Принудительный холостой ход это

Принцип работы

В двух словах процесс работы системы впрыска выглядит так: масса воздуха, поступающая в двигатель, измеряется датчиком расхода воздуха, эти данные передаются компьютеру, который на основе этой информации, а также на основе некоторых других текущих параметров работы двигателя, таких, как температура двигателя, температура воздуха, скорость вращения коленчатого вала, степень открытия дроссельной заслонки, рассчитывает необходимое количество топлива, которое нужно сжечь в данном количестве воздуха.

После этого компьютер подает на форсунки электрический импульс нужной длительности, форсунки открываются, и топливо, находящееся под давлением в топливной магистрали, впрыскивается во впускной коллектор. Дело сделано.

В системе впрыска есть единственная сложность — это сложная программа, находящаяся в памяти компьютера и составленная таким образом, чтобы учитывать все разнообразие режимов работы двигателя и внешних условий, в которых ему приходится работать.

Как работает компьютер системы впрыска?

Начнем с компьютера системы впрыска. В его памяти находятся программа управления и набор так называемых "карт", в которых отражена необходимая для работы информация. При этом сама программа более-менее стандартна для любого двигателя, а вот карты — уникальны для каждой модели и каждой модификации двигателя.

Можно представить программу, которая работает с двумя картами, одна из которых представляет трехмерную таблицу, в которой по горизонтали (вдоль оси X) заданы значения массы поступающего воздуха, по вертикали (вдоль оси Y) — значения оборотов двигателя, а вдоль оси Z — значения углов открытия дроссельной заслонки. На пересечении всех трех колонок и столбцов таблицы проставлены значения количества топлива, которое необходимо впрыснуть при данных условиях работы двигателя.

Во второй карте, двумерной, заданы соответствия между количеством топлива и временем открытия форсунок, в результате из этой карты программа узнает длительность электрического импульса, который должен быть подан на форсунки.

В процессе работы программа каждые несколько миллисекунд опрашивает датчики, сравнивает полученные значения с заданными в первой карте, выбирает из соответствующей ячейки содержащееся там значение количества топлива, потом переходит ко второй карте и выбирает исходя из этого значения требуемое время открытия форсунок. Далее следует импульс на форсунки — все, цикл завершен.

Описанный процесс отличается от реального тем, что на самом деле таких карт больше и в них отражены взаимные зависимости гораздо большего числа параметров, чем было перечислено, в том числе нагрузка на двигатель, температура двигателя, температура воздуха и даже высота над уровнем моря.

Для чего нужна обратная связь?

Обратная связь обеспечивается лямбда-зондом (датчиком кислорода). Необходимость ее обусловлена тем, что как бы ни были хороши и точны карты, находящиеся в памяти ЭБУ, каждый двигатель отличается от остальных и требует индивидуальной подстройки топливной системы. В процессе эксплуатации двигателя также происходят изменения, связанные с его износом, которые тоже надо компенсировать.

Кроме этого, сами карты могут быть изначально составлены не оптимально для некоторых сочетаний внешних условий и режимов работы двигателя и, таким образом, требовать корректировки. Именно эти задачи позволяет решить наличие обратной связи.

Выглядит обратная связь так. После того, как компьютер определил необходимое количество топлива, которое нужно впрыснуть в текущий момент работы двигателя исходя из текущих условий и режима его работы, топливо сгорает и выхлопные газы поступают в выпускную систему. В этот момент с датчика кислорода считывается информация о содержании кислорода в выхлопных газах, на основании чего можно сделать вывод, а так ли все прошло, как было рассчитано, и не требуется ли коррекция состава горючей смеси.

Компьютер постоянно проверяет расчеты по конечному результату, информацию о котором он получает от датчика кислорода, и, если требуется, выполняет окончательную точную подстройку состава горючей смеси. Так происходит не всегда — в некоторых режимах работы двигателя компьютер игнорирует информацию от датчика кислорода и руководствуется только своими расчетами.

Режимы управления системы впрыска

1. Запуск двигателя. В момент запуска требуется, в зависимости от температуры двигателя и окружающего воздуха, обогащенная горючая смесь с повышенным процентным содержанием топлива. Это известный факт, характерный для всех бензиновых двигателей (карбюраторных и с впрыском). Соотношение воздух/топливо в этом режиме варьируется в среднем от 2:1 до 12:1. Компьютер работает в режиме разомкнутого контура.

2. Прогрев двигателя до рабочей температуры. После запуска двигателя компьютер постоянно проверяет текущую температуру двигателя и в зависимости от этого параметра производит расчет состава горючей смеси, а также устанавливает требуемую величину прогревных оборотов. В процессе прогрева двигателя с ростом температуры соотношение воздух/топливо изменяется компьютером в сторону обеднения, а прогревные обороты уменьшаются. В это время происходит разогрев датчика кислорода до рабочей температуры. Компьютер работает в режиме разомкнутого контура.

3. Холостой ход. По достижении заданной температуры двигателя и при условии разогрева датчика кислорода (начинает выдавать правильные показания при температуре от 300C и выше) компьютер переключается в режим замкнутого контура и начинает использовать показания датчика кислорода для поддержания стехиометрического состава горючей смеси (14.7:1), обеспечивающего наименьший уровень содержания токсичных веществ в выхлопных газах.

4. Движение с постоянной скоростью, плавное увеличение или уменьшение скорости. Компьютер находится в режиме замкнутого контура и использует показания датчика кислорода. Вы можете раскрутить двигатель хоть до 6500 об/мин, наполовину нажав педаль газа, но компьютер все — равно будет оставаться в режиме замкнутого контура, обеспечивая состав горючей смеси в пределах от 14.5:1 до 15.9:1.

5. Резкое ускорение. Как только нажимаете педаль газа "в пол" и полностью открываете дроссельную заслонку — компьютер переходит в режим разомкнутого контура. Под нагрузкой компьютер может переключиться в режим разомкнутого контура несколько раньше — уже при открытии дроссельной заслонки на 70 процентов. При этом он поддерживает состав горючей смеси в пределах от 11.9:1 до 12:1 для получения большей мощности.

6. Принудительный холостой ход (торможение двигателем). Компьютер переходит в режим разомкнутого контура, когда обороты двигателя превышают величину оборотов холостого хода, а дроссельная заслонка полностью закрыта — например, когда Вы движетесь, убрав ногу с педали газа и не выключив передачу. При этом компьютер обеспечивает обедненный состав горючей смеси.

Большую часть времени компьютер находится в режиме замкнутого контура, обеспечивая оптимальный состав горючей смеси. Находясь в этом режиме, компьютер "самообучается", корректируя и модифицируя карты, используемые в режиме разомкнутого контура, адаптируя их к текущим условиям эксплуатации и состоянию двигателя.

Один немаловажный фактор — датчик кислорода выходит из строя в результате заправок некачественным бензином. Это приводит к тому, что система впрыска лишается способности к адаптации под текущие условия и работает строго по тем картам, которые изначально находились в памяти компьютера, постоянно находясь в режиме разомкнутого контура.

Как известно, абсолютное большинство японских автомобилей вообще оснащаются не карбюраторами, а системами впрыска топлива. Есть мнение, что впрыск — это хорошо, современно и прогрессивно. Также есть другое мнение, диаметрально противоположное первому: впрыск — это сложно, дорого, неремонтопригодно. Этого мнения придерживаются в основном автовладельцы со стажем, имеющие богатый опыт эксплуатации отечественной техники и прекрасно знающие, что такое карбюратор, но не знающие, что делать с этими "новомодными" компьютерами, инжекторами, датчиками и т.д. Разумеется, для понимания того, как работает принципиально другая система питания, нужно, во-первых, иметь желание разобраться в этом, а во-вторых — нужна информация, которой очень и очень мало. Именно поэтому мы и попробуем сейчас в общих чертах дать описание функционирования системы впрыска TCCS (Toyota Computer Control System) фирмы Тойота, рассказать, как это все работает, и какие действия может предпринять автовладелец в случае, когда что-то не работает или работает не так.

В процессе движения автомобиля значительное время занимает режим принудительного холостого хода, когда коленчатый вал дви­гателя вращается за счет кинетической энергии автомобиля. Этот режим наблюдается, например, при движении автомобиля с высо­кой скоростью при включенной передаче и отпущенной педали управления подачей топлива, т. е. когда двигатель работает в тормозном режиме.

Экономайзер предназначен для прекращения подачи топлива в двигатель на ре­жиме принудительного холостого хода.

уменьшение эксплуатационного рас­хода топлива на 2. 3%;

снижение выброса токсичных веществ на 15. 30%;

Режим принудительного холостого хода в ЭПХХ опреде­ляют:

частота вращения коленчатого вала двигателя должна быть больше частоты, соответствующей холо­стому ходу

дроссельная заслонка должна быть закрыта.

Прекращение подачи топлива обеспечивается электромагнит­ными клапанами.

На основе информации о частоте вращения коленчатого вала, получаемой от первичной цепи системы зажигания КЗ и о положении дроссельной заслонки, получаемой от датчика положения дроссельной заслонки Д электронный блок управления вырабатывает сигнал, управляющий электромагнитным клапаном ЭМК, который в свою очередь открывает и закрывает подачу топ­лива в систему холостого хода карбюратора. Датчик положения дроссельной заслонки представляет собой микровыключатель, ме­ханически связанный с приводом дроссельной заслонки, замыкаю­щийся при полностью отпущенной педали управления подачей то­плива (режим холостого хода).

Электронные системы управления, топливоподачей дизелей.

ЭСАУ дизельными двигателями позволяют:

сни­зить токсичность отработавших газов;

стабилизировать работу двигателя на холостом ходу;

функции управления количеством впрыскиваемого топлива;

моментом начала впрыска;

частотой вращения коленчатого вала на . холостом ходу;

работой свечей накаливания;

аналоговые системы, состоящие в основном из операционных усилителей;

цифровые регуляторы, построенные на элементах средней степени интеграции;

Микропроцессорная система управления.

микропроцессор (МП), осуществляющий все арифмети­ческие операции и общее управление устройствами;

оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) для хранения промежуточных ре­зультатов вычислений;

постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) для хранения программ управления всей системы в целом;

предусмот­рены три типа датчиков: а)режимных параметров; б)коррекции; в) защи­ты.

структурная схема микропроцессорной системы управления

Особо важной задачей топливоподачи дизельного двигателя яв­ляется качественное обеспечение переходных процессов, так как это непосредственно связано с технико-экономическими показате­лями работы двигателя.

Она состоит из программного задатчика положений рейки ПЗ, вычисляемых по значениям частоты вращения коленчатого вала двигателя п, поло­жению педали управления подачей топлива ψ_педали и информации от датчиков коррекции ДК; регулятора Р. вычисляющего рассогла­сование между расчетным значением положения рейки h_расч и дей­ствительным h_д; исполнительного механизма ИМ, включенного в контур регулятора и формирующего интегральную составляющую топливного насоса высокого давления ТНВД и двигателя Д.

Микропроцессорная система управления дизелем изменяет угол опережения впрыска топлива по оптимальному закону в зависимости от нагрузки и частоты вращения коленчатого вала.

Примером ЭСАУ топливоподачей дизельного двигателя с рам­пой-аккумулятором может служить система Common Rail фирмы Bosch

Система содержит: 1— топливный насос высокого давления; 2 -перепускной клапан; 3 — элек­тромагнитный клапан — регулятор давления; 4 — топливный фильтр; 5 -топливный бак с топливоподкачивающим насосом и предварительным фильтром; 6- электронный блок управления; 7— реле включения свечей накаливания; 8 -аккумуляторная батарея; 9 — топливная рампа-аккумулятор; 10 — датчик давления топлива в рампе; 11 — топливный жик­лер; 12- предохранительный клапан; 13 — датчик температуры топлива; 14 — электромагнитная форсунка; 15 — свеча накаливания; 16 — датчик температуры охлаждающей жидкости; 17- датчик положения коленчатого вала; 18 -фазовый дискриминатор; 19 — датчик температуры воздуха на впуске; 20 — датчик давления наддува; 21 — пленочный датчик массового расхода воздуха; 22 — турбокомпрессор; 23 — пневматический клапан управления рециркуляцией; 24 — пневматический клапан управления над­дувом; 25- вакуумный насос; 26 — приборная панель; 27- датчик поло­жения педали управления топливоподачей; 28 — датчик нажатия педали тормоза; 29 — датчик выключения сцепления; 30 — датчик скорости авто­мобиля; 31 — пульт управления круиз-контроля; 32 — компрессор конди­ционера; 33 — переключатель кондиционера; 34 — аварийная лампа и диагностический разъем

Топливо из бака 5 топливоподкачивающим насосом подается через фильтр 4 в ТНВД 1. Из насоса топливо поступает в рампу-аккумулятор 9 и распределяется по форсункам 14. Давление топлива в рампе-аккумуляторе поддерживается на постоянном уровне 135 МПа, что обеспечивается датчиком 10 и электромагнитным клапаном 3.

Для защиты двигателя используется ограничительный клапан 12 открывающийся при давлении свыше 150 МПа. Количество впры­скиваемого топлива определяется длительностью открытия элек­тромагнитной форсунки. Для снижения потерь энергии на сжатие топлива в режиме холостого хода и частичных нагрузок производи­тельность ТНВД может уменьшаться путем открытия перепускного клапана 2.

По своей структуре ЭСАУ Common Rail во многом аналогична рассмотренным ранее системам впрыска бензиновых двигателей.

Датчик положения коленчатого вала 17 индукционного типа используется для определения частоты вращения и положения ко­ленчатого вала. Информации от этого датчика недостаточно чтобы различить конец такта сжатия, поэтому используется датчик поло­жения распределительного вала 18 — фазовый дискриминатор. В основу работы датчика положен эффект Холла.

ЭСАУ получает информацию о температуре охлаждающей жид­кости и воздуха на впуске. В некоторых модификациях системы ис­пользуются датчики температуры масла и топлива.

Для обеспечения точного определения состава рабочей смеси и снижения вредных выбросов, особенно на переходных режимах, используется пленочный датчик массового расхода воздуха уста­навливаемый до турбокомпрессора.

Положение педали управления режимом работы двигателя оп­ределяется потенциометрическим датчиком, при этом какая-либо механическая связь педали с системой топливоподачи отсутствует.

Для определения давления наддува используется датчик абсо­лютного давления с пьезорезистивными чувствительными элемен­тами.

В процессе управления двигателем можно выделить следующие функции и режимы: режим пуск двигателя, рабочий режим, режим холостого хода, функция обеспечения равномерности работы дви­гателя и снижения колебаний при переходных процессах, режим автоматического поддержания заданной скорости автомобиля, ог­раничение топливоподачи, остановка двигателя.

При пуске двигателя количество впрыскиваемого топлива явля­ется постоянной величиной. В рабочем режиме для определения количества топлива используется сигнал датчика положения педа­ли управления топливоподачей и датчика положения коленчатого вала двигателя. БУ обрабатывает информацию от датчиков и ис­пользуя характеристические карты вычисляет значение угла опе­режения впрыска (момент подачи топлива) и длительность откры­тия форсунки.

Для снижения расхода топлива частота вращения коленчатого вала в режиме холостого хода поддерживается на минимальном устойчивом уровне, при этом учитывается температура двигателя и сигналы о включении кондиционера и других устройств, создающих