Электронные системы управления впрыском топлива

На японских автомобилях используются электронные системы управления впрыском топлива, различающиеся конструктивным исполнением и функциональными возможностями.

Система D-Jetronic: управление впрыском топлива осуществляется по датчику давления воздуха, поэтому данная система классифицируется как система косвенного управления. Датчик расхода воздуха в системах такого типа не используется. Также не используется и датчик кислорода. Точность дозирования топлива невысока по сравнению с другими системами, поэтому на более новых моделях такие системы не используются.

Система K-Jetronic (более усовершенствованная система - КЕ-Jetronic): система непрерывного распределенного впрыска с регулятором давления. Подача топлива регулируется в зависимости от давления на входе в форсунку. Воздушная камера дозатора связана с измерителем давления воздуха и давление топлива в системе поддерживается с некоторым превышением над давлением воздуха. Главный управляющий параметр - общий расход воздуха, и этим обусловлена меньшая точность дозирования по сравнению с более совершенными системами (в частности, по сравнению с системой L-Jetronic). Программа дозирования топливоподачи заложена в память блока управления, который корректирует реальную топливопо-дачу под имеющуюся в памяти.

Наиболее часто встречающимися неисправностями таких систем является износ форсунок (пик отказов приходится на пробег 70-80 тысяч километров) и выход из строя электромагнитного клапана подачи дополнительного воздуха (пик отказов приходится на пробег 100-120 тысяч километров). Износ форсунок достаточно трудно определить, поскольку неисправность такого рода проявляется не сразу. Внешними признаками такой неисправности является неустойчивая работа двигателя на всех режимах, повышенный расход топлива.



Система L-Jetronic (более усовершенствованные варианты - LE-Jetronic, LH-Jetronic): впрыск топлива осуществляется в зону впускных клапанов с использованием в качестве основного командного параметра циклового расхода топлива, что позволяет повысить точность дозирования топливоподачи. Топливо подается с постоянным избыточным давлением относительно давления воздуха. Система L-Jetronic - с механическим расходомером воздуха потенциометрического типа. В системе LH-Jetronic используется расходомер термоанемометрического типа, что обеспечивает более точную дозировку топливоподачи. Наиболее часто встречающиеся неисправности системы - подсос воздуха по вакуумным шлангам.

Диагностика такого типа неисправности достаточно трудное дело, поскольку количество таких шлангов достаточно большое. Пик отказов приходится на период эксплуатации 4-5 лет из-за растрескивания шлангов. Вторая по интенсивности неисправность - отказ регулятора давления топлива. Внешние признаки неисправности: сильное переобогащение смеси с заливанием свечей зажигания, двигатель при этом глохнет при резком нажатии педали газа. В дальнейшем неисправность может привести к затрудненному пуску двигателя. Пик отказов приходится на пробег в диапазоне 60-80 тысяч километров.

Система Motronic: комплексная система управления впрыском топлива и моментами зажигания. Разработана для двигателей с повышенной степенью сжатия, работающих на обедненных смесях. Управление впрыском топлива осуществляется по принципу системы L-Jetronic. Управление впрыском топлива и моментами зажигания осуществляется по программе, учитывающей условия работы двигателя. Самая надежная из современных систем управления впрыском топлива. В системе используется датчик кислорода, включенный в цепь обратной связи системы управления топливоподачей, и трехкомпонентный катализатор, что делает систему очень чувствительной к этилированному бензину. Работа на этилированном бензине очень быстро выводит из строя катализатор и датчик кислорода.



Система имеет программу, обеспечивающую работоспособность двигателя при отказе любого элемента управления: в этом случае программа обеспечивает установку определенных фиксированных значений параметров, что приводит к работе двигателя с некоторой потерей экономических и мощностных показателей. Система чувствительна к чистоте бензина: использование загрязненного бензина приводит к выходу из строя топливного насоса. Не рекомендуется при наличии таких систем управления "прикуривание" от автомобиля с работающим двигателем, работа двигателя с отключенным генератором, проверка наличия искры замыканием на массу: все это может привести к выходу из строя компьютера системы со всеми вытекающими последствиями.

Электронная система управления впрыском топлива состоит из трех подсистем: подсистемы питания воздухом, электронной подсистемы управления, подсистемы подачи топлива.

Подсистема подачи воздуха

В двигателях с впрыском топлива количество подаваемого топлива определяется блоком электронного управления по длительности открытого состояния инжекторов. Для регулировки состава топливовоздушной смеси на любом режиме работы двигателя используется контроль за подаваемым количеством воздуха, т.е. главным управляемым параметром в таких двигателях является цикловый расход воздуха. Управление количеством подаваемого воздуха осуществляется подсистемой подачи воздуха.

Подсистема состоит из воздухоочистителя (рис. 97), канала подачи воздуха, корпуса дроссельной заслонки, системы управления холостым ходом, механизма управления ускоренным холостым ходом и впускного коллектора. Резонатор в воздушном канале обеспечивает дополнительное сглаживание пульсаций при подаче воздуха в систему.





КОРПУС ДРОССЕЛЬНОЙ ЗАСЛОНКИ двухкамерного типа с боковой подачей воздуха, с первичной воздушной горловиной в верхней части. Для предотвращения образования отложений на дроссельной заслонке и на стенках воздушной горловины при определенных атмосферных условиях нижняя часть корпуса дроссельной заслонки подогревается охлаждающей жидкостью двигателя. Положение дроссельной заслонки определяется специальным датчиком. Для замедления движения дроссельной заслонки при ее приближении к точке закрывания используется демпфер.

Для контроля функционирования демпфера проверьте вакуумную линию на наличие утечки, блокирование и надежность соединения шлангов, отсоедините вакуумный шланг от диафрагмы демпфера и подсоедините к нему ручной вакуумный насос с датчиком. Запустите двигатель, установите режим около 3500 об/мин и проверьте наличие вакуума. В нормальном состоянии вакуум должен быть. Если вакуума нет, проверьте выход вакуумного канала в корпусе дроссельной заслонки. Отпустите педаль газа (освободите дроссельную заслонку). Вакуум должен плавно изменяться. Если вакуум не меняется или меняется слишком быстро, замените контрольный клапан демпфера.



Подсоедините вакуумный насос к диафрагме демпфера, создайте вакуум. Вакуум д.б. устойчивым, а шток должен втягиваться. Если этого нет, замените диафрагму демпфера. На более ранних моделях методика проверки может быть несколько иная. При неработающем двигателе слегка приоткройте дроссельную заслонку (настолько, чтобы шток демпфера поднялся на величину его хода) и отпустите ее. Определите время, за которое дроссельная заслонка переместится до касания ее рычага с ограничительным винтом. Время перемещения д.б. менее 2 секунд. Если время перемещения более 2 сек., замените контрольный клапан демпфера. Если шток демпфера не перемещается, проверьте соединительные тяги, вакуумную линию и контрольный клапан (может быть его залипание). Если все элементы нормальные, замените демпфер.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ХОЛОСТЫМ ХОДОМ контролирует состав топливо-воздушной смеси в режиме холостого хода. Управление элементами системы (электромагнитными клапанами холостого хода, ускоренного холостого хода и холостого хода при включении кондиционера) осуществляется от БУД. Клапан холостого хода и клапан ускоренного холостого хода изменяют количество подаваемого по байпасной линии воздуха во впускной коллектор. Клапан холостого хода при включении кондиционера обеспечивает поддержание частоты вращения коленчатого вала двигателя при включении кондиционера. Электромагнитный клапан управления холостым ходом используется для компенсации снижения частоты вращения коленчатого вала двигателя, вызванной электрической или иной нагрузкой двигателя.



Компенсация осуществляется подачей дополнительного воздуха по байпасному каналу во впускной коллектор, что позволяет поддерживать постоянной частоту вращения коленчатого вала двигателя в режиме холостого хода на уровне 750±50 об/мин. Для увеличения быстроты отклика системы работа клапана зависит от величины напряжения на выводе генератора. Клапан также снижает частоту вращения коленчатого вала в режиме ускоренного холостого хода при прогреве, после достижения температуры охлаждающей жидкости 55°C. Для исключения неустойчивой частоты вращения коленчатого вала после запуска клапан открыт при проворачивании коленчатого вала стартером и сразу же после запуска для обеспечения подачи дополнительного воздуха во впускной коллектор.

Электромагнитный клапан управления холостым ходом приводится в действие по сигналам БУД. Когда клапан открыт, вакуум впускного коллектора передается в вакуумный шланг клапана. Увеличение частоты вращения коленчатого вала двигателя происходит сразу после запуска двигателя или при включении любого потребителя энергии. Вакуум отключается при достижении частоты вращения коленчатого вала двигателя выше 1500 об/мин. При включенном клапане между плюсовым и минусовым выводами д.б. напряжение не ниже 9 В. Для проверки клапана отсоедините от него проводку и соответствующий вакуумный шланг и попытайтесь подать воздух через воздушный шланг. Воздух не должен проходить. Можно проверить и подачей вакуума на вакуумный шланг: вакуум должен быть устойчивым.

Если результаты проверки не соответствуют указанным, замените клапан. Подайте напряжение от аккумулятора на клапан, отсоедините вакуумный шланг от впускного коллектора и подайте воздух в шланг подачи воздуха. Воздух должен проходить через шланг. Или попытайтесь создать вакуум в отсоединенном вакуумном шланге. Вакуума не должно быть. Если проверка показала другие результаты, замените клапан.



На некоторых моделях для облегчения запуска холодного двигателя используется воздушный клапан, конструкция и принцип действия которого показаны на рис. 98. Клапан обеспечивает подачу дополнительного воздуха во впускную камеру при холодном двигателе и этим устраняет нестабильность частоты вращения в указанном режиме (частота вращения несколько выше нормальной).



После прогрева двигателя за счет действия биметаллической пружины клапан перекрывает подачу воздуха. Начальная проверка клапана: при температуре охлаждающей жидкости ниже 60°C пережмите шланг подачи воздуха. Частота вращения коленчатого вала двигателя должна резко снизиться. Повторите ту же проверку на прогретом двигателе. При пережатии шланга частота вращения коленчатого вала двигателя должна снизиться не более чем на 50 об/мин.

Электромагнитный клапан ускоренного холостого хода предотвращает неустойчивость частоты вращения коленчатого вала двигателя при прогреве двигателя, обеспечивая более высокую частоту вращения вала двигателя в этом режиме. Когда атмосферное давления составляет 660 мм.рт.ст. или ниже, клапан открывается и обеспечивает подачу дополнительного воздуха по байпасному каналу во впускной коллектор. Электромагнитный клапан управления ускоренным холостым ходом открыт при температуре охлаждающей жидкости ниже -15°C, а также при температуре охлаждающей жидкости ниже 40 С, если атмосферное давление ниже 660 мм.рт.ст. На некоторых моделях он также открыт при скорости автомобиля выше 25 км/час и частоте вращения коленчатого вала двигателя выше 2000 об/мин.



Вакуум создается в шланге между клапаном и трубкой подачи воздуха. При открытом состоянии клапана напряжение на нем д.б. не менее 9 В. Для проверки клапана отсоедините провод питания клапана, отсоедините вакуумный шланг от трубки подачи воздуха и подайте воздух в этот шланг. Воздух не должен проходить. Подайте питание на клапан от аккумулятора, отсоедините шланг между впускным коллектором и клапаном и подайте воздух в шланг между клапаном и трубкой подачи воздуха. Воздух должен проходить. Клапан регулируется на заводе-изготовителе и не требует разборки при эксплуатации. Перед дальнейшей проверкой клапана убедитесь в нормальном функционировании системы принудительной вентиляции картера двигателя и в нормальном состоянии элементов этой системы. При проверке дроссельная заслонка должна быть полностью закрыта. Методика проверки клапана зависит от внешнего признака проявления его отказа.

→ При слишком высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя в режиме холостого хода после прогрева для проверки клапана прогрейте двигатель до нормальной рабочей температуры, убедитесь в нормальном действии системы управления холостым ходом, снимите крышку клапана и проверьте полноту его закрывания. Если он не полностью закрыт, воздух будет подсасываться по неплотностям посадки клапана, что можно ощутить, прижав палец к месту посадки клапана. При утечке клапана обычно слышен звук всасывания воздуха. Если посадка клапана неплотная, замените клапан и отрегулируйте частоту вращения коленчатого вала двигателя в режиме холостого хода.

→ При слишком низкой частоте вращения коленчатого вала двигателя в режиме холостого хода после прогрева снимите винт регулировки холостого хода, промойте винт и байпасный воздушный канал очистителем для карбюратора, установите на место и отрегулируйте частоту вращения коленчатого вала двигателя в режиме холостого хода.

→ При слишком низкой частоте вращения коленчатого вала двигателя в режиме ускоренного холостого хода на непрогретом двигателе (она д.6, в пределах 1000-2000 об/мин с небольшим отклонением для конкретной модели) снимите клапан ускоренного холостого хода с корпуса дроссельной заслонки, в воде охладите клапан до температуры в диапазоне 5-30°C и продуйте воздух через элемент клапана. Воздух должен проходить свободно, без какого-либо сопротивления. Если воздух проходит со значительным сопротивлением или не проходит вообще, замените клапан и отрегулируйте частоту вращения коленчатого вала двигателя в режиме холостого хода.

Электромагнитный клапан управления холостым ходом при работе кондиционера поддерживает установленную частоту вращения коленчатого вала двигателя при включении кондиционера. Перемещение диафрагмы клапана открывает дроссельную заслонку, что увеличивает частоту вращения вала двигателя. Клапан открыт также при 'низкой температуре охлаждающей жидкости (сразу после запуска), что способствует увеличению стабильности режима холостого хода независимо от положения тумблера включения кондиционера. Клапан включается подачей напряжения 9 В между его выводами при включении кондиционера, при этом в шланге между клапаном и диафрагмой холостого хода создается вакуум. Для проверки клапана отсоедините проводку от клапана, отсоедините указанный шланг от трубки подачи воздуха, запустите двигатель и проверьте вакуум. Вакуума не должно быть. Подайте напряжение на клапан непосредственно от аккумулятора, запустите двигатель и проверьте вакуум. Вакуум должен быть.

На моделях с автоматической коробкой передач в системе управления устанавливается электромагнитный клапан управления холостым ходом при включении автоматической коробки (при установке рычага селектора в положения D4, D3, 2 и R). Клапан включается подачей на его выводы напряжения 9 В. Включение клапана обеспечивает передачу вакуума в шланг между клапаном и трубкой подачи воздуха и таким образом обеспечивает подачу воздуха по байпасному каналу, поддерживая установленную частоту вращения коленчатого вала двигателя. Для проверки отсоедините разъем питания клапана, отсоедините указанный шланг и подайте в него воздух. Воздух не должен проходить. Подайте питание на клапан непосредственно от аккумулятора, отсоедините шланг между клапаном и впускным коллектором впускного коллектора и подайте воздух в ранее упомянутый шланг. Воздух должен проходить.

Подсистема электронного управления

Задача подсистемы: обеспечить подачу топлива в цилиндры в определенном количестве и в определенные моменты времени. Основой системы является блок управления двигателем (БУД), в состав которого входит восьмибитный микрокомпьютер, состоящий из центрального процессора, памяти, входных и выходных портов.

ЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ (БУД) выполняет основную задачу: слежение за подаваемым количеством топлива, обеспечивая наилучшие экономические показатели и низкую концентрацию вредных примесей в выхлопных газах. БУД управляет инжекторами. Поскольку давление топлива перед инжектором постоянно и проходное отверстие инжектора также не изменяется, время открытого и закрытого состояния инжектора определяет количество подаваемого в камеру сгорания топлива. В памяти блока записано основное количество топлива для реализации разных частот коленчатого вала двигателя и давлений во впускном коллекторе. Базовые данные по составу топливо-воздушной смеси заложены в памяти блока управления. На основе сигналов от различных датчиков осуществляется определение состава смеси и выработка команд для исполнительных механизмов, выполнение которых обеспечивает соответствующий состав для данного режима работы двигателя.

Другие функции блока:

• Управление запуском. При запуске смесь д.б. обогащенной. После считывания из памяти записанное количество топлива изменяется на основе сигналов датчика оборотов коленчатого вала двигателя, сигнала от замка зажигания (в положении START), датчика температуры охлаждающей жидкости, и в результате устанавливается режим обогащения смеси.
• Управление топливным насосом. Когда частота вращения коленчатого вала падает ниже установленного предела, прерывается цепь питания топливного насоса и предотвращается впрыск топлива.
• Управление отсечкой подачи топлива. При сбросе газа, когда дроссельная заслонка почти полностью закрыта, питание на инжекторы отключается при частоте вращения коленчатого вала около 900 об/мин, что обеспечивает экономию топлива. Отсечка подачи топлива производится также при превышении максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя независимо от положения дроссельной заслонки.
• Сохранение работоспособности при отказе отдельных элементов. Система контролирует все датчики и выдает сигналы для БУД об отклонениях в состоянии систем. В случае отказа какой-либо системы БУД устанавливает фиксированные значения для всех контролируемых параметров, что обеспечивает работоспособность двигателя с некоторой потерей в технических характеристиках. Это обеспечивает сохранение работоспособности двигателя при отказе одной или нескольких систем управления.

Подсистема питания топливом

ТОПЛИВНЫЙ НАСОС погружного типа (рис. 99). Топливо в насос всасывается через фильтр, проходит через одноходовой клапан и подается в двигатель. Пульсации топлива сглаживаются демпфером пульсаций. Насос имеет перепускной клапан для сброса избыточного давления. Он открывается при блокировании нагнетательной линии. При его открытом состоянии топливо сбрасывается из линии высокого давления в линию низкого давления. Контрольный клапан обеспечивает сохранение давления топлива в линии после выключения топливного насоса для облегчения запуска. Топливный фильтр (рис. 100) разработан специально для систем впрыска, для большей надежности выполнен в металлическом корпусе.





РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ (рис. 101) обеспечивает постоянство давления в линии и осуществляет слив лишнего топлива в топливный бак.



На некоторых моделях, в частности с турбонаддувом, камера пружины регулятора давления соединена с впускным коллектором для поддержания давления в линии на 2,55 кг/см² большее, чем давление во впускном коллекторе. Если разница в давлениях превышает указанное значение, диафрагма перемещается и излишек топлива возвращается из линии в топливный бак. Сообщение регулятора давления с впускным коллектором осуществляется через электромагнитный клапан передачи вакуума (рис. 102). Клапан включается или выключается от БУД. Когда клапан выключен, вакуум впускного коллектора передается в камеру пружины регулятора давления. При включении клапана, плунжер клапана опускается и перекрывает вакуумный канал между регулятором давления и впускным коллектором.



Регулятор давления поддерживает постоянное давление впрыска топлива и осуществляет слив лишнего топлива в топливный бак. На двигателях с турбокомпрессором давление регулируется с учётом давления воздуха во впускном коллекторе. Для проверки регулятора с помощью тройника подсоедините манометр в линию и измерьте давление топлива в режиме холостого хода с подсоединённым вакуумным шлангом и без него. Давление должно соответствовать требованиям для данного типа регулятора и реагировать на изменение вакуума (обычно давление регулятора должно быть в пределах 1,5—3 кг/см²). В случае отказа регулятора давления (например, залипание клапана слива топлива из линии высокого давления) давление в топливной магистрали может повыситься, что приведет к отказу в работе двигателя. Внешний признак неисправности такого рода: двигатель глохнет при нажатии педали газа, со временем затрудняется повторный запуск двигателя. При проверке свеч зажигания в таком случае наблюдается забрызгивание свеч топливом (свечи влажные).

ИНЖЕКТОРЫ (рис. 103) - электромагнитного типа с постоянной величиной хода запорной иглы, состоит из электромагнита, плунжера, игольчатого клапана и корпуса.



Когда ток протекает по обмотке электромагнита, клапан открывается и топливо поступает в инжектор. Поскольку ход игольчатого клапана и давление постоянны, количество впрыскиваемого топлива определяется продолжительностью открытого состояния инжектора, т.е. продолжительностью прохождения тока в обмотке электромагнита. Инжектор уплотняется пружинным стопорным кольцом и уплотнительным кольцом сверху и снизу. Уплотнительные кольца кроме того снижают шумы работы инжектора. Синхронизация инжекторов, определяющая интервалы открытого и закрытого состояния, д.б. очень точной, поскольку этим определяется соотношение топливо-воздушной смеси. Инжектор д.б. также надежным.

Полная статья доступна на ресурсе NISSANBOOK

Для улучшения отклика инжектора необходимо устранение всплеска импульса тока при включении инжектора. Однако для снижения индуктивного сопротивления инжектора необходимо снижать количество витков обмотки, а это приводит к снижению сопротивления обмотки и увеличению протекающего через нее тока. В результате увеличивается нагревание обмотки, что находится в противоречии с ее надежностью. Для ограничения величины тока, протекающего в обмотке инжектора при его включении, между источником питания и обмоткой включается резистор.

Если имеется подозрение на неправильность действия инжектора, его работоспособность можно проверить, взявшись пальцами при работающем двигателе: должна ощущаться пульсация топлива. Если пульсация не прослушивается, проверьте в первую очередь состояние разъёма электропроводки.

При работающем двигателе в режиме холостого хода отсоединяйте поочередно разъемы питания от инжекторов. При отсоединении исправного инжектора частота вращения коленчатого вала двигателя должна уменьшаться. Прослушайте работу инжекторов в режиме холостого хода с помощью стетоскопа. При обнаружении нехарактерного звучания на каком-либо инжекторе проверьте проводку между БУД и инжекторами. Напряжение на разъеме инжектора должно изменяться в пределах от 0 до 2 В. Если с напряжением все нормально, замените инжектор.

При неработающем двигателе снимите разъем инжектора и замерьте сопротивление между выводами инжектора. Оно д.б. в пределах 1,5-2,5 Ом. Если сопротивление не укладывается в указанные пределы, замените инжектор. Если сопротивление инжектора в норме, проверьте провод между инжектором и резистором и провод между резистором и БУД. Для проверки резисторов снимите разъем и замерьте сопротивление между контактом питающего провода и контактом соответствующего резистора. Сопротивление каждого резистора д.б. в пределах 5-7 Ом. Если сопротивление не укладывается в указанные пределы, замените резистор. Наиболее частой причиной отказа инжектора, особенно после значительного пробега, является наличие отложений в сопле инжектора. Неисправность такого рода проявляется в нарушении устойчивости оборотов в режиме холостого хода, перебоях, обратном воспламенении.

Для очистки сопла инжекторов разработаны и имеются в продаже специальные очистители, добавляемые в топливо. Очиститель расфасовывается в ёмкости 150 мл, рассчитанные на 1 /2 ёмкости топливного бака. Для очистки необходимо оставить 1/4 бака топлива и добавить половину ёмкости чистящего раствора, запустить двигатель, и после часа работы сопла должны очиститься. После этого не доливайте топливо до полного опустошения бака.

Допустимый срок нахождения очистителя в баке не более недели.

Работать с раствором следует в хорошо проветриваемом помещении, хранить необходимо подальше от детей, открытого огня и источников тепла. При попадании раствора внутрь (признаки: рвота) немедленно обратитесь к врачу.

ГЛАВНОЕ РЕЛЕ, через которое подается питание на блок управления и топливный насос, установлено в блоке предохранителей. Методика проверки реле: проверка наличия проводимости между определенными контактами реле при подаче напряжения от аккумулятора на другие (тоже определенные) контакты в соответствии со схемой подключения реле. При отрицательном результате проверки замените главное реле.

Регулировка частоты вращения коленчатого вала двигателя в режиме холостого хода

Основным управляющим параметром в электронных системах впрыска топлива является цикловая подача воздуха, что и определяет методику регулировки в режиме холостого хода. Регулировка осуществляется изменением проходного сечения воздушного канала холостого хода с помощью регулировочного винта, расположенного в корпусе дроссельной заслонки (рис. 103A). Прогрейте двигатель до нормальной рабочей температуры, установите режим 2000-3000 об./мин, дайте поработать двигателю 3 минуты. Отсоедините штеккер питания воздушного клапана, изменяющего направление движения воздушного потока. Установите режим холостого хода.



Если частота вращения коленчатого вала не соответствует норме для конкретного двигателя, снимите пломбировочную крышку с регулировочного винта, и его вращением установите требуемую частоту вращения коленчатого вала двигателя. После регулировки винт закройте новой пломбировочной крышкой.