Мотроник

Инжекторы и связанные с ними компоненты

Для каждого цилиндра используется один инжектор, хотя автомобили очень высокого качества могут использовать два. Инжекторы связаны с топливной магистралью через резиновую прокладку. Инжектор — это электрически управляемый клапан, изготовленный с очень высокой точностью. Инжектор содержит корпус и иглу, прикрепленную к магнитному сердечнику. Когда обмотка, размешенная в корпусе инжектора, активируется, сердечник или якорь втягиваются, и клапан открывается, сжимая возвратную пружину. Топливо вводится в тонкодисперсной форме и накапливается позади закрытого впускного клапана до тех пор, пока не начнется такт впуска. Количество вводимого топлива напрямую связано с периодом открытия клапана инжектора (при условии, что давление на инжекторе сохраняется постоянным). Период открытия клапана определен интервалом времени активации цепи электромагнита. Инжекторы обычно имеют следующие характеристики:

• напряжение питания — 12 В
• сопротивление обмотки — 16 Ом
• статический расход — 150 куб. см в минуту при давлении 3 бар

Назначение регулятора давления топлива состоит в том, чтобы поддерживать на инжекторах заранее определенное разностное давление. Это означает, что регулятор должен регулировать давление топлива в магистрали с ответ на изменение давления в коллекторе. Регулятор сделан из двух опрессованных камер, содержащих общую диафрагму, пружину и клапан.

Калибровка клапана регулятора определяется жесткостью пружины. Изменения в коллекторном давлении изменяют базовое значение давления. Когда давление топлива в магистрали увеличивается в достаточной мере, чтобы переместить диафрагму, клапан открывается и позволяет топливу возвращаться к топливному баку. Уменьшение давления в коллекторе (например при холостом ходе) также действует на диафрагму и позволяет клапану легко открываться, следовательно, между топливной магистралью и впускным коллектором поддерживается постоянное разностное давление. Это давление и есть постоянное давление на инжекторах, и, следовательно, количество введенного топлива определяется только временем открытия инжекторов. Разностное давление поддерживается примерно на уровне 2,5 бар.

Выполнение такта подачи воздуха значительно различается у разных производителей, но все равно воздух в каждый цилиндр подается через индивидуальный патрубок от корпуса коллектора, в который воздух подается через простой клапан («бабочку»). Поступающий в коллектор воздух предварительно фильтруется. Дополнительный (обходной) канал подачи воздуха используется в период разогрева после холодного запуска и для управления скоростью холостого хода.

12.5. Система управления двигателем Motronic

Системы управления двигателем Motronic в модификациях применялась на автомобилях Golf III: двигатели ААА до 7.95, АЕЕ с 10.95 (Motronic/1AV); ABV с 7.95, AEK с 10.95 (Motronic M2.9), ABV с 8.95 (Motronic 3.8.1).
В отличие от других систем управления двигателем применяется последовательный впрыск топлива. Это означает, что каждая топливная форсунка управляется раздельно и впрыскивает рабочую смесь в соответствии с порядком работы цилиндров. Благодаря точному выбору момента впрыска по отношению к моменту открытия впускного клапана данной КСУД обеспечивается более эффективное сгорание смеси, что, в частности, проявляется в быстром повышении крутящего момента при ускорениях автомобиля.
Отличительной чертой КСУД Motronic M 2.9 является то, что в качестве датчика частоты вращения коленчатого вала применен индуктивный датчик, установленный в передней части масляного картера, датчик Холла установлен в корпусе распределителя зажигания. Двигатели VR6 комплектовались двумя датчиками детонации: с левой и правой стороны блока цилиндров между первым и третьим, четвертым и шестым цилиндрами. На четырехцилиндровых двигателях устанавливается только один датчик детонации.
Датчик содержания кислорода установлен в передней части корпуса нейтрализатора отработавших газов.
Регулятор холостого хода установлен между впускным воздушным патрубком и выпускным трубопроводом. Он управляет количеством впускаемого воздуха на режиме холостого хода, который идет в обход клапана дроссельной заслонки. Этим достигается постоянство частоты вращения на холостом ходу независимо от подключения дополнительных потребителей, таких, как электродвигатели усилителя рулевого привода или кондиционера. Управление регулятором холостого хода производится от ЭБУ двигателя.
Датчик температуры окружающего воздуха установлен в левой части впускного трубопровода. Сигнал от этого датчика подается к регулятору холостого хода и приборам управления углом опережения зажигания. Выход из строя данного датчика приводит к затруднениям пуска двигателя при отрицательных температурах.
В системе Motronic 3.8.1 управление режимом холостого хода осуществляется как в случае установки КСУД Simos. Термоанемометрический датчик с нагреваемой нитью заменен на датчик массового расхода воздуха пленочного типа. Преимуществом такого датчика является отсутствие отложений на спирали и, следовательно, необходимость ее периодической очистки.
За счет дополнительной продувки воздухом снижается токсичность отработавших газов прогретого двигателя. Это достигается тем, что электрический насос подает свежий воздух в выпускной тракт двигателя. Свежий воздух дожигает несгоревшие еще частицы. Кроме того, повышается температура выхлопа, поэтому катализатор быстрее прогревается и раньше включается в работу датчик содержания кислорода. Система рециркуляции в зависимости от состояния двигателя отводит определенное количество через регулируемый клапан снова во впускной трубопровод, тем самым снижается температура сгорания рабочей смеси. Чем меньше температура сгорания, тем меньше содержится в ОГ вредных окислов азота.

Расчет топливной смеси

Необходимая порция топлива определяется, прежде всего количеством воздуха, всасываемого двигателем. Это количество зависит от двух факторов:

• скорость вращения двигателя в об/мин
• давление во впускном коллекторе

Указанная характеристика, зависящая от скорости и нагрузки, сохраняется в постоянной памяти блока управления двигателем (ECU) в виде справочных таблиц.

Датчик давления, связанный трубкой с коллектором, воспринимает абсолютное давление. Это датчик пьезоэлектрического типа, сопротивление которого изменяется с давлением. Датчик питается от стабилизированного источника 5 В и создает выходное напряжение, пропорциональное давлению. Датчик устанавливается достаточно далеко от коллектора и, следовательно, с коллектором его должна соединять трубка. Объем воздуха в трубке обычно подбирается таким, чтобы гасить колебания давления. Выходной сигнал датчика изменяется приблизительно в пределах между 0,25 В при 0,17 бар и 4,75 В при 1,05 бар. На рисунке показан датчик давления и его выходное напряжение.

Плотность воздуха зависит от температуры, по-этому в широком температурном диапазоне информации о количестве воздуха от датчика давлении будет неправильной. Поэтому дополнительно используется датчик температуры, сообщающий блоку управления температуру воздуха входного тракта, чтобы ECU мог скорректировать количество вводимого топлива. Когда температура воздуха снижается, его плотность повышается, следовательно, количество введенного топлива также должно быть увеличено.

Датчик температуры — резистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). Значение сопротивления уменьшается с ростом температуры и наоборот. Выходная характеристика этого датчика — нелинейная.

Чтобы определить количество вводимого топлива, блок управления, в дополнение к давлению воздуха, должен знать скорость вращения двигателя. Эту информацию обеспечивает тот же самый датчик махового колеса, который используется системой зажигания. Все четыре инжектора работают одновременно, вводя половину необходимого топлива за один оборот двигателя. Это способствует равномерному сгоранию. Начало впрыска изменяется согласно выбору момента зажигания.

Базовое значение интервала открытия инжекторов определяется при использовании информации постоянной памяти, касающейся давления в коллекторе и скорости вращения. Затем выполняются две коррекции: одна — по температуре воздуха в коллекторе, другая — по рабочему режиму двигателя (холостой ход, полная или частичная нагрузка).

Далее ECU выполняет еще одну группу коррекций, если они необходимы:

• обогащение смеси после запуска
• обогащение в соответствии с режимом эксплуатации
• обогащение при ускорении
• обеднение при замедлении
• отсечка при блокировке двигателя
• восстановление впрыска после отсечки
• поправка на изменение напряжения батареи

В условиях запуска двигателя период впрыска вычисляется по-другому. Он определяется, главным образом, из набора значений, который меняется как функция температуры.

Датчик температуры хладагента — термистор. Он используется, чтобы обеспечить ECU значение температуры охлаждающей жидкости двигателя. Благодаря этой информации ECU может вычислить любые поправки к интервалу питания топливом и моменту впрыска. Конструкция этого датчика аналогична конструкции воздушного температурного датчика.

Потенциометр дросселя установлен на оси дроссельной заслонки и информирует ECU о положении дроссельного клапана и скорости изменения этого положения. Датчик обеспечивает информацию об ускорении и замедлении, а также о положении предельной нагрузки или холостого хода. На рисунке показан потенциометр дроссельного клапана и его электрическая схема. Она включает делитель из переменного и постоянного сопротивлении. Для питания датчика, как и во многих других случаях, используется источник стабилизированного напряжения 5 В; выходной сигнал датчика поэтому меняется приблизительно между 0 и 5 В. Напряжение сигнала увеличивается по мере открытия дроссельного клапана.