Рис. 2. Устройство инжектора: 1 - игольчатый клапан; 2 - стальной якорь; 3 - винтовая пружина; 4 - обмотка; 5 - топливопровод
Форсунка состоит из корпуса, в котором установлены игольчатый клапан 1, стальной якорь 2, винтовая пружина 3 и обмотка 4 электромагнита. Количество вспрыскиваемого топлива определяется временем открытия электромагнитного клапана форсунки, поскольку сечение точно калибровано, а давление поддерживается постоянным. Впрыск осуществляется во впускной трубопровод на расстоянии 100-150 мм от впускного клапана. Электронный блок управления обрабатывает информацию о режиме работы двигателя и формирует электронный импульс, определяющий момент и продолжительность впрыска. Основная информация о режиме работы двигателя - частота вращения коленчатого вала двигателя и давление во впускном трубопроводе или расход воздуха (в зависимости от имеющихся датчиков).
Все преимущества электронного впрыска обусловлены возможностью корректировать количество впрыскиваемого топлива в зависимости от различных факторов (рис. 3).
Рис. 3. Коррекция впрыска топлива: а - по напряжению питания; б - по температуре охлаждающей жидкости; в - по температуре воздуха
В большинстве случаев впрыск топлива обеспечивается синхронно: за один оборот коленчатого вала двигателя выполняется один впрыск. Такой впрыск называется синхронным. Время синхронного впрыска включает в себя базовое (основное) время впрыска с учетом коэффициента коррекции и время t на изменение напряжения питания. За базовое время впрыска во впускной трубопровод поступает количество топлива, требуемое для создания теоретически необходимого коэффициента избытка воздуха. Время t впрыска на изменение напряжения питания U обусловлено изменением времени срабатывания электромагнитной форсунки (рис. 3,а).
Корректировать впрыск по изменению производительности топливного электронасоса не следует, так как в системе подачи топлива имеется регулятор давления, поддерживающий постоянное давление впрыска.
Коррекция на время прогрева холодного двигателя в зимнее время необходима с целью увеличения количества впрыскиваемого топлива (рис. 3,6, кривая 1). Коррекция после пуска двигателя (рис. 3,6, кривая 2) осуществляется с целью стабилизации частоты вращения коленчатого вала двигателя непосредственно после пуска. Она прекращается через определенное время после пуска. Коррекция для увеличения приемистости двигателя во время прогрева (рис. 3,6, кривая 3) осуществляется в зависимости от температуры охлаждающей жидкости.
Во избежание перегрева двигателя, нейтрализатора и других деталей при движении в режиме максимальной мощности необходимо обогащение горючей смеси.
Коррекция с учетом температуры всасываемого воздуха (рис. 3, в) необходима в связи с увеличением заряда воздуха, вызванного повышением его плотности.
Коррекция соотношения воздух - топливо (рис. 4) обеспечивается методом обратной связи. Чтобы с помощью трехкомпонентного нейтрализатора одновременно достигнуть высокой степени очистки отработавших газов по компонентам СО, НС и NO2, необходима точная регулировка коэффициента избытка воздуха λ таким образом, чтобы состав смеси был максимально близок к стехиометрическому - оптимальному соотношению между массами веществ, вступающих в химическую реакцию (на рис. 4 область такого соотношения ограничена вертикальными линиями). С этой целью с помощью датчика, установленного в выпускной системе (лямбда-зонд), измеряется концентрация кислорода в отработавших газах. Таким образом организуется обратная связь в системе автоматической стабилизации стехиометрического состава горючей смеси (рис. 5).
Рис. 4. Зависимость выброса вредных веществ от состава горючей смеси
Рис. 5. Система управления составом горючей смеси с обратной связью: 1 - датчик расхода воздуха; 2 - датчик частоты вращения коленчатого вала; 3 - двигатель; 4 - трехкомпонентный нейтрализатор; 5 - датчик кислорода; 6 - форсунки; 7 - ЭБУ
Датчик кислорода не работает, пока его температура низка. Поэтому до окончания прогрева реальное соотношение воздух -топливо определяется ЭБУ без использования датчика кислорода. При работе датчика его сигналы изменяются в зависимости от состава смеси (рис. 6).
Рис. 6. Эпюры сигналов датчика кислорода: I - богатая смесь и высокий уровень напряжения; II - стехиометрический состав смеси и стандартный уровень напряжения; III - бедная смесь и низкий уровень напряжения
Подача топлива может прекращаться в двух случаях: при высокой частоте вращения коленчатого вала и в режиме принудительного холостого хода. Частота вращения коленчатого вала ограничивается во избежание преждевременного изнашивания двигателя. Режим принудительного холостого хода при не отключенной подаче топлива приводит к повышенному его расходу. Поэтому при высокой частоте вращения коленчатого вала, включенной передаче и закрытой дроссельной заслонке подача топлива прекращается. Когда частота вращения коленчатого вала двигателя падает ниже заданной, подача топлива возобновляется.