От чего зависит количество впрыскиваемого топлива в инжекторном двигателе? Что такое впрыск топлива и как работает система впрыска? Впрыск топлива — это система дозированной подачи топлива в цилиндры двигателя. Существует много разновидностей систем впрыска — механический, моновпрыск, распределенный, непосредственный. В данной статье мы расскажем про современные электронные системы подачи топлива на основе системы управления двигателем, как они работает и из каких датчиков состоят.
Способность двигателя преобразовывать команды водителя в изменение скорости движения автомобиля, является важнейшим свойством двигателя. Каким образом это достигается? Рассмотрим наиболее широко распространенный случай, когда водитель, управляет положением педали акселератора, физически связанной с дроссельной заслонкой. Как известно управление мощностью двигателя возможно путем изменения количества рабочей смеси поступающей в цилиндры двигателя. Количество подаваемого топлива в цилиндры регулируется временем открытого состояния форсунки (время впрыска). Для понимания процессов происходящих в двигателе приведу 3 примера.
1. Холостой ход. Скорость вращения двигателя 880 об/мин. Расход воздуха 9 кг/ч. Время впрыска 3,7 мс.
2. Автомобиль стоит на месте. Угол открытия дроссельной заслонки 8%. Скорость вращения двигателя 4700 об/мин. Расход воздуха 45 кг/час. Время впрыска 3,7 мс.
3. Автомобиль едет в гору. Угол открытия дроссельной заслонки 30%. Скорость вращения двигателя 3000 об/мин. Расход воздуха 120 кг/час Время впрыска 20 мс.
От чего зависит время впрыска? Почему в одном случае при высоких оборотах маленькое время впрыска, а в другом случае при более низких оборотах время впрыска в разы больше? Здесь все дело в количестве поступившего воздуха в цилиндры в расчете на один такт работы двигателя. Эту величину принято называть цикловым наполнением. В случае, когда к двигателю не приложена нагрузка, даже при больших оборотах во впускном коллекторе создается давление ниже атмосферного (разряжение, чтобы было понятно) величиной около 30 кПа. Когда двигатель работает под нагрузкой, дроссельная заслонка открыта на большую величину, соответственно давление во впускном коллекторе выше и наполняемость цилиндров свежим зарядом топливной смеси гораздо больше, соответственно время впрыска будет тоже больше.
Вот что пишет Гирявец по этому поводу:
Величина циклового наполнения Gвц [мг/цикл] характеризует количество воздуха поступившего в цилиндр двигателя в процессе впуска, является одним из первичных управляющих параметров, определяющим возможный характер протекания paбочего цикла. Цикловое наполнение можно определить как количество воздуха, поступившего в цилиндр двигателя из впускной системы в конкретном рабочем цикле или при yстановившемся положении режимной точки, пренебрегая неравномерностью распределения воздуха по цилиндрам двигателя, как долю одного цилиндра в общей массе воздуха Mgв поступившей в цилиндры двигателя за рабочий цикл, соотнесенную с тактностью работы двигателя:
Где:
Gbc - величина циклового наполнения.
Mgb - общая масса воздуха поступившей в цилиндры двигателя
i – тактность двигателя
n - частота вращения коленчатого вала двигателя [мин -1]
Блок управления двигателем рассчитывает цикловое наполнение (мг/такт) цилиндра воздухом из расчета общего количества воздуха, поступившего в двигатель в соответствии с оборотами коленчатого вала. После этого рассчитывается количество топлива (цикловая подача топлива, мг/такт), которая должна попасть в цилиндр через форсунку.
Некоторые блоки, такие как январь 5.1 и 7.2 показывают этот напрямую параметр, а другие отображают относительное наполнение (например Bosch 7.9.7) и пересчитывают в фактор нагрузки. Но суть остается одна – чем больше нагрузка приложена к двигателю, тем больше будет цикловое наполнение и соответственно время впрыска.
Современные системы впрыска топлива, такие как Bosch 7.9.7, при расчете времени впрыска топлива форсункой учитывают множество факторов, такие как температура охлаждающей жидкости и воздуха, адаптационные коррекции, нагрузка на двигатель и др. Схема расчета времени впрыска приведена на рисунке ниже.
Расчет параметров нагрузки на двигатель электронного блока управления Bosch 7.9.7 ведется по формуле, приведенной на рисунке ниже.
Относительное наполнение – это отношение действительного количества свежего заряда смеси, поступившего в цилиндр двигателя к тому его количеству, которое могло бы поместиться в рабочем объеме цилиндра при атмосферном давлении и температуре.
Поскольку цикловое наполнение рассчитывается исходя из общей массы воздуха, поступившей в двигатель, далее мы рассмотрим какими методами можно измерить расход воздуха.
Если представить принцип работы двигателя как воздушного насоса, то будет проще понять, что самое главное в работе системы управления двигателем – это расчет количества воздуха поступившего в цилиндры. Именно на основании этих данных будет произведена дозированная подача топлива к поступившему во впускной коллектор воздуху, для того чтобы смесь как можно точнее соответствовала заданному составу.
Как измерить количество воздуха, поступившего в цилиндры двигателя?
Существуют несколько методов:
1. Дроссель – обороты. Зная количество оборотов двигателя и величину открытия дроссельной заслонки можно рассчитать количество воздуха, поступившего в двигатель. Этот метод не отличается точностью, поэтому системы впрыска данного типа обязательно оснащались обратной связью по датчику кислорода для коррекции состава смеси. Часто этот тип впрыска можно встретить на недорогих автомобилях концерна Volkswagen 80-90 гг. выпуска.
Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) — определяет положение дросселя (нажата педаль "газа" или нет). Служит для расчета фактора нагрузки на двигатель и его изменения в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки, оборотов двигателя и циклового наполнения.
2. По датчику абсолютного давления (дад или map sensor). Зная величину разряжения (абсолютного давления) во впускном коллекторе также можно произвести расчет количества воздуха, поступившего в двигатель. Дад обязательно дополнялся датчиком температуры воздуха, так как плотность воздуха при различной температуре сильно отличается. Системы впрыска с дад нашли широкое распространение во всем мире из-за дешевизны и надежности. Для примера – почти все автомобили Daewoo работают по этому методу. Однако новые нормы экологичности стандарта Евро-4 и выше заставляют конструкторов автомобилей применять более точные методы расчета поступившего воздуха.
3. И этим методом является непосредственное измерение массы поступившего воздуха с помощью датчика массового расхода воздуха. Самый точный метод на сегодняшний день. Для примера можно привести автомобили ВАЗ, которые оснащаются этим датчиком.
Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) — определяет массовый расход воздуха, поступающего в двигатель. Служит для расчета циклового наполнения цилиндров. Измеряется массовый расход воздуха, который потом пересчитывается программой в цилиндровое цикловое наполнение. При аварии датчика его показания игнорируются, расчет идет по аварийным таблицам.
Многие начинающие диагносты недооценивают важность показаний сканера по цикловому и относительному наполнению при диагностике двигателя. Далее рассмотрим какую полезную информацию несут в себе эти параметры.
Как правило, при возникновении каких –либо неисправностей, связанных с механикой двигателя, цикловое наполнение и нагрузка возрастают. Особенно это заметно на холостом ходу. Но прежде чем копать глубже, проверьте датчик массового расхода воздуха на предмет соответствия показаний норме, поскольку расчет циклового наполнения производится непосредственно с его показаний. При аварии датчика, Эбу берет данные по цикловому наполнению из таблицы, например такой:
Допустим вы заметили, что нагрузка на двигатель заметно больше, чем должно быть ( при условии отсутствия нагрузки от навесного оборудования, таких как кондиционер, генератор, гур и т.д.). Что в первую очередь надо проверить:
1. Пожалуй самая распространенная причина – смещение фаз газораспределения. Проверьте совпадение установочных меток.
2. Смещение угла опережения зажигания в более позднюю сторону. Проверьте задающий диск или отрегулируйте уоз для систем зажигания с трамблером.
3. Зажатые клапана (для двигателей с регулировкой зазоров клапанов).
Отмечу еще, что любая из перечисленных причин вызовет повышенный расход топлива, который напрямую связан с нагрузкой на двигатель.
Способность двигателя преобразовывать команды водителя в изменение скорости движения автомобиля, является важнейшим свойством двигателя. Каким образом это достигается? Рассмотрим наиболее широко распространенный случай, когда водитель, управляет положением педали акселератора, физически связанной с дроссельной заслонкой. Как известно управление мощностью двигателя возможно путем изменения количества рабочей смеси поступающей в цилиндры двигателя. Количество подаваемого топлива в цилиндры регулируется временем открытого состояния форсунки (время впрыска). Для понимания процессов происходящих в двигателе приведу 3 примера. 1. Холостой ход. Скорость вращения двигателя 880 об/мин. Расход воздуха 9 кг/ч. Время впрыска 3,7 мс.
2. Автомобиль стоит на месте. Угол открытия дроссельной заслонки 8%. Скорость вращения двигателя 4700 об/мин. Расход воздуха 45 кг/час. Время впрыска 3,7 мс.
3. Автомобиль едет в гору. Угол открытия дроссельной заслонки 30%. Скорость вращения двигателя 3000 об/мин. Расход воздуха 120 кг/час Время впрыска 20 мс. От чего зависит время впрыска? Почему в одном случае при высоких оборотах маленькое время впрыска, а в другом случае при более низких оборотах время впрыска в разы больше? Здесь все дело в количестве поступившего воздуха в цилиндры в расчете на один такт работы двигателя. Эту величину принято называть цикловым наполнением. В случае, когда к двигателю не приложена нагрузка, даже при больших оборотах во впускном коллекторе создается давление ниже атмосферного (разряжение, чтобы было понятно) величиной около 30 кПа. Когда двигатель работает под нагрузкой, дроссельная заслонка открыта на большую величину, соответственно давление во впускном коллекторе выше и наполняемость цилиндров свежим зарядом топливной смеси гораздо больше, соответственно время впрыска будет тоже больше. Вот что пишет Гирявец по этому поводу: Величина циклового наполнения Gвц [мг/цикл] характеризует количество воздуха поступившего в цилиндр двигателя в процессе впуска, является одним из первичных управляющих параметров, определяющим возможный характер протекания paбочего цикла. Цикловое наполнение можно определить как количество воздуха, поступившего в цилиндр двигателя из впускной системы в конкретном рабочем цикле или при yстановившемся положении режимной точки, пренебрегая неравномерностью распределения воздуха по цилиндрам двигателя, как долю одного цилиндра в общей массе воздуха Mgв поступившей в цилиндры двигателя за рабочий цикл, соотнесенную с тактностью работы двигателя:
Где: Gbc - величина циклового наполнения. Mgb - общая масса воздуха поступившей в цилиндры двигателя i – тактность двигателя n - частота вращения коленчатого вала двигателя [мин -1] Блок управления двигателем рассчитывает цикловое наполнение (мг/такт) цилиндра воздухом из расчета общего количества воздуха, поступившего в двигатель в соответствии с оборотами коленчатого вала. После этого рассчитывается количество топлива (цикловая подача топлива, мг/такт), которая должна попасть в цилиндр через форсунку. Некоторые блоки, такие как январь 5.1 и 7.2 показывают этот напрямую параметр, а другие отображают относительное наполнение (например Bosch 7.9.7) и пересчитывают в фактор нагрузки. Но суть остается одна – чем больше нагрузка приложена к двигателю, тем больше будет цикловое наполнение и соответственно время впрыска.
Современные системы впрыска топлива, такие как Bosch 7.9.7, при расчете времени впрыска топлива форсункой учитывают множество факторов, такие как температура охлаждающей жидкости и воздуха, адаптационные коррекции, нагрузка на двигатель и др. Схема расчета времени впрыска приведена на рисунке ниже.
Расчет параметров нагрузки на двигатель электронного блока управления Bosch 7.9.7 ведется по формуле, приведенной на рисунке ниже.
Относительное наполнение – это отношение действительного количества свежего заряда смеси, поступившего в цилиндр двигателя к тому его количеству, которое могло бы поместиться в рабочем объеме цилиндра при атмосферном давлении и температуре. Поскольку цикловое наполнение рассчитывается исходя из общей массы воздуха, поступившей в двигатель, далее мы рассмотрим какими методами можно измерить расход воздуха. Если представить принцип работы двигателя как воздушного насоса, то будет проще понять, что самое главное в работе системы управления двигателем – это расчет количества воздуха поступившего в цилиндры. Именно на основании этих данных будет произведена дозированная подача топлива к поступившему во впускной коллектор воздуху, для того чтобы смесь как можно точнее соответствовала заданному составу. Как измерить количество воздуха, поступившего в цилиндры двигателя? Существуют несколько методов: 1. Дроссель – обороты. Зная количество оборотов двигателя и величину открытия дроссельной заслонки можно рассчитать количество воздуха, поступившего в двигатель. Этот метод не отличается точностью, поэтому системы впрыска данного типа обязательно оснащались обратной связью по датчику кислорода для коррекции состава смеси. Часто этот тип впрыска можно встретить на недорогих автомобилях концерна Volkswagen 80-90 гг. выпуска. Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) — определяет положение дросселя (нажата педаль "газа" или нет). Служит для расчета фактора нагрузки на двигатель и его изменения в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки, оборотов двигателя и циклового наполнения. 2. По датчику абсолютного давления (дад или map sensor). Зная величину разряжения (абсолютного давления) во впускном коллекторе также можно произвести расчет количества воздуха, поступившего в двигатель. Дад обязательно дополнялся датчиком температуры воздуха, так как плотность воздуха при различной температуре сильно отличается. Системы впрыска с дад нашли широкое распространение во всем мире из-за дешевизны и надежности. Для примера – почти все автомобили Daewoo работают по этому методу. Однако новые нормы экологичности стандарта Евро-4 и выше заставляют конструкторов автомобилей применять более точные методы расчета поступившего воздуха. 3. И этим методом является непосредственное измерение массы поступившего воздуха с помощью датчика массового расхода воздуха. Самый точный метод на сегодняшний день. Для примера можно привести автомобили ВАЗ, которые оснащаются этим датчиком. Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) — определяет массовый расход воздуха, поступающего в двигатель. Служит для расчета циклового наполнения цилиндров. Измеряется массовый расход воздуха, который потом пересчитывается программой в цилиндровое цикловое наполнение. При аварии датчика его показания игнорируются, расчет идет по аварийным таблицам. Многие начинающие диагносты недооценивают важность показаний сканера по цикловому и относительному наполнению при диагностике двигателя. Далее рассмотрим какую полезную информацию несут в себе эти параметры. Как правило, при возникновении каких –либо неисправностей, связанных с механикой двигателя, цикловое наполнение и нагрузка возрастают. Особенно это заметно на холостом ходу. Но прежде чем копать глубже, проверьте датчик массового расхода воздуха на предмет соответствия показаний норме, поскольку расчет циклового наполнения производится непосредственно с его показаний. При аварии датчика, Эбу берет данные по цикловому наполнению из таблицы, например такой:
Допустим вы заметили, что нагрузка на двигатель заметно больше, чем должно быть ( при условии отсутствия нагрузки от навесного оборудования, таких как кондиционер, генератор, гур и т.д.). Что в первую очередь надо проверить: 1. Пожалуй самая распространенная причина – смещение фаз газораспределения. Проверьте совпадение установочных меток. 2. Смещение угла опережения зажигания в более позднюю сторону. Проверьте задающий диск или отрегулируйте уоз для систем зажигания с трамблером. 3. Зажатые клапана (для двигателей с регулировкой зазоров клапанов). Отмечу еще, что любая из перечисленных причин вызовет повышенный расход топлива, который напрямую связан с нагрузкой на двигатель.
