с системами впрыска бензина. На автомобилях ВАЗ-21083-20, -21093-20, -21099 и -21102 устанавливается двигатель модели ВАЗ-2111-80 с системой распределенного впрыска топлива типа Мотроник, а на автомобилях ВАЗ-21044 и -21214 — двигатели, оборудованные системой центрального одноточечного впрыска топлива типа Моно-Мотроник.

Основными преимуществами систем впрыска по сравнению с карбюраторными системами являются следующие:

• отсутствие добавочного сопротивления потоку воздуха на впуске в виде карбюратора с диффузорами способствует улучшению наполнения цилиндров и получению более высокой литровой мощности двигателя;
• улучшение продувки камер сгорания за счет использования возможности большего перекрытия клапанов (когда открыты одновременно оба клапана) и продувки камер сгорания чистым воздухом, а не смесью, что улучшает качество приготовляемой рабочей смеси;
• более точное при распределенном впрыске распределение топлива по цилиндрам (при распределенном впрыске состав смеси в цилиндрах может различаться на 6...7%, а при питании от карбюратора на 11...17%);
• существенно более высокая степень оптимизации состава топливовоздушной смеси на всех режимах работы двигателя с учетом его состояния, за счет чего возрастает топливная экономичность двигателя и одновременно снижается токсичность отработавших газов.

Улучшение продувки и большая равномерность распределения смеси по цилиндрам снижает температуру стенок цилиндра, днищ поршней и выпускных клапанов, что в свою очередь уменьшает возможность детонации и позволяет обеспечить снижение потребного октанового числа бензина на 2-3 единицы, либо увеличить степень сжатия (а значит, мощность) двигателя без опасности детонации. Кроме того, при этом уменьшается образование окислов азота при сгорании и улучшаются условия смазки зеркала цилиндров.



Основным недостатком систем впрыска бензина является их более высокая по сравнению с карбюраторными сложность из-за большого числа прецизионных деталей и электронных элементов, поэтому они имеют более высокую стоимость и требуют более квалифицированного обслуживания при эксплуатации.

Устройство и работа системы распределенного впрыска бензина двигателя ВАЗ-2111-80 типа Мотроник

Данная система относится к числу наиболее современных и совершенных систем впрыска. Основным элементом системы является электронный блок управления (ЭБУ), представляющий собой специализированный компьютер, который на основании сигналов присоединенных к нему датчиков обеспечивает одновременное оптимальное управление непосредственно системой впрыска топлива, электронной системой зажигания (рассматривается в пп. «Система зажигания»), а также системами защиты окружающей среды — системой дожигания отработавших газов (устанавливается на варианте системы Мотроник с обратной связью) и системы улавливания и сжигания паров бензина. Одновременное управление ЭБУ указанными системами позволяет производить совместную оптимизацию их работы, обеспечивая наиболее эффективную и экономичную работу двигателя на всех режимах при минимальной токсичности выхлопных газов.

Система впрыска топлива включает в себя подсистемы подачи воздуха и топлива.

Подсистема подачи воздуха включает в себя воздушный фильтр 1 (рис. 57), шланг 3 подвода воздуха, дроссельный патрубок 5 с дроссельной заслонкой и регулятором холостого хода 6, а также ресивер 9 и впускной трубопровод 19. Управление подачей воздуха производится непосредственно водителем путем воздействия на дроссельную заслонку в зависимости от нужного режима работы двигателя. Это является принципиальным отличием систем впрыска бензина от карбюраторных систем, в которых при помощи дроссельной заслонки регулируется подача не воздуха, а топливовоз-дуишой смеси. В подсистеме подачи воздуха установлены датчики массового расхода воздуха 2 и положение дроссельной заслонки, информация от которых учитывается при управлении подачей топлива ЭБУ, который в зависимости от подачи воздуха обеспечивает оптимальную для различных режимов работы двигателя подачу топлива. В режиме холостого хода подача воздуха производится через канал холостого хода в обход дроссельной заслонки и регулируется ЭБУ при помощи регулятора 6, имеющего клапан с приводом от шагового электродвигателя.





Подсистема подачи топлива включает в себя размещенный в топливном баке электробензонасос 15, нагнетающую топливную магистраль 17 с топливным фильтром 13, регулятор давления 18 и установленную на впускном трубопроводе рампу 20 с форсунками 21 (по одной на каждый цилиндр).



Топливо постоянно подается электробензонасосом, включаемым ЭБУ, из топливного бака через нагнетающую топливную магистраль и регулятор давления в рампу форсунок, через которые в определенные, регулируемые ЭБУ моменты времени, в мелкораспыленном виде впрыскивается во впускной трубопровод на впускные клапаны.

Регулятор давления 18 мембранного типа, соединенный воздушным шлангом 10 с ресивером 9, обеспечивает регулирование давления нагнетаемого электробензонасосом топлива в зависимости от разрежения во впускном трубопроводе (которое в свою очередь зависит от степени открытия дроссельной заслонки), что позволяет поддерживать постоянное соотношение давлений воздуха и топлива, обеспечивающее близкий к стехиометрическому состав топливовоздушной смеси. Избыточное топливо возвращается через отводящую магистраль 16 обратно в топливный бак, обеспечивая одновременно отвод излишнего тепла от элементов системы впрыска и удаление возможных загрязнений.

Управление подачей топлива ЭБУ осуществляется путем изменения времени подачи управляющих импульсов на электромагнитные форсунки, а следовательно и количества подаваемого через них топлива. В связи с тем, что состав топлива воздушной смеси для нормальной работы двигателя на различных режимах, как отмечалось выше, должен отличаться от стехиометрического (при пуске, на холостом ходу, при разгоне и полной нагрузке смесь должна обогащаться), на двигателе устанавливаются датчики:

• датчик 28 температуры охлаждающей жидкости (устанавливается на выпускном патрубке системы охлаждения) — обеспечивает информацию ЭБУ для корректировки подачи топлива в зависимости от прогрева двигателя (чем менее протрет двигатель, тем богаче смесь);
• датчик 10 (см. рис. 58) скорости (устанавливается на коробке передач) — обеспечивает отключение ЭБУ от управления регулятором холостого хода при достижении автомобилем определенной скорости;
• датчик 10 положения и скорости вращения коленчатого вала двигателя с размещенным на конце коленчатого вала задающим диском 9 — используется ЭБУ для корректировки времени подачи топлива через форсунки в зависимости от момента зажигания, а также для оптимизации работы системы зажигания с учетом скоростного режима и процесса детонации (информация о детонации поступает к ЭБУ от датчика 5 детонации);
• датчик 12 концентрации кислорода (устанавливается в приемной трубе системы выпуска отработавших газов в варианте системы впрыска с обратной связью) — обеспечивает информацию для ЭБУ о составе рабочей смеси по концентрации кислорода в отработавших газах (чем меньше содержание кислорода, тем богаче смесь) для коррекции подачи топлива в целях обеспечения большей полноты его сгорания и оптимизации условий работы каталитической системы дожигания топлива и соответственно снижения токсичности выхлопа.

Помимо непосредственно управляющих функций ЭБУ имеет функции самообучения, позволяющие ему запоминать и учитывать при приготовлении топливовоздушной смеси прошлую работу двигателя и изменение его технического состояния, а также диагностические функции, включая самодиагностику, для осуществления которых к ЭБУ подключены расположенная на панели приборов контрольная лампа диагностики «CHECK ENGINE» («Проверьте двигатель»), загорающаяся при возникновении нарушений в работе управляемых ЭБУ систем, а также колодка диагностики, используемая при тестировании для получения кодов неисправностей, хранящихся в памяти ЭБУ.

Система дожигания отработавших газов включает в себя датчик 12 концентрации кислорода и каталитический нейтрализатор 14, работа которых описана ниже в п.п. «Система выпуска отработавших газов».

Система улавливания и сжигания паров бензина включает в себя сепаратор 21, клапаны 17, 18, 27 и адсорбер 36, соединенные между собой и с дроссельным патрубком трубками. При неработающем двигателе пары бензина поступают в сепаратор, где частично конденсируются и возвращаются обратно в бак. По мере накопления паров бензина они через гравитационный 17 и открытый выпускной клапан двухходового клапана 27 поступают в адсорбер 36, где поглощаются активированным углем. После пуска двигателя ЭБУ включает на определенное время электромагнитный клапан продувки адсорбера 36, и наружный воздух, проходя через него, насыщается парами бензина и по трубке 34 поступает в дроссельный патрубок и далее во впускной трубопровод. По мере расхода топлива создается разрежение в топливном баке и наружный воздух из адсорбера через открывающийся обратный клапан двухходового клапана 27, гравитационный клапан 17 и сепаратор по трубкам поступает в топливный бак, обеспечивая в нем нормальное давление.



Компоновка и конструктивное исполнение, а также схема электрических соединений системы распределенного впрыска двигателя ВАЗ-2111-80 приведены на цветных рисунках на первом и втором форзацах.

Особенности устройства и работы системы центрального впрыска бензина автомобилей ВАЗ-21044 и -21214 (типа Моно-Мотроник)

Главным отличием данной системы от рассмотренной выше является отсутствие в этой системе распределенного (отдельно для каждого цилиндра) впрыска топлива. Подача топлива в этой системе осуществляется при помощи центрального модуля 15 (рис. 59) впрыска с одной электромагнитной форсункой. При этом регулировка подачи топливовоздушной смеси дроссельной заслонкой и распределение смеси по цилиндрам осуществляется аналогично карбюраторной системе. Кроме того, в данной системе имеются датчики 8 и 21 температуры всасываемого воздуха и разрежения во впускном трубопроводе, отсутствующие в системе распределенного впрыска, но отсутствует датчик массового расхода воздуха, имеющийся в системе распределенного впрыска. Состав и функции остальных элементов данной системы аналогичны рассмотренным выше.