Электронные системы автоматического управления агрегатами автомобиля

Устройство ЭСАУ двигателем.

Ведущий производитель систем впрыска фирма Bosch.

Системы L-Jetronic - это система распределенного нефазированного впрыска топлива рис. 6.3. Она состоит из: 1 - топливный бак; 2 - электрический топливный насос; 3 - топливный . фильтр; 4 - электронный блок управления; 5- форсунка; 6 - топливная рампа с регулятором давления топлива; 7- впускной трубопровод; 8- клапан холодного пуска; 9-датчик положения дроссельной заслонки; 10- датчик расхода воздуха; 11 - датчик кислорода (λ-зонд); 12 - термо­реле; 13 - датчик температуры двигателя; 14 - датчик-распределитель системы зажигания; 15- регулятор добавочного воздуха (регулятор холо­стого хода); 16 -аккумуляторная батарея; 17- выключатель зажигания.

Рис. 6.3

Топливо из бензобака 1 насосом 2 через фильтр 3 подается под давлением 250 кПа в топливную рампу и распределяется по форсункам 5. На конце топливной рампы расположен регулятор давления поддерживающий разность давления в рампе и впускном коллекторе на уровне 0,5 атм. Т.о, количество подаваемого топлива определяется дли­тельностью открытия форсунки. Остатки топлива возвращаются в бак по сливной магистрали. В БУ 4 поступают сигналы от датчика расхода воздуха 10, датчика положения дроссельной заслонки 9 по которым определяет нагрузка двигателя. Датчик положения дрос­сельной заслонки позволяет различать режим ХХ и полной нагрузки. Информация о частоте вращения КВ двигателя поступает от датчика-распределителя системы зажи­гания. Для обогащения смеси при пуске холодного двигателя ис­пользуется клапан холодного пуска 8, который управляется термо­реле 12. Термореле обеспечивает 8 с работы клапана при темпе­ратуре -20°С. Датчик температуры двигателя 13 подключенный к БУ позволяет обогащать смесь на режиме прогрева двигателя.

Управление частотой вращения на режиме ХХ осу­ществляется регулятором добавочного воздуха 15 с заслонкой управляемой биметаллической пластиной. Для корректировки качества рабочей смеси используется датчик кислорода 11.

Система L3-Jetronic (рис.6.4) является модификацией представленной системы. Отличие от L-Jetronic - БУ выпол­ненный в одном корпусе с датчиком расхода воздуха и располо­женный в моторном отсеке.

Рис. 6.4.

Конфигурация системы: 1 - топливный бак; 2 - электрический топливный насос; 3 - топливный фильтр; 4 - форсунка; 5 - топливная рампа; 6 - регулятор давления топ­лива; 7- впускной трубопровод; 8 - датчик положения дроссельной за­слонки; 9- датчик расхода воздуха; 10- электронный блок управления; 11 - датчик кислорода (λ - зонд); 12 - датчик температуры двигателя; 13 — датчик-распределитель системы зажигания; 14 — регулятор добавочного воздуха (регулятор холостого хода); 15- аккумуляторная батарея; 16- выключатель зажигания

В системе используется алгоритмы диагностики датчиков и «усеченного» режима работы. В системе отсутствует клапан холод­ного пуска. Обогащение смеси при пуске холодного двигателя осуществляется увеличением подачи топлива через ос­новные форсунки.

Система LH-Jetronic (рис.6.5). Нагрузка двига­теля определяется датчиком массового расхода воздуха термоанемометрического типа. В отличие от датчика системы L-Jetronic, опре­деляющего объем проходящего воздуха этот датчик определяет непосредственно массу воздуха, и не требует дополнительной кор­ректировки по его плотности.

Рис. 6.5. Система LH-Jetronic:

Система представляет собой: 1 - топливный бак; 2- электрический топливный насос; 3- топливный фильтр; 4 - электронный блок управления; 5-форсунка; 6 - топливная рампа; 7- регулятор давления топлива; 8- впускной трубопровод; 9-датчик положения дроссельной заслонки; 10 -датчик массового расхода воздуха; 11- датчик кислорода (λ - зонд); 12 - датчик температуры двигателя; 13 -датчик-распределитель системы зажигания; 14 - поворотный регулятор холостого хода; 15- аккумуляторная батарея; 16- выключатель зажигания

Для регулировки частоты вращения коленчатого вала на ХХ в системе LH-Jetronic используется поворотный клапан с приводом от реверсивного электродвигателя (трехпроводной). БУ периодически переключает направление вращения электродвига­теля, что предотвращает заброс клапана в любую из крайних пози­ций. Требуемое положение клапана регулируется изменением соотношения времени включения электродвигателя в различных на­правлениях.

Рис. 6.6.

Система KE-Jetronic (рис.6.6), является прототипом гидромеханической системы K-Jetronic, дополненной ЭБУ и датчи­ком кислорода. Система включает в себя: 1 - топливный бак; 2 - электрический топливный насос; 3 - топливный аккумулятор; 4- топливный фильтр; 5- регулятор начального давления; 6 - форсунка; 7- впускной трубопровод; 8- клапан холодного пуска; 9 -дозатор-распределитель топлива; 10- датчик расхода воздуха; 11 - электрогидравлическое управляющее устройство; 12- датчик кисло­рода (λ -зонд); 13- термореле; 14 - датчик температуры двигателя; 15 - датчик-распределитель системы зажигания; 16- регулятор добавоч­ного воздуха (регулятор холостого хода); 17— электронный блок управле­ния; 18 - датчик положения дроссельной заслонки; 19 - аккумуляторная батарея; 20- выключатель зажигания.

В БУ поступают сигналы о положении паруса рас­ходомера, крайних положениях дроссельной заслонки, частоте вращения двигателя, температуре охлаждающей жидкости и со­держании кислорода в отработавших газах. Воздействие БУ на со­став рабочей смеси осуществляется с помощью электрогидравли­ческого управляющего устройства закрепленного на дозаторе-распределителе топлива (рис. 6.7, где: 1 - парус расходомера; 2 - дозатор-распределитель топлива; 3 - поступ­ление топлива от регулятора начального давление; 4 - подача топлива к форсункам; 5 - возврат топлива в регулятор начального давления; 6 - жиклер; 7- верхняя камера дифференциального клапана; 8- нижняя камера дифференциального клапана; 9 - диафрагма; 10 - регулятор дав­ления; 11 - управляющая пластина; 12 - выпускной канал; 13 - электромагнит; 14 - воздушный зазор). Так для обогащения смеси по сигналу от БУ управляющая пластина 11 закрывает выпускной ка­нал 12 тем самым, снижая давление в нижних камерах дифферен­циального клапана 8. Мембраны 9 прогибаются вниз, и количество топлива поступающего к форсункам 4 увеличивается. Управляющее устройство сконструировано таким образом, что при выходе из строя цепи электромагнита будет обеспечиваться стехиометрический состав смеси и двигатель сохранит работоспособность.

Рис. 6.7.

Система центрального впрыска Mono-Jetronic.

Cистема имеет одну форсунку, расположенную перед дроссельной заслонкой, рис.6.8,где 1 - топливный бак; 2- топливный насос; 3- фильтр; 4 - регулятор давления топлива; 5- форсунка; 6- датчик темпе­ратуры воздуха; 7- электронный блок управления; 8 - ЭП дроссельной заслонки (регулятор ХХ); 9 - потенциометрический датчик положения дроссельной заслонки; 10 - клапан продувки адсорбера; 11 - угольный адсорбер; 12- датчик кислорода (λ - зонд); 13 - датчик температуры двигателя; 14 - датчик-распределитель системы зажигания; 15-аккумуляторная батарея; 16- выключатель зажигания; 17 - реле; 18 -диагностический разъем; 19 -устройство центрального впрыска.

Качество смеси задается длительностью импульса открытия фор­сунки. Топливо подается под более низким давлением, нежели в описанных системах — 0,1 МПа. Измерения расхода воздуха система не произво­дит. Количество топлива вычисляется:

· по положению дроссельной заслонки;

· частоте вращения КВ.

ЭБУ обрабатывает информацию от датчика положения дроссельной заслонки, датчи­ка-распределителя системы зажигания, датчиков температуры воз­духа и ОЖ, а также датчика кислорода.

Топливно-воздушная смесь обогащается при холодном пуске и прогреве двигателя увеличением длительности цикла топливоподачи. Минимальная частота вращения в режиме ХХ поддерживается путем изменения положения дроссельной заслон­ки с помощью шагового электродвигателя.

При средних нагрузках и прогретом двигателе подача топлива корректируется обратной связью по датчику кислорода.

Рис. 6.8

Полное открытие дроссельной заслонки переводит БУ в режим обогащения рабочей смеси. Для обеспечения приемистости авто­мобиля БУ определяет ускорение перемещения педали управления дроссельной заслонкой и адекватно изменяет подачу топлива.

В режиме принудительного ХХ система работает по общепринятой схеме.

Для ограничения выделения углеводородов (СН) из топливного бака в используется система улавливания паров бен­зина, к которой относятся емкость с активированным углем - ад­сорбер 11 и электромагнитный клапан продувки адсорбера 10. Па­ры бензина из топливного бака поступают в адсорбер. При работе двигателя БУ открывает клапан продувки адсорбера и накопившие­ся пары топлива удаляются во впускной трубопровод. БУ регулиру­ет степень продувки адсорбера в зависимости от режима работы двигателя.

Комплексные системы управления двигателем, Motronic.

Основная функция всех систем Motronic - согласованное управление зажиганием и впрыском топлива. Система обеспечивает:

- регулировку частоты вращения холостого хода;

- поддержание стехиометрического состава смесипо сигналу датчика кислорода;

- управление системой улавливания паров топлива;

- регулирование угла опережения зажигания посигналу датчика детонации;

- рециркуляцию отработавшихгазов для снижения эмиссии ок­сидов азота (NO_x);

- управление системой подачи вторичного воздуха для сниже­ния эмиссии углеводородов (СН);

- поддержание заданной скорости движения (круиз-контроль). При более высоких требованиях система может дополняться функциями:

- управление турбонагнетателем, а также изменением конфигу­рации впускного тракта для повышения мощности двигателя;

- управление фазами газораспределения для снижения токсич­ности отработавших газов, расхода топлива и повышения мощно­сти двигателя;

- детонационное регулирование, ограничение частоты вращения и скорости для защиты двигателя и автомобиля.

Система поддерживает работу БУ дру­гих систем автомобиля. Взаимодействуя с АБС и противобуксовочной (ПБС) системами Motronic создает повышенную безо­пасность при езде.

Система ME-Motronic

ME-Motronic (рис.6.9) сочетает в себе систему рас­пределенного фазированного впрыска топлива в зону впускных клапанов и систему зажигания с низковольтным распределением и индивидуальными катушками. Конструкция: 1 - угольный адсорбер; 2 - отключающий клапан; 3 - клапан продувки адсорбера; 4 - датчик давления во впускном коллекторе; 5 - топливная рам­па с форсунками; 6 - свеча зажигания с индивидуальной катушкой; 7 - фазовый дискриминатор; 8- насос вторичного воздуха; 9 - клапан вторичного воздуха; 10 - пленочный датчик массового расхода воздуха; 11- модуль дроссельной заслонки; 12 - клапан рециркуляции; 1 3- датчик детонации; 14 - датчик положения коленчатого вала; 15 - датчик темпера­туры двигателя; 16 - датчик кислорода (λ - зонд); 17- электронный блок управления; 18 - диагностический интерфейс; 19- аварийная лампа; 20 - к иммобилайзеру; 21 - датчик давления в бензобаке; 22- погружной электрический топливный насос; 23 - модуль педали управления дроссельной заслонкой; 24 – аккумулятор.

Частота вращения КВ и синхрони­зация системы определяется по сигналу индукционного датчика положения КВ 14. Для определения такта впуска в каждом цилиндре, что необходимо при организации фазированно­го впрыска топлива и зажигания, используется датчик положения распределительного вала - фазовый дискриминатор 7.

Рис. 6.9.

Для расчета нагрузки двигателя используется пленочный датчик массового расхода воздуха 10, датчик давления во впускной трубе 4, и датчик положения дроссельной заслонки. Основным отличием системы является отсутствие жесткой механической связи между дроссельной заслонкой и педалью, ею управляющей. Положение педали управления дроссельной заслонкой определяется с помо­щью двух закрепленных на ней потенциометров 23. БУ устанавли­вает дроссельную заслонку 11 в оптимальное положение в зависи­мости от нагрузки и других параметров двигателя.

Используется два датчика кислорода 1,. установка датчика после нейтрализатора повышает надежность работы обратной связи по содержанию ки­слорода, так как этот датчик лучше, защищен от загрязнения отра­ботавшими газами. Наличие второго датчика позволяет системе проводить самодиагностику основного датчика стоящего перед нейтрализатором.

БУ имеет интерфейс последовательной передачи данных (CAN) для взаимодействия с БУ других систем автомобиля.

Систе­ма непосредственного впрыска топлива в цилиндры двигателя MED-Motronic рис.6.10, где: 1 -топливо под высоким давлением; 2- топливная рейка (аккумулятору давления); 3- форсунка; 4- свеча зажигания с индивидуальной катушкой; 5- фазовый дискриминатор; 6- датчик давления топлива; 7- датчик детонации; 8- датчик положения коленчатого вала; 9 -датчик температуры двигателя; 10-датчик кислорода (перед катализатором); 11- трехкомпонентный каталитический нейтрализатор; 12 - датчик температуры выхлоп­ных газов; 13- NО_х каталитический нейтрализатор; 14- датчик кислорода (после нейтрализатора)). В сравнении с традиционными системами впрыска бензиновых двигателей, системы непосредственного впрыска позволяют снизить расход топлива до 20% и уменьшить выбросы оксидов углерода.

Рис. 6.10

Топливо непосредственно впрыскивается в цилиндр в любой момент времени с помощью электромагнитных форсунок.

Масса воздуха может свободно регулироваться с помощью электронного модуля дроссельной заслонки. Точное из­мерение массы всасываемого воздуха выполняется с помощью пленочного датчика расхода воздуха.

Состав топливо-воздушной смеси контролируется датчиками ки­слорода в выпускной системе, расположенными перед и после ка­талитического нейтрализатора.

Топливоподкачивающий насос и регулятор дав­ления, расположенные в бензобаке, обеспечивают подачу топлива под давлением 0,35 МПа к насосу высокого давления увеличивающего давле­ние с 0,35 МПа до 12 МПа, после чего топливо поступает в топливную рампу. На топливной рампе расположен ре­гулятор давления, который поддерживает давление в системе во всем диапазоне работы двигателя независимо от количества впры­скиваемого топлива и производительности насоса.

Давление топлива измеряется датчиком, предо­ставляющим собой сварную диафрагму из высококачественной стали с тензорезисторами.

Форсунки высокого давления подсоединя­ются непосредственно к рампе, время начала впрыска и количест­во топлива определяются сигналами от БУ.

Низкое потребление топлива и высокая мощность двигателя достигаются путем организации работы в:

Ø режиме малой нагрузки. При повышении нагрузки увеличивается количество впрыски­ваемого топлива, облако смеси становится бо­лее богатым, что вызвает увеличение содержания вредных веществ в отработавших газах, особенно сажи. Поэтому на высоких нагрузках двигатель переводится на работу на гомоген­ной смеси;

Ø режиме высокой нагрузки. Во время перехода между этими режимами для стабилизации момента необходимо контролировать количество впрыскиваемого топлива, поступающего воздуха и угол опережения зажигания, используется электроуправляемая дроссельная заслонка, как и в ME-Motronic.

Особенностью системы непосредственного впрыска является об­разование оксидов азота (NO_x), для уменьшения NO_x в выхлопе используется каталитический нейтрализатор аккумулирующего действия.

Электробензонасосы

Электробензонасос постоянно нагнетает топливо из топливного бака. Он может быть встроен непосредственно в топливный бак (погружной) или расположен снаружи (магистральный).

Рис. 6.19.:

Применяемые в настоящее время погружные насосы (рис. 6.19 и 6.20) смонтированы в баке вместе с датчиком уровня топлива и завихрителем, служащим для отделения пузырьков пара в слив­ном канале. двухступенчатый электробензонасос с шестернями внутреннего зацепления, у которого: 1 - первая ступень (секция с боковым каналом); 2- главная ступень (шес­терни внутреннего зацепления; 3- якорь; 4 - коллектор; 5- обратный клапан; 6 – штекер. А на рис. 6.20 изображен вухступенчатый электробензонасос периферийного нагнетания, состоящего из: 1 - всасывающая крышка со штуцером; 2- крыльчатка; 3- первая ступень(секция с боковым каналом); 4- главная ступень (с периферийным нагнета­нием); 5- корпус; 6- якорь; 7- обратный клапан; 8- крышка подключения со штуцером. Во избежание перегрева при применении магист­ральных насосов, в топливный бак может быть встроен насос подкачки, который подает топливо к главному насосу под малым давлением.

Рис. 6.20.

Для обеспечения требуемого давления на любых режимах, к двигателю подается значительно больше топлива, чем он макси­мально расходует. Включение электробензонасоса осуществляется по сигналу от БУ двигателя.

Электробензонасосы состоят из насосной части, электродвига­теля постоянного тока и крышки подключения.

Электродвигатель и насосная часть электробензонасоса имеют общий корпус и постоянно омываются топливом. Это благоприятно сказывается на охлаждении электродвигателя. Отсутствие кисло­рода в корпусе исключает возможность образования взрывоопас­ной смеси. В крышке подключения смонтированы электрические контакты, обратный клапан, нагнетательный и сливной штуцеры. Обратный клапан определенное время сохраняет давление в сис­теме после отключения электробензонасоса во избежание образо­вания паровых пробок. Дополнительно в крышке подключения мо­жет быть установлено помехоподавительное устройство.

В зависимости от требований к системам применяются насосы различных принципов действия (рис. 6.21, а - роликовый насос; б - периферийный насос; в - шестеренныйнасосвнутреннего зацепления; г - насос с боковым каналом).

Объемные насосы. Роликовые насосы и шестеренчатые насо­сы внутреннего зацепления относятся к группе объемных насосов.

Рис. 6.21.:

Действие насоса состоит в том, что вращающиеся камеры ме­няющейся величины открывают впускной канал и за счет увеличе­ния камеры засасывают топливо. Когда достигается максимальное заполнение, впускной канал закрывается и открывается нагнета­тельный канал. Посредством уменьшения камер топливо выталки­вается. В роликовых насосах камеры образуются за счет вращаю­щихся роликов, находящихся в сепараторе. Под влиянием центро­бежной силы и топливного давления они прижимаются к эксцентри­ческой поверхности статора. Эксцентриситет между сепаратором и статором обуславливает увеличение и уменьшение объема камер.

Шестеренчатый насос внутреннего зацепления состоит из одной внутренней приводной шестерни, находящейся в зацеплении с экс­центрично установленным ротором, который имеет на один зуб больше. Боковые стороны зуба при вращении образуют в своих про­межутках меняющиеся камеры. Роликовые насосы могут применять­ся при давлении топлива до 650 кПа, шестеренчатый насос внутрен­него зацепления до 400 кПа, что вполне достаточно для использова­ния в системах впрыска топлива во впускной трубопровод.

Лопастные насосы. К лопастным насосам относятся перифе­рийные и насосы с боковым каналом. В них топливо ускоряется лопастями крыльчатки и вытесняется в один канал. Периферийные насосы отличаются от насосов с боковым каналом большим коли­чеством лопастей, формой крыльчатки и наличием распределен­ных по окружности каналов. Периферийные насосы могут создать давление топлива только до 300 кПа, но они отличаются малошум­ной работой и находят свое применение благодаря непрерывному, практически не пульсирующему течению топлива. Насосами с боко­вым каналом создается давление только до 100 кПа. Их применяют как подкачивающие насосы в системах с магистральным насосом и как первую ступень при двухступенчатых погружных насосах в ав­томобилях с проблемами горячего пуска, а также в системах с од­ноточечным впрыском.

Электроуправляемые форсунки

При распределенном впрыске бензина каждый цилиндр двига­теля имеет электромагнитную форсунку. Она впрыскивает топливо строго дозированно и в определяемый блоком управления момент времени непосредственно перед впускным (ыми) клапаном (нами) цилиндра. Электромагнитная форсунка имеет клапанную иглу с на­саженным магнитным сердечником (рис. 6.22 и 6.23). Она очень точно прилегает к корпусу распылителя. Спиральная пружина прижимает клапанную иглу в спокойном состоянии к уплотнительному седлу корпуса распылителя и закрывает, таким образом, выходное топливное отверстие во впускной трубопровод двигателя.

Как только блок управления подключает обмотку форсунки, сер­дечник с клапанной иглой поднимается на 60...100 мкм, вследствие чего топливо впрыскивается через калиброванное отверстие.

В зависимости от способа впрыска, частоты вращения и нагруз­ки двигателя время включения составляет 1,5...18 мс при частоте срабатывания 3...125 Гц.

В зависимости от особенностей системы имеются различные типы форсунок.

Форсунка с верхним подводом топлива. В такой форсунке то­пливо подается сверху по ее вертикальной оси. Верхний конец форсунки вставляется в соответствующей формы отверстие топ­ливной рампы, нижний - во впускной трубопровод двигателя. Фор­сунка притягивается пружинным фиксатором к топливной рампе. Уплотнение обеспечивается резиновыми кольцами.

Форсунка с боковым подводом топлива. Встроенная в топ­ливную рампу форсунка такого типа омывается топливом. Подвод топлива осуществляется сбоку. Топливная рампа монтируется не­посредственно на впускном коллекторе. Форсунка крепится прижи­мом или крышкой топливной рампы, в которой может располагаться также и электрический разъем. Два уплотнительных кольца предот­вращают утечку топлива. Наряду с хорошими характеристиками горячего пуска и работы за счет охлаждения топливом, конструкция модуля, состоящего из топливной рампы и форсунок, отличается меньшей высотой.

По способу дозирования различают форсунки с кольцевым, однодырчатым и многодырчатым распылением (рис. 6.24, где: 1 - распылитель с кольцевым каналом; 2- однодырчатый распылитель; 3 - многодырчатый распылитель; 4 - многодырчатый двухфакельный распылитель).

Для оптимизации топливоподачи на двигателях с двумя впускны­ми клапанами используется многодырчатый двухфакельный распы­литель.

Рис. 6.24

При выборе типа топливного дозирования учитывается требование наименьшего образования пленки на стенках впускного канала при хорошей одно­родности топливовоздушной смеси. Форсунки с обтеканием воздухом позволяют добиться дальнейшего улучшения смесеобразования. С этой целью воздух из впускной трубы перед дроссельной заслонкой всасывается со звуковой скоростью через калиброванную щель прямо у шайбы распылителя. Благодаря молекулярному взаимодействию топлива и воздуха топливо очень мелко распыляется.

Форсунки непосредствен­ного впрыска. В ЭСУ топливо-подачей для организации непо­средственного впрыска топлива в цилиндры двигателя исполь­зуются форсунки с электромаг­нитным или пьезоэлектриче­ским приводом. Конструкция электромагнитной форсунки системы топливоподачи для дизельных двигателей Com­mon Rail фирмы Bosch пред­ставлена на рис. 6.25. Она состоит из: 1- сливной штуцер; 2 – разъем; 3 – электромагнит; 4 – резьбовой штуцер; 5 – клапан; 6 - сливное отверстие; 7 – жиклер; 8 – управляющая камера; 9 – плунжер; 10 – топливный канал; 11 – запорная игла. Топливо под давлением 1350 кПа пода­ется к резьбовому штуцеру 4, откуда поступает к распылите­лю через канал 10 и в управ­ляющую камеру 8 через жиклер 7. Управляющая камера соеди­нена со сливным штуцером 1 через отверстие 6, закрываемое электромагнитным клапаном 5. При закрытом сливном отверстии к плунжеру 9 приложена гидравлическая сила, прижимающая иглу 11 к седлу.

Открытие электромагнитного клапана приводит к уменьшению давления в управляющей камере 8, поднятию плунжера 9 под дей­ствием давления со стороны распылителя и впрыску топлива в ци­линдр. При отключении электромагнита 3 сливное отверстия за­крывается под действием возвратной пружины. Давление в управ­ляющей камере повышается, и форсунка переходит в закрытое со­стояние. Применение электрогидравлического управления обу­словлено необходимостью создания значительного усилия для бы­строго открытия форсунки.

В системе Common Rail третьего поколения используются пьезофорсунки нового образца. Расположение пьезоэлемента в непо­средственной близости к игле форсунки позволило увеличить ско­рость ее срабатывания, снизить массу и число подвижных деталей. Развитие систем непосредственного впрыска направлено на орга­низацию ступенчатого открытия форсунки в зависимости от режима работы двигателя.

Исполнительные механизмы управления частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу

Регулирование частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу в ЭСАУ бензиновых двигателей осуществляется подачей до­полнительного воздуха в обход дроссельной заслонки или управ­ление ее положением.

В первом случае небольшое количество воздуха направляется во впускной коллектор в обход дроссельной заслонки. В этом кана­ле устанавливается клапан регулировки оборотов холостого хода. При изменении количества воздуха, проходящего через клапан, частота вращения коленчатого вала также изменяется.

В системах К, L-Jetronic фирмы Bosch количество добавочного воздуха регулировалось заслонкой, управляемой биметаллической пластиной (рис. 6.26, где: 1 - разъем; 2- электронагревательный элемент; 3 - биметаллическая пластина; 4 - заслонка). Впоследствии стал применяться трехпроводной клапан регулировки холостого хода (рис. 6.27) Электродвига­тель клапана вращается по или против часовой стрелки в зависи­мости от подключенной обмотки. БУ периодически переключает направление вращения двигателя, что предотвращает перемеще­ние клапана в любое из крайних положений. Изменяя соотношение времени включения одной или другой цепи, БУ может установить клапан в любое требуемое положение.

В некоторых модификациях систем впрыска используется двух­проводной клапан управляемый электромагнитом с возвратной пружиной.

Рис. 6.26.

БУ подает на электромагнит клапана управляющие импуль­сы напряжения с постоянной частотой (около 110 Гц). При включе­нии электромагнит преодолевает усилие пружины и открывает кла­пан. Время открытого состояния клапана определяется скважно­стью импульса (т.е. относительным временем подачи напряжения). Чем больше скважность импульсов, тем большее количество воз­духа пройдет через клапан. При неисправности электромагнита клапан останется в закрытом положении. Даже при полностью за­крытом клапане, через него проходит небольшое количество возду­ха для обеспечения базовой частоты вращения коленчатого вала на режиме холостого хода.

В современных системах для управления холостым ходом ис­пользуются шаговые электродвигатели. Шаговый электродвигатель может использоваться для открытия-закрытия клапана, регулирую­щего поступление воздуха во впускной коллектор или ступенчатого перемещения дроссельной заслонки.

На рис. 6.28 представлен регулятор холостого хода с шаговым электродвигателем (а) и схема его работы (б). Он состоит: 1- клапан; 2, 3- обмотки шагового электродвигателя; 4 - ротор шагового электродвигателя; 5- пружина; 6 - РХХ; 7 - дроссельный патрубок;5-дроссельная заслонка; 9- клапан; 10- разъем; А - поступающий воздух.

На статоре электродвигателя размещены об­мотки, имеющие четыре выхода. 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. Винтовая передача преобразует вращение вала в поступательное движение клапана.

Датчики для определения нагрузки двигателя

Одной из основных величин для расчета цикловой подачи топ­лива и угла опережения зажигания является нагрузка двигателя;

Для определения нагруз­ки двигателя используются следующие чувствительные элементы:

- датчик количества воздуха;

- нитевой датчик массового расхода воздуха;

- пленочный датчик массового расхода воздуха;

- датчик давления во впускной трубе;

- датчик положения дроссельной заслонки.

Датчик количества воздуха. Датчик устанавливает­ся между воздушным фильт­ром и дроссельной заслон­кой и производит измерение объема воздуха (м³/ч), по­ступающего в двигатель (рис. 6.29, где: 1 - дроссельная заслонка; 2- датчик расхода воздуха; 3- сигнал терморезистора; 4- блок управления; 5- сигнал потенциометра; 6- воздушный фильтр. q_l - поступающий воздух; α - угол отклонения заслонки). Проходящий поток воздуха отклоняет за­слонку, противодействуя по­стоянной силе возвратной пружины. Угловое положе­ние заслонки регистрируется потенциометром. Напряже­ние с него передается на блок управления, где произ­водится его сравнение с пи­тающим напряжением по­тенциометра. Это отноше­ние напряжений является мерой для поступающего в двигатель объема воздуха. Определение отношений напряжений в блоке управления исключает влияние изно­са и температурных характеристик сопротивлений потенциометра на точность. Чтобы пульсации проходящего воздуха не вели к колеба­тельным движениям воздушной заслонки, она стабилизируется противовесной заслонкой. С целью учета изменения плотности посту­пающего воздуха при изменении температуры датчик расхода оснащен терморезистором.

Рис. 6.28.

По сопротивлению терморезистора проводит­ся корректировка показаний датчика. Датчик количества воздуха дол­гое время был составной частью большинства систем Motronic и Jetronic, выпускаемых серийно. Согласно современным требованиям показания датчика расхода воздуха не должны зависеть от атмо­сферного давления, температуры пульсаций и обратного потока воз­духа, возникающих при работе двигателя. Поэтому в настоящее вре­мя датчик количества воздуха с заслонкой заменен более совершен­ными датчиками массового расхода воздуха.

Рис. 6.29

Датчики массового расхода воздуха. Датчиками массового расхода воздуха называют нитевые или пленочные термоанемометрические датчики. Они устанавливаются между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой и измеряют массу воздуха, по­ступающего в двигатель (кг/ч). Принцип действия обоих датчиков одинаков. В потоке поступающего воздуха находится электрически нагреваемое тело, которое охлаждается воздушным потоком.

Схема регулирования тока нагрева рассчитана таким образом, что всегда имеется положительная разность температуры измерительно­го тела относительно проходящего воздуха. В данном случае ток на­грева является мерой для массы воздушного потока. При таком ме­тоде измерения производится учет плотности воздуха, так как она также определяет величину теплоотдачи нагреваемого тела. Отсут­ствие в датчике подвижных частей делает его более надежным.

Нитевой датчик массового расхода воздуха. У данного дат­чика нагреваемым элементом является платиновая нить толщиной 70 мкм. Для учета температуры поступающего воздуха производит­ся ее измерение встроенным компенсационным терморезистором. Нагреваемая нить и терморезистор включены в мостовую схему. Рис. 6.30 – отражает компоненты нитевого датчика массового расхода воздуха: 1 - компенсационный терморезистор; 2— кольцо с нагреваемой нитью; 3 - прецизионный резистор; Q_м - поступающий воздух. Рис. 6. 31 – мостовая схема нитевого датчика массового расхода воздуха: R_н - нагреваемая нить; R_к - компенсационный терморезистор; R_м - прецизионный резистор; R₁, R₂ - балансировочные резисторы; (U_м - выход­ное напряжение; Q_м - поток воздуха. Нитевой датчик массового расхода воздуха приведен на рис. 6.32, где: 1 – электронный модуль; 2 – крышка; 3 – металлическая вставка; 4 – внутренняя труба с нагреваемой нитью; 5 – кожух; 6 – защитная решетка; 7 – стопорное кольцо. Ток нагрева образует на прецизионном резисторе падение напряжения, пропорциональное массе проходящего воздуха. С целью предупреждения дрейфа за счет отложения загрязнений на платиновой нити после отключения двигателя осуществ­ляется ее нагрев «прожиг» в течение нескольких секунд до темпе­ратуры, ведущей к испарению или осыпанию отложений и тем са­мым ее очистке.

Рис. 6.30.

Рис. 6.31

Рис.6.32.

Пленочный датчик массового расхода воздуха. У такого датчика нагреваемым элементом является пленочный платиновый резистор, который находится вместе с другими элементами мостовой схемы на керамической подложке. Рис. 6.33. - пленочный датчик массового расхода воздуха: а – корпус; б – чувствительный элемент с нагреваемой пленкой (смонтирован в центре корпуса); 1 – радиатор; 2 – промежуточная деталь; 3 - силовой блок; 4 – электронный модуль; 5 - чувствительный элемент.

Рис. 6.34 - чувствительный элемент с нагреваемой пленкой: 1 – керамическая подложка; 2 – паз; R_к – компенсационный терморезистор; R₁ – резистор моста; R_Н – нагреваемый резистор; R_S – терморезистор.

Рис. 6.35 - . Схема пленочного датчика массового расхода воздуха: R_к - компенсационный терморезистор; R_н - нагреваемый резистор; R₁, R₂, R₃- резисторы моста; U_м - выходное напряжение; I_н - ток нагрева; t_L - температура воздуха; Q_м - поток воздуха.

Рис.6.33:

Температура нагреваемого элемента измеряется терморезисто­ром, который включен в мостовую схему. Раздельное исполнение нагревательного элемента и терморезистора удобно для организа­ции управления. Для измерения температуры воздуха используется компенсационный терморези­стор, также расположенный на подложке, но отделенный канав­кой. Напряжение на нагреваемом элементе является мерой для массы воздушного потока. Это напряжение преобразовывается электронной схемой изм