Мотроник что это такое
+7 905 688 68 78
Система Motronic (Мотроник) представляет собой систему управления двигателем. Она объединяет в себе системы электронного впрыска топлива и электронного зажигания. Поэтому эту систему также называют объединённая система впрыска и зажигания. Производится эта система фирмой Bosch с 1979 года. Также эта система выпускается фирмой Siemens под наименованием Fenix.
Систему Motronic можно разделить на следующие виды:
• Mono-Motronic
• KE-Motronic
• M-Motronic
• ME-Motronic
• MED-Motronic
Конструкцию системы объединяющей впрыск и зажигание рассмотрим на примере системы M-Motronic. Она имеет следующее устройство:
• Входные датчики
• Блок управления
• Исполнительные механизмы
Входные датчики выполняют функцию фиксирования состояния работы двигателя. Это могут быть датчики: кислорода, положения распредвала, расходомер воздуха и др.
В блок управления поступают сигналы от всех датчиков, преобразуются в управляющие сигналы и отдаются исполнительным устройствам.
Блок управления обычно выполняет функции:
• Дозирует топливо в зависимости от того какая масса поступающего воздуха
• Создаёт искровой заряд в необходимый момент времени
В современных блоках управления также могут выполняться функции изменения фаз газораспределения, изменение геометрии впускного коллектора и ряд других функций.
Блок управления обычно состоит из: преобразователя сигнала, микропроцессора, блоков постоянной и оперативной памяти и усилителя.
Исполнительные механизмы преобразовывают управляющие сигналы блока управления в действия. К исполнительным механизмам относятся: форсунки впрыска, катушки зажигания, электропривод топливного насоса и др.
Принцип работы системы M-Motronic
С помощью заложенной программы в блок постоянной памяти информация обрабатывается. Блок оперативной памяти отвечает за необходимые вычисления. На основе вычислений сформировываются необходимые управляющие сигналы, затем оно усиливаются усилителем. Усиленные сигналы используют исполнительные механизмы для выполнения требуемых действий.
Устройство и принцип действия системы впрыска Motronic
Система впрыска Motronic впервые была представлена в 1979 году компанией Bosch: https://studio-bosch.com.ua/ Эта система является одной из разновидностей систем управления автомобильным двигателем, которая удачно соединила в себе функционал систем электронной подачи топлива и электронного зажигания.
Из-за этого Motronic нередко называют объединенной системой впрыска топлива и зажигания.
Виды системы Motronic
В настоящее время система Motronic представлена следующими основными видами:
При этом можно сказать, что все вышеописанные виды систем впрыска топлива разработаны на основе системы Jetronic.
Конструкционные особенности и принцип работы системы будем рассматривать на примере M-Motronic.
Как устроена система Motronic
Конструкция системы впрыска Motronic состоит из датчиков входа, блока управления электронного типа и механизмов исполнения.
Датчики предназначены для фиксации любого рабочего состояния ДВС. Система Motronic включает огромное количество входных датчиков для выполнения нужных функций.
Сюда относятся датчики детонации, частоты вращения вала, расхода воздуха, температуры жидкости-хладагента и кислорода, рабочего положения распредвала, температуры входного воздуха, рабочего положения заслонки.
Блок принимает сигналы, которые поступают от датчиков входа, и преобразовывает их в четкие команды для механизмов исполнения.
Основным функциональным назначением блока управления является:
Стандартный блок управления состоит из микропроцессора, преобразователя входящих сигналов, блоков памяти – постоянной и оперативной, усилителя.
Исполнительные механизмы в системе впрыска Motronic представлены следующими элементами:
Как работает система Motronic
Принцип действия M-Motronic достаточно прост и понятен. Датчики входа передают сигналы на блок управления, сообщая необходимые данные о состоянии и параметрах работы двигателя.
Далее происходит тщательная обработка поступившей информации на основании программ, которые заложены в постоянную память блока питания. Для того чтобы совершить нужные вычисления и расчеты используется оперативная память.
В результате подобных вычислений формируются готовые сигналы с дальнейшей передачей на исполнительные механизмы.
Для ясности происходящего процесса, рассмотрим работу системы в любом ДВС. При помощи топливного насоса происходит подача топлива из бака через топливные фильтры в распределительный механизм, а затем к форсункам.
В качестве распределительного механизма используется аккумулятор, который служит для равномерно распределения горючей смеси. Рабочее давление топлива в распределителе контролируется регулятором давления. При повышенном давлении лишнее топливо сливается обратно в топливный бак.
На основании информации, поступающей от входных датчиков, блок управления просчитывает нужный объем топлива, который будет подан в цилиндры двигателя и передает сигнал на магниты, открывающие топливные форсунки.
При этом учитываются остальные данные о температуре воздуха и жидкости-хладагенте, количестве входящего воздуха, количестве оборотов коленчатого вала, об уровне токсичности отработанных газов и т.д.
Каждый рабочий цикл двигателя напрямую зависит от слаженной и эффективной работы всех элементов и механизмов топливной системы.
Мотроник что это такое
Система управления двигателем Мотроник
Мотроник — название системы управления двигателем, объединяющей функции разомкнутого и замкнутого контуров управления бензиновым двигателем в одном электронном блоке управления. Первая система Мотроник была запущена в серию фирмой Бош в 1979 г. Она в основном выполняла функции электронного впрыскивания топлива и электронного зажигания. С развитием микроэлектроники эффективность системы Мотроник все больше возрастала. Шаг за шагом объем функций адаптировался к актуальным требованиям развития двигателей и за счет этого повышалась сложность системы Мотроник.
Вначале система Мотроник, из-за высокой стоимости, использовалась только в автомобилях высшего класса. Но в связи с требованиями норм по снижению токсичности отработавших газов эта система получила большое распространение.
В системе используются сенсорные датчики и датчики заданных значений Посредством этих датчиков в системе Мотроник осуществляется сбор рабочих данных для разомкнутого и замкнутого контуров управления двигателем (рис. 135). Датчики заданных значений (например, выключатели) регистрируют выбранные водителем командные сигналы, например:
· положение ключа зажигания в замке зажигания (клемма 15);
· положение выключателя системы кондиционирования воздуха;
· положение выключателя рычага регулировки скорости движения.
Сенсорные датчики определяют физические и химические параметры и на их базе делают вывод о текущем режиме работы двигателя. Примерами таких параметров являются:
· масса всасываемого воздуха;
· давление во впускном трубопроводе;
· угол поворота дроссельной заслонки;
· коэффициент избытка воздуха a ;
· частота вращения коленчатого вала;
· положение распределительного вала;
· скорость движения автомобиля.
Рисунок 135 – Компоненты электронного управления работой двигателя в системе Мотроник
Различные датчики выдают сигналы в цифровой, импульсной или аналоговой формах.
Входные сигналы в блоке управления или все чаще в самих датчиках обеспечивают адаптацию сигналов для их последующей обработки. Эти схемы служат для трансформации напряжений в такие сигналы, которые могут быть аналитически обработаны в микропроцессоре блока управления.
Цифровые входные сигналы непосредственно поступают в микроконтроллер и хранятся в его памяти в цифровой форме. Аналоговые сигналы преобразуются аналого-цифровым преобразователем в цифровые данные.
По входным сигналам, поступающим на блок управления двигателем, и показаниям мониторов (определяют командные сигналы от водителя и вспомогательных устройств) идентифицируется текущий режим работы двигателя и на основе этого осуществляется процесс расчета управляющих сигналов (в блоке управления) для исполнительных устройств системы.
Задачи блока управления двигателем структурированы на несколько функций. Соответствующие алгоритмы заложены в виде программы в память блока управления.
Система Мотроник выполняет две основные функции. Во-первых, это дозирование точного количества топлива в соответствии с поступившей массой воздуха и, во-вторых, создание искрового разряда в самый оптимальный момент зажигания. С интеграцией этих функций в одну систему появилась возможность максимально адаптировать относительно друг друга зажигание и впрыскивание топлива.
Постоянно растущая расчетная мощность имеющихся микроконтроллеров позволяет включать в процессы разомкнутого и замкнутого контуров Мотроник все больше дополнительных функций. Кроме того, ужесточающиеся нормы в отношении токсичности отработавших газов требуют введения функций, улучшающих очистку отработавших газов от токсичных компонентов. Функциями, которые потенциально могут обеспечить эти требования, являются:
· регулировка частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу;
· замкнутый контур управления концентрацией кислорода в отработавших газах (лямбда-регулировка);
· управление системой контроля за эмиссией паров топлива (вентиляция топливного бака);
· рециркуляция отработавших газов с целью снижения эмиссии NОХ;
· управление системой впуска дополнительных порций воздуха для ускорения срабатывания каталитического нейтрализатора.
В соответствии с повышенными требованиями к работе трансмиссии система может дополнительно выполнять следующие функции:
· управление работой турбонагнетателя (замкнутый контур);
· управление изменением геометрии впускного трубопровода для увеличения мощности и крутящего момента двигателя;
· управление распределительным валом, позволяющее изменять фазы газораспределения для снижения токсичности отработавших газов с одновременным улучшением топливной экономичности и увеличением мощности двигателя;
· ограничение частоты вращения коленчатого вала и скорости для защиты двигателя и автомобиля.
При проектировании автомобилей все большее значение приобретает создание комфорта и удобств для водителя, что также влияет на характеристики управления двигателем. Примерами типичных функций по обеспечению комфорта и удобств для водителя являются:
· регулировка скорости движения (так называемый круиз-контроль или Tempomat );
· автоматический контроль за движением или адаптивный круиз-контроль (АСС);
· адаптация крутящего момента при переходе на высшие передачи в автоматических трансмиссиях;
· демпфирование ударных нагрузок (в соответствии с требованиями водителя).
Посредством каналов связи, например, бортового контроллера связи (СА N ), система Мотроник может обеспечивать связь между блоком управления этой системы и другими электронными системами автомобиля. На рис. 136 показаны некоторые примеры такой связи. Блоки управления могут интегрировать у себя данные от других систем в виде вспомогательных входных сигналов для использования в создании своих алгоритмов контуров управления с обратной и без обратной связи. Например, для получения более плавного переключения передач система Мотроник уменьшает крутящий момент в ответ на получение сигнала об изменении передаточного числа в трансмиссии.
Рисунок 136 – Компоненты передачи данных в систему Мотроник:
Система Мотроник вследствие повышающихся требований к системам автомобиля постоянно совершенствуется. В настоящее время существуют следующие варианты системы Мотроник:
· М-Мотроник с описанными ранее основными и дополнительными функциями;
· МЕ-Мотроник — на базе М-Мотроник с дополнительно интегрированной в нее системой EGAS (электронно-управляемая педаль газа);
Система Motronic
Одной из существующих систем управления двигателем является Motronic. Несмотря на то, что многие из вас могут не знать даже о факте существование этой системы, ее история начинается еще с 1979 года. Родиной данной системы считается Германия, а первые компании, которые начали серийный выпуск, были Bosch, Siemens и Fenix. Знакомство с системой Motronic – главная задача нашей статьи.
Особенности системы
Характерной особенностью данной системы является объединение под одним капотом электронной системы зажигания, а также электронного впрыска топлива. С годами развивался и видоизменялся способ впрыска топлива в цилиндры двигателя, не исключение в этом плане и система Motronic. В зависимости от способа подачи топлива, различают несколько вариаций и модификаций Мотроник:
Принцип работы системы впрыска Motronic
Принцип работы вполне типичный, как для электронной системы управления. Благодаря установленным датчикам, в блок управления поступает информация о положении валов, о расходе воздуха и других параметрах. Эта информация осмысляется блоком и тот, в зависимости от предустановленных программ, осуществляет корректировку работы двигателя, следит за всеми процессами, которые в нем происходят.
Главной отличительной особенностью этой системы является наличие оперативной памяти, что позволяет записывать программы управления с наличием самых незначительных функций. Проще говоря, стандартный инжектор и систему Мотроник можно сравнить, как калькулятор и компьютер.
Преимущества и недостатки системы впрыска Мотроник
Благодаря тому, что электроника до мельчайших процессов контролирует работу двигателя, удается максимально эффективно снизить расход топлива, взамен получая большую мощность. Программа способна сама исправлять в своей работе электронные ошибки, что исключает необходимость перепрошивки. Конечно, это не относится к тем случаям, если владелец хочет полностью изменить характер своего автомобиля. Мотроник – совершенная система, которая обладает высокой надежностью.
Недостаток у Motronic имеется только один, но достаточно ощутимый. Ввиду сложности устройства системы, наличия большого количества датчиков, ремонт и обслуживание системы Motronic – это очень дорогое удовольствие. Вдобавок к этому, производить ремонт должен настоящий профессионал, а специалистов по Motronic не так уж много.
Так или иначе, но данная система очень перспективная и нет сомнений в том, что она будет развиваться и в дальнейшем.
Читайте также:
Мотроник что это такое
1.Общее устройство системы
Система М-Мотроник включает в себя все элементы, необходимые для управления двигателем с впрыском во впускной трубопровод и традиционной дроссельной заслонкой. На рис. 137 показан пример системы М-Мотроник. Ее диапазон применения определяется требованиями в отношении мощности двигателя, а также ограничениями, накладываемыми со стороны законодательства на токсичность отработавших газов. Центральным узлом управления системы М-Мотроник является блок управления двигателем 21, который регистрирует все входящие сигналы и вырабатывает сигналы управления, поступающие на исполнительные устройства.
На протяжении истории эволюции системы Мотроник возникли поколения вариантов этой системы (например, М1, М3, М7), которые отличаются в первую очередь содержанием аппаратных средств.
Существенными отличительными по знаками являются микроконтроллеры, периферийные модули и модули оконечных каскадов (набор чипов). Вариант аппаратных средств, возникающие в соответствии с требованиями различных производителей автомобилей, отличаются идентификационными кодовыми номерами производителей автомобилей (например, М4.3).
Рисунок 137 – Элементы электронного управления работой двигателя с помощью системы М-Мотроник:
1 – абсорбер с активированным углем; 2 – диагностический модуль негерметичности топливного бака; 3 – клапан регенерации; 4 – насос подачи дополнительных порций воздуха; 5 – клапан подачи дополнительных порций воздуха; 6 – датчик массового расхода воздуха со встроенным датчиком температуры; 7 – датчик давления во впускном трубопроводе; 8 – впускной трубопровод с изменяемой геометрией (с заслонками управления); 9 – топливная рейка; 10 – топливная форсунка; 11 – исполнительные устройства и датчики изменения фаз газораспределения; 12 – катушка зажигания с установленной свечой зажигания; 13 – датчик фаз; 14 – датчик углового положения дроссельной заслонки; 15 – регулятор частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу; 16 – дроссельная заслонка; 17 – клапан рециркуляции отработавших газов; 18 – датчик детонации; 19 – датчик температуры в системе охлаждения двигателя; 20 – лямбда-зонд перед каталитическим нейтрализатором; 21 – блок управления двигателем; 22 – датчик частоты вращения коленчатого вала; 23 – трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (в ряде случаев используют отдельные основной и вспомогательные каталитические нейтрализаторы); 24 – диагностический интерфейс; 25 – лампа-индикатор неисправностей; 26 – интерфейс блока управления иммобилайзером автомобиля; 27 – интерфейс блока управления трансмиссией; 28 – интерфейс бортового контроллера связи; 29 – топливный бак; 30 – датчик давления в топливном баке; 31 – топливопровод; 32 – модуль, встроенный в топливный бак, содержащий электроприводной насос, топливный фильтр и регулятор давления топлива; 33 – лямбда-зонд за каталитическим нейтрализатором
2.Элементы системы воздухоподачи
Педаль газа соединена с дроссельной заслонкой 16 (рис.137) рычажным механизмом или тросиком. Положение дроссельной заслонки определяет степень открытия отверстия для впуска воздуха. Это позволяет управлять массовым расходом воздуха, проходящего в цилиндры через впускной трубопровод.
Регулятор частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу
С помощью регулятора частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу 15 (рис.137) определенный поток воздуха может направляться в обход дроссельной заслонки. Это позволяет удерживать частоту вращения коленчатого вала на режиме холостого хода на постоянном уровне (регулировка частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу). В этом случае блок управления двигателем изменяет степень открытия байпасного канала.
Датчики определения нагрузки двигателя
Нагрузка двигателя является важным рабочим параметром системы электронного управления двигателем. Она является мерой наполнения воздухом цилиндра на момент сгорания и, следовательно, массы всасываемого воздуха. Это основной параметр для расчета времени впрыскивания топлива.
Существуют различные возможности определения нагрузки на двигатель. В системах М-Мотроник используются следующие датчики:
· измеритель объемного расхода воздуха;
· термоанемометрический измеритель массового расхода воздуха;
· термоанемометрический пленочный датчик массового расхода воздуха;
· датчик давления во впускном трубопроводе;
· датчик положения дроссельной заслонки.
В зависимости от конфигурации системы Мотроник могут использоваться лишь отдельные датчики или комбинации датчиков.
Датчик давления во впускном трубопроводе (рис.141)
Датчик давления во впускном трубопроводе (7, рис.137) соединен с впускным трубопроводом пневматическим путем и, таким образом, определяет абсолютное давление во впускном трубопроводе. На основе данных об этом давлении, температуре всасываемого воздуха и частоте вращения коленчатого вала может быть рассчитана масса воздуха, поступающего в цилиндры двигателя.
Датчик состоит из измерительного элемента и камеры для схемы обработки сигнала. Обе этих части расположены на общей керамической подложке (рис.141).
Рисунок 141 – Толстопленочный датчик давления:
Датчик углового положения дроссельной заслонки (рис.143)
В датчике углового положения дроссельной заслонки (14, рис.137) используется потенциометр, который определяет положение дроссельной заслонки и вырабатывает аналоговый сигнал напряжения. Этот сигнал обычно используется только как вспомогательный сигнал нагрузки. Он дает дополнительную информацию для реализации динамических функций и детектирования диапазона рабочих режимов двигателя (холостой ход, частичная нагрузка, полная нагрузка) и является дублирующим сигналом при выходе из строя основного датчика нагрузки двигателя.
Если датчик углового положения дроссельной заслонки используется в качестве основного датчика нагрузки двигателя, то требования к точности измерений возрастают. Более высокая точность достигается за счет использования двух потенциометров и улучшенных подшипников поворотного рычага.
Рычаг движка потенциометра (рис.143), соединенный механически с осью дроссельной заслонки и щеточными ползунами, перемещается по соответствующим резистивным дорожкам. При этом он преобразует поворот оси дроссельной заслонки в пропорциональное этому соотношение напряжений.
Рабочее положение равно значению UV = 5 В. Электроподсоединение движка чаще всего осуществляется через вторую дорожку потенциометра с одинаковой поверхностью, но с подложкой из материала, обладающего малым сопротивлением (рис.143).
Рисунок 143 – Датчик положения дроссельной заслонки:
1 – ось дроссельной заслонки; 2 – резистивная измерительная дорожка 1; 3 – резистивная измерительная дорожка 2; 4 – рычаг с контактным движком; 5 – электрическое соединение
3.Элементы топливной системы
Топливный насос с электрическим приводом
Топливный насос с электрическим приводом (32, рис.137) прокачивает топливо из топливного бака 29 через топливопроводы 31 под давлением, определяемым регулятором.
Топливный насос с электрическим приводом (рис.145) состоит из:
· торцевой крышки А, в которую, если требуется, встраиваются элементы для устранения радиопомех от работы системы зажигания;
· элемента насоса С, выполненного как поршневой или центробежный.
Рисунок 145 – Конструкция топливного насоса с электрическим приводом на примере центробежного насоса:
1 – электрический разъем; 2 – гидравлический соединительный разъем (выпуск топлива); 3 – обратный клапан; 4 – графитовые щетки; 5 – якорь двигателя с постоянным магнитом; 6 – рабочее колесо насоса; 7 – подача топлива
Давление растет по длине канала 7 за счет обмена импульсами между лопатками рабочего колеса и частицами жидкого топлива. Это приводит к спиралевидному вращению объема жидкого топлива, захватываемого рабочим колесом и в каналах.
В центробежном вихревом насосе канал окружают лопатки рабочего колеса по все его окружности. В центробежном открыто-вихревом насосе оба канала располагаются с двух сторон рабочего колеса рядом с его лопатками.
Центробежные насосы создают мало шума, т.к. рост давления осуществляется непрерывно и почти без пульсаций. Конструкция центробежных насосов по сравнению с поршневыми является заметно упрощенной.
Если в начале истории электронного управления впрыском топливный насос с электрическим приводом устанавливался исключительно снаружи топливного бака в топливопроводе последовательно, то сегодня чаще всего он размещается в топливном баке. При этом он является элементом блока, установленного в топливном баке, который также называется модулем подачи топлива (рис.147). Этот модуль содержит следующие элементы:
· фильтр предварительной очистки топлива 6;
· датчик уровня топлива в топливном баке 5;
· электрические и гидравлические соединительные разъемы;
· специальный бачок для резервного топлива, используемого при движении на резких поворотах (чтобы избежать перерывов в подаче топлива).
Рисунок 147 – Блок топливного насоса:
1 – топливный фильтр; 2 – топливный насос с электрическим приводом; 3 – струйный насос; 4 – регулятор давления топлива; 5 – датчик уровня топлива в топливном баке; 6 – фильтр предварительной очистки топлива
Этот модуль чаще всего заполняется топливом с помощью струйного насоса 3 или отдельной добавочной ступенью топливного насоса с электрическим приводом 2.
Топливный фильтр задерживает загрязнения, содержащиеся в топливе, защищая от них узлы системы впрыска. Топливный фильтр располагается в топливопроводе за пределами топливного бака, но он может также интегрироваться в модуль внутри топливного бака.
В осаждении загрязняющих веществ в форме твердых частиц, наряду с эффектом просеивания, принимают участие также эффекты столкновения, диффузии и блокировки.
В качестве фильтрующей среды получила распространение гофрированная бумага, частично со специальной пропиткой. Она размещается в топливной системе таким образом, что скорость потока топлива через все секции поверхности фильтрующей среды поддерживается максимально возможно одинаковой.
Срок службы традиционных фильтров последовательного расположения, в зависимости от объема фильтра, составляет от 60 до 90 тыс. км пробега. Для фильтров, встроенных в топливный бак, гарантируется срок службы 160 тыс. км пробега.
Корпус фильтра изготавливается на выбор из стали, алюминия или синтетики. Он имеет резьбовые, шланговые или быстродействующие соединения.
Эффективность фильтра зависит от направления движения потока. Поэтому при замене фильтров последовательного расположения обязательно должно соблюдаться направление потока, указанное стрелкой на корпусе.
Регулятор давления топлива
Регулятор давления топлива устанавливает в топливной системе давление определенной величины, возвращая избыточное количество поданного топлива по рециркуляционному топливопроводу обратно в топливный бак.
В топливных системах с рециркуляцией регулятор давления топлива, как правило, установлен на топливной рампе. Воздушная трубка, которая ведет к впускному трубопроводу, создает постоянную разность в давлениях между форсунками и впускным трубопроводом.
В топливных системах без возвратного трубопровода постоянное давление в системе подачи топлива поддерживается относительно атмосферного. Изменяющаяся разность между давлением топлива и давлением во впускном трубопроводе требует ввода коррекций при расчете времени впрыска. В этих системах регулятор давления топлива 4 (рис.147) встроен в топливный бак.
Топливо, поданное насосом, поступает в топливную рейку (9, рис.137), на которой закреплены форсунки.
Наряду с форсунками, на топливной рейке чаще всего закреплены также регулятор давления топлива и, возможно, демпфер давления.
В зависимости от требований, предъявляемых к различным типам автомобилей, топливная рейка изготавливается из высококачественной стали или пластмассы. Для испытаний в условиях автомастерской в топливную рейку может быть встроен диагностический клапан.
Электромагнитные форсунки (10, рис.137) входят во впускной трубопровод таким образом, что струя впрыска попадает в зону перед тарелкой или непосредственно на тарелку впускного клапана (в некоторых случаях также на несколько впускных клапанов). Здесь во впускном трубопроводе топливо вместе со всасываемым воздухом образует горючую смесь. Каждый цилиндр снабжен форсункой.
Электромагнитные форсунки (рис.148) состоят в основном из:
· корпуса 9 с электрическим 8 и гидравлическим 1 соединительными разъемами;
· обмотки электромагнита 4;
· подвижного игольчатого клапана 6 с якорем соленоида и запорным сферическим элементом;
· седла 10 клапана с распылительной пластиной (с отверстием) 7 для впрыскивания топлива;
Для обеспечения бесперебойной работы форсунки те ее части, которые контактируют с топливом, изготовлены из нержавеющей стали. Фильтровальная сетка 3 в приемном канале форсунки защищает ее от загрязнений, содержащихся в топливе.
В используемых в настоящее время форсунках подача топлива осуществляется по оси форсунки сверху вниз. Топливопровод закреплен на гидравлическом соединительном разъеме 1 с помощью специального зажимного устройства. Крепежные хомуты обеспечивают надежную фиксацию. Уплотнительное кольцо 2 на гидравлическом соединительном разъеме позволяет герметично соединить форсунку с топливной рейкой.
Форсунка имеет электрическое соединение с блоком управления двигателем.
Когда соленоид форсунки обесточен, пружина и усилие, возникающее за счет давления топлива, прижимают иглу клапана с запорным сферическим элементом к седлу клапана конической формы. За счет этого система подачи топлива герметизируется относительно впускного трубопровода. Когда на обмотку подается напряжение, за счет тока возбуждения возникает электромагнитное поле, которое притягивает якорь иглы клапана. Запорный сферический элемент приподнимается над седлом клапана, и происходит впрыскивание топлива. Когда ток возбуждения выключается, игла клапана, за счет усилия пружины, снова опускается на седло, закрывая форсунку.
Рисунок 148 – Конструкция электромагнитной форсунки EV 6:
1 – гидравлический разъем; 2 – уплотнительное кольцо; 3 – фильтр; 4 – обмотка электромагнита; 5 – пружина; 6 – игла клапана с якорем и запорным сферическим элементом; 7 – распылительная пластина с отверстиями для впрыскивания топлива; 8 – электрический соединительный разъем; 9 – корпус форсунки; 10 – седло клапана
Распыление топлива осуществляется через одно или несколько отверстий в распылительной пластине. С помощью этих отверстий достигается точное постоянство впрыскиваемого количества топлива. Распылительная пластина с отверстиями исключает образование осадков топлива. Форма струи распыливаемого топлива зависит от расположения и числа этих отверстий.
Хорошая герметичность клапана в области седла обеспечивается за счет принципа уплотнения конус/ сферический элемент. Форсунка устанавливается в предусмотренное для этого отверстие во впускном трубопроводе. Нижнее уплотнительное кольцо служит для герметизации форсунки относительно впускного трубопровода. Количество топлива, впрыскиваемого за единицу времени, в основном определяется:
· давлением в системе подачи топлива;
· противодавлением во впускном трубопроводе;
· геометрией зоны выхода топлива.
4.Элементы системы зажигания
Катушка зажигания накапливает энергию зажигания, необходимую для воспламенения рабочей смеси, и генерирует высокое напряжение (потребное напряжение зажигания), необходимое для создания искрового разряда на свече зажигания.
В системе М-Мотроник катушка зажигания (12, рис.137) крепится непосредственно к свече зажигания. Речь идет о системе зажигания с так называемым неподвижным распределением зажигания и об одноискровых катушках зажигания, обслуживающих каждый цилиндр, обеспечивая генерирование высокого напряжения. Распространены также системы с двухискровыми катушками зажигания, в которых две свечи зажигания обслуживаются одной общей катушкой зажигания. Системы только с одной катушкой зажигания требуют применения распределителя высокого напряжения с механическим вращающимся ротором. В современных системах зажигания эти типы распределения уже не применяются.
Свеча зажигания за счет образования искрового разряда между электродами воспламеняет рабочую смесь, находящуюся в цилиндре.
5.Элементы системы очистки отработавших газов
Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор отработавших газов
Лямбда-зонд (20, рис.137) измеряет содержание кислорода в отработавших газах и таким образом позволяет сделать выводы о составе рабочей смеси в цилиндрах двигателя. Блок управления двигателем использует сигнал лямбда-зонда, для того чтобы иметь возможность поддерживать стехиометрическое соотношение топлива и воздуха в смеси ( a = 1). При таком составе смеси трехкомпонентный каталитический нейтрализатор обладает максимальной эффективностью очистки отработавших газов от токсичных веществ.
В системах М-Мотроник используются исключительно двухточечные лямбда-зонды. В зависимости от системы, за нейтрализатором отработавших газов может устанавливаться дополнительный лямбда-зонд (33, рис.137), что повышает эффективность очистки отработавших газов и обеспечивает контроль за старением каталитического компонента нейтрализатора.
Система подачи дополнительных порций воздуха
Кратковременная подача воздуха в выпускной коллектор после пуска двигателя приводит к добавочному сгоранию несгоревших углеводородов (СН), содержащихся в отработавших газах. Эта мера снижает эмиссию углеводородов. С другой стороны, она сокращает время нагревания каталитического нейтрализатора, и он быстрее достигает своей рабочей температуры.
Этот (дополнительный) воздух нагнетается вспомогательным насосом (4, рис.137). При этом подающий воздухопровод при неработающем насосе перекрыт клапаном подачи дополнительного воздуха (5, рис. 1). Для этого блок управления двигателем управляет работой обоих элементов.
Наряду с уже упоминавшимися датчиками, рабочие характеристики регистрируются еще целым рядом дополнительных датчиков. В качестве примера можно привести:
· датчик частоты вращения коленчатого вала (22, рис.137) для определения положения коленчатого вала и расчета частоты вращения коленчатого вала двигателя;
· фазный датчик (13, рис.137) для определения положения фазы (т.е. фазы рабочего цикла двигателя) распределительного вала;
· датчики температуры охлаждающей жидкости (19, рис.137) и температуры всасываемого воздуха для расчета поправок, зависящих от этих значений температуры;
· датчик детонации (18, рис.137) для определения детонации двигателя.
Датчик частоты вращения коленчатого вала
Датчики частоты вращения коленчатого вала двигателя используются для:
· измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя;
· определения положения коленчатого вала (или положения поршней двигателя).
Частота вращения коленчатого вала рассчитывается по частоте сигналов, поступающих от этого датчика. Выходной сигнал датчика является одной из важнейших величин электронной системы управления двигателем.
Датчик установлен оппозитно ферромагнитному триггерному колесу 7 (рис.152), от которого он отделен воздушным зазором.
Рисунок 152 – Индуктивный датчик частоты вращения коленчатого вала:
1 – постоянный магнит; 2 – корпус датчика; 3 – блок цилиндров двигателя; 4 – полюсный штифт; 5 – обмотка; 6 – воздушный зазор; 7 – триггерное колесо с зазором-меткой
В датчике находится сердечник 4 из электротехнического железа (полюсный штифт), окруженный обмоткой 5. Полюсный штифт соединен с постоянным магнитом 1. Магнитное поле воздействует на этот полюсный штифт и поступает на триггерное колесо. Уровень магнитного потока, проходящего через обмотку, зависит от положения датчика относительно триггерного колеса (зазор или зуб). Магнитный поток рассеяния концентрируется на зубе, что ведет к усилению полезного потока, проходящего через обмотку. Напротив, зазор ослабляет этот поток. При вращении триггерного колеса происходит изменение магнитного потока, что, в свою очередь, индуцирует в обмотке электромагнита синусоидальное выходное напряжение (рис.153), пропорциональное скорости изменения этого потока и, следовательно, частоте вращения коленчатого вала. Амплитуда напряжения переменного тока сильно возрастает по мере повышения частоты вращения триггерного колеса (от нескольких мВ до значений > 100 В). Для генерирования сигнала достаточного уровня необходима частота вращения величиной как минимум 30 об/мин.
Рисунок 153 – Характеристика сигналов индуктивного датчика частоты вращения коленчатого вала:
1 – напряжение при прохождении зуба; 2 – напряжение при прохождении зазора; 3 – напряжение при прохождении зазора-метки
В другом варианте исполнения триггерного колеса имеется всего по одному зубу на каждый цилиндр двигателя. Например, в четырехцилиндровом двигателе это четыре зуба, т. е. за один оборот этого колеса генерируются четыре импульса.
Геометрические размеры зубьев и полюсов должны соответствовать друг другу. Электронная схема оценки данных в блоке управления преобразует синусоидальное напряжение с очень разной амплитудой в прямоугольное напряжение с постоянной амплитудой. Этот сигнал подвергается обработке в микроконтроллере блока управления.
Частоты вращения распределительного и коленчатого валов соотносятся как 1:2. Положение распределительного вала показывает, находится ли поршень двигателя, движущийся к ВМТ, на такте сжатия или выпуска. Фазный датчик на распределительном валу передает эту информацию в блок управления.
В таких датчиках (рис.154, а) использован эффект Холла. Вместе с распределительным валом вращается ферромагнитное триггерное колесо 7 с зубьями и сегментами, либо диафрагма с отверстиями. Интегральная схема датчика Холла 6 располагается между триггерным колесом и постоянным магнитом 5, который генерирует магнитное поле, перпендикулярное элементу Холла.
Когда зуб Z триггерного колеса проходит у токонесущего элемента (полупроводниковая плата) стержневого датчика, то он изменяет напряженность магнитного поля, перпендикулярного элементу Холла. В результате этого путь электронов, которые движутся за счет продольного напряжения, действующего на элемент, отклоняется по перпендикуляру к направлению тока.
Рисунок 154 – Фазный датчик Холла:
За счет этого возникает сигнал напряжения (напряжение Холла), который находится в милливольтовом диапазоне и не зависит от относительной скорости между датчиком и триггерным колесом. Оценивающая электронная схема, встроенная в интегральную схему, вырабатывает сигнал в форме прямоугольных импульсов (высокий/ низкий, рис.154, б).
Пьезоэлектрический датчик детонации двигателя
Датчики детонации по принципу своего функционирования являются датчиками вибрации и пригодны для регистрации акустических колебаний, возникающих в конструктивных элементах двигателя. Эти колебания возникают при неконтролируемом детонационном сгорании в рабочей смеси в двигателе. Они преобразуются датчиком в электрические сигналы и направляются в блок управления. Как правило, 4-цилиндровые рядные двигатели оснащены одним датчиком, 5- и 6-цилиндровые двигатели – двумя, 8- и 12-цилиндровые двигатели – двумя и большим числом датчиков. Они подключаются в соответствии с порядком зажигания.
Любая масса, благодаря своим инерционным свойствам подвергающаяся воздействию колебаний, создает усилия сжатия на кольцеобразном пьезокерамическом элементе 1 (рис.156) такой же частоты, как и возбуждающие колебания. Внутри керамического элемента эти силы сжатия вызывают сдвиг заряда на внутренних сторонах керамического элемента. При этом возникает электрическое напряжение, которое снимается контактными дисками 5 и далее поступает в блок управления для обработки этого сигнала.
Чувствительность датчика определяется значением выходного напряжения, приходящегося на единицу ускорения (мВ/ г) на выходе датчика. Напряжение оценивается высокоомным усилителем переменного тока в блоке управления системы зажигания или в системе управления двигателем.
Рисунок 156 – Датчик детонации:
Место установки датчика детонации в каждом двигателе выбирается таким образом, чтобы можно было надежно определить детонацию в каждом цилиндре двигателя. Чаще всего датчик крепится на винтах на боковой стороне блока цилиндров двигателя. Для того чтобы результирующие сигналы вибрации в конструктивных элементах могли передаваться на датчик от места измерения на блоке цилиндров двигателя без резонанса и в соответствии с выбранной характеристической кривой, следует учесть следующие факторы:
· крепежный болт должен затягиваться определенным моментом затяжки;
· контактная поверхность датчика и отверстие в блоке цилиндров двигателя должны соответствовать определенным требованиям по качеству;
