Время запуска инжекторного двигателя

Что такое инжекторный двигатель

Инжекторный двигатель (двигатель с инжектором, англ. electronic fuel injection engine) — современный тип ДВС, оснащенный инжекторной системой топливного впрыска, которая пришла на смену моторам с карбюратором. Сегодня новые бензиновые автомобили оснащаются исключительно инжектором, так как данное решение способно обеспечить силовой установке необходимое соответствие строгим нормам касательно экономичности и токсичности отработавших газов.

Карбюратор проигрывает инжектору по общим показателям эффективности, так как инжекторные двигатели стабильнее работают, автомобиль получает улучшенную динамику разгона. Инжекторный агрегат потребляет меньше топлива, содержание вредных веществ в выхлопе снижается, так как топливо сгорает более полноценно. Управление системой полностью автоматизировано (в отличие от карбюратора), то есть не требует ручной подстройки во время эксплуатации. Что касается дизельных двигателей, система впрыска дизтоплива на таких моторах имеет ряд конструктивных отличий, хотя общий принцип работы инжектора на дизеле остается похожим на бензиновые аналоги.

Принцип работы двигателя

По принципу работы инжекторные двигателя похожи на дизельные: подача топлива осуществляется через специальные форсунки. После того как стартер начинает проворачивать коленвал датчики управления подают сигнал на электронный блок управления, которые указывают в каком такте находятся цилиндры.

После считывания данных, блок управление подает сигнал на форсунку, цилиндра, который находится в такте впуска. Форсунка открывается на строго определенное время, которое соответствует показаниям датчика массового расхода воздуха.

Таблица значения ДМРВ.

После окончания такта впуска происходи сжатие. Центральный модуль получает данные от датчиков ДПКФ и ДФ о том, что поршень находится в верхней мертвой точке. После обработки данных сигнал подается на блок зажигания, который передает напряжение в нужный цилиндр. Задачу правильной подачи напряжение обеспечивают два транзистора, расположенные в корпусе блока управления.

Далее, когда произошло воспламенение рабочей смеси, в камере сгорания начался рабочий ход цилиндра, ЭБУ принимает показания с датчика детонации и проводит корректировку угла зажигания для следующего цилиндра.

Для более эффективного использования энергии топлива на системе выхлопа установлен датчик кислорода. С помощью показателей полученных с датчика, блок управление проводит корректировку состава смеси, устанавливает время открытия форсунки. Если при открытой дроссельной заслонке наблюдается недостаток кислорода, ЭБУ приоткрывает регулятор холостых оборотов.

Устройство [ править | править код ]

В инжекторной системе подачи впрыск топлива в воздушный поток осуществляется специальными форсунками — инжекторами.

Классификация [ править | править код ]

По точке установки и количеству форсунок:

• Моновпрыск, центральный впрыск, или одноточечный впрыск[1] — одна форсунка на все цилиндры, расположенная, как правило, на месте карбюратора (на впускном коллекторе). В настоящее время непопулярна ввиду возросших экологических требований: начиная с Евро-3 экологический стандарт требует индивидуальной дозировки топлива для каждого из цилиндров. Моновпрыски отличались простотой и очень высокой надёжностью, прежде всего из-за того, что форсунка находится в относительно комфортном месте, в потоке холодного воздуха.
• Распределённый впрыск, или многоточечный впрыск[1] — каждый цилиндр обслуживается отдельной изолированной форсункой во впускном коллекторе вблизи впускного клапана. В то же время различают несколько типов распределённого впрыска:

• Одновременный — все форсунки открываются одновременно.
• Попарно-параллельный — форсунки открываются парами, причём одна форсунка открывается непосредственно перед тактом впуска, а вторая перед тактом выпуска. В связи с тем, что за попадание топливо-воздушной смеси в цилиндры отвечают клапаны, это не оказывает сильного влияния. В современных моторах используется фазированный впрыск, попарно-параллельный используется только в момент запуска двигателя и в аварийном режиме при поломке датчика положения распределительного вала (так называемой фазы).
• Фазированный впрыск — каждая форсунка управляется отдельно и открывается непосредственно перед тактом впуска.
• Непосредственный впрыск[2] — впрыск топлива происходит прямо в камеру сгорания.

Управление системой подачи топлива [ править | править код ]

В настоящее время системами подачи топлива управляют специальные микроконтроллеры, этот вид управления называется электронным. Принцип работы такой системы основан на том, что решение о моменте и длительности открытия форсунок принимает микроконтроллер, основываясь на данных, поступающих от датчиков. На ранних моделях системы подачи топлива, в роли контроллера выступали специальные механические устройства.

Принцип работы [ править | править код ]

В контроллер при работе системы поступает со специальных датчиков информация о следующих параметрах:

• положении и частоте вращения коленчатого вала;
• массовом расходе воздуха двигателем;
• температуре охлаждающей жидкости;
• положении дроссельной заслонки;
• содержании кислорода в отработавших газах (в системе с обратной связью);
• наличии детонации в двигателе;
• напряжении в бортовой сети автомобиля;
• скорости автомобиля;
• положении распределительного вала (в системе с последовательным распределённым впрыском топлива);
• запросе на включение кондиционера (если он установлен на автомобиле);
• неровной дороге (датчик неровной дороги);
• температуре входящего воздуха.

На основе полученной информации контроллер управляет следующими системами и приборами:

• топливоподачей (форсунками и электробензонасосом),
• системой зажигания,
• регулятором холостого хода,
• адсорбером системы улавливания паров бензина (если эта система есть на автомобиле),
• вентилятором системы охлаждения двигателя,
• муфтой компрессора кондиционера (если он есть на автомобиле),
• системой диагностики.

Изменение параметров электронного впрыска может происходить буквально «на лету», так как управление осуществляется программно, и может учитывать большое число программных функций и данных с датчиков. Также, современные системы электронного впрыска способны адаптировать программу работы под конкретный экземпляр мотора, под стиль вождения и многие другие характеристики и спецификации. Ранее использовалась механическая система управления впрыском.

Для оперативного выявления неисправностей инжектора используется компьютерная диагностика инжекторной системы подачи топлива [3] .

Предубеждения о прогреве авто

Существует ложное мнение о затрате большого количества топлива при работе двигателя вхолостую. Если процедура не занимает 40 минут вместо 10, то расхода не наблюдается.

Считается, что, прогрев мотора негативно влияет на клапаны. Небольшое воздействие имеется, но гораздо больший вред приносит эксплуатация машины с холодным двигателем.

Согласно последнему слуху, прогрев бесполезен. Наоборот, при отсутствии этой процедуры собирающаяся влага вызовет появление ржавчины. При прогреве машины ориентироваться следует на датчики. Оптимальной считается температура в 60 градусов.

Заключение

Во многих странах на законодательном уровне запрещается прогревать автомобиль с целью защиты экологии. Есть и такие, где температура не опускается до минусовых отметок, прогрева автомобиля в большинстве случаев не требуется. В странах с холодным климатом без прогрева автомобиля в несколько минут не обойтись.

Про ДТОЖ

Вообще, датчики температуры силового агрегата – это важнейшие регуляторы инжекторного двигателя. Их на нем два. Один расположен прямо в ГБЦ, он – выдает значение температуры на щиток приборов.

Второй – расположен в термостате, и выдает данные о температуре уже БУ силового агрегата. На основе полученных результатов БУ регулирует подачу горючего – выдает на холодный ДВС больше топлива, а на горячий – меньше. Кроме того, именно БУ регулирует УОЗ, влияет на воспламенение ТВС, задействует вентилятор ОЖ, если температура жидкости поднимается выше 100 °С.

Очевидно, что при неисправных ДТОЖ будут наблюдаться сложности в работе мотора. Однако это больше касается того ДТОЖ, который выдает информацию непосредственно блоку. Например, если ДТОЖ глючит, он выдаст ложные значения о холодном моторе, хотя тот уже кипит весь. Подача горючего в цилиндры увеличится, ведь так предусмотрено системой. Допустим, вы долго ездили, потом остановились, зашли в магазин. Теперь запуск силового агрегата вызовет явное неудовольствие, так как он будет заводиться очень долго из-за сбоев данных и перенасыщения.

Одновременно с этим сильно изменяется УОЗ, отвечающий за воспламенение ТВС, явно переообогащенной. В итоге горючее будет интенсивно испаряться, а концентрация бензина в ТВС будет настолько высокой, что смесь с трудом воспламенится из-за малого количества кислорода.

Выше было сказано, что при нажатии на педаль акселератора время запуска заметно сократится. Теперь становится ясно, почему так происходит. Нажав на газ, мы добавляем в ТВС кислород, и горючее быстрее воспламеняется.

Таким образом, заменив неисправный ДТОЖ, можно решить не только проблему с длительным запуском ДВС, но и другие сложности, касающиеся процесса работы двигателя и его системы охлаждения. Мотор после замены неисправного ДТОЖ добавит стабильности, приемистости и мощи.

Подготовительные мероприятия

Чтобы упростить себе задачу в поиске причины неисправности, проверяем следующее:

1. Наличие выхлопных газов.

Из системы выхлопа должен идти лёгкий дымок во время вращения стартером. Он свидетельствует о том, что горючее поступает в цилиндры.

2. Уровень заряда аккумулятора.

Полностью разрядившаяся батарея – одна из наиболее распространённых причин, по которой не запускается двигатель машины. Поэтому проверяем уровень заряда АКБ.

3. Исправность стартера (должен без сбоев «крутить» двигатель).

Если стартер не раскручивает коленчатый вал, то в этом виновата севшая аккумуляторная батарея. Если – нет, то неисправность заключается в другом. Например, окислился контакт между массой и корпусом стартера.

Горячий запуск

Характерная картинка горячего запуска:

В левой части графика, где прямые линии, параметры при вкл. зажигании (до точки 1):
Напряжение на борту U = 12,3 В.
Обороты 0,0 об /мин
МАФ = 1,04 В
Время впрыска (здесь какое-то виртуальное) = 1,9 мс (это такой вот «таракан» в программе, разработчики говорят, что оставили его, поскольку дилерский сканер так же показывает).

Старт (т. 1) хорошо виден по спаду напряжения – включается стартер. Далее следует глубокий провал напряжения почти на 4 В до 8,4 В (т.2). Столь значительное усилие требуется для сдвига с места подвижных частей ДВС даже на горячую. Далее видна «пила напряжения» 10,3…9,9 В. Период примерно соответствует продолжительности такта, минимальное напряжение должно быть близко к ВМТ (с учетом задержки сигнала).

Сигнал МАФ с момента старта тоже зашевелился, причем изменяется в противофазе к напряжению.

Занимательный факт: стартер крутит, сигнал МАФ шевелится – значит прокачивается какой-то воздух, т.е. поршни ходят, а ЭБУ показывает 0,0 об/мин! Впрыска нет (1,9 мс – это тот самый «таракан» программки), зажигания тоже нет наверняка (зачем оно в этих условиях?).
Первый цикл двигателя (два оборота КВ) ЭБУ очевидно использует для контроля сигналов ДПКВ и ДПРВ и лишь потом реализует программу запуска.

УОЗ в этот период составляет 110* (такое значение ЭБУ всегда показывает на неработающем двигателе). В конце контрольного цикла УОЗ падает в 0* и далее принимает более-менее осмысленное значение 6…9*.

ДЗ при за пуске совершает какие-то неупорядоченные телодвижения с амплитудой всего 1…2%. После запуска — 0%, т.е. ДЗ все время фактически закрыта.

Примечание: при включении зажигания ДЗ сразу же совершает контрольный взмах с максимальной амплитудой. При этом из-под капота всегда слышен характерный металлический звук. Если что-то не так, то сразу загораются ошибки по ДЗ. Наблюдал это ранее осциллографом, TECU сей момент не видит, поскольку в это время настраивает обмен с ЭБУ.

Обороты появляются в т.3, примерно через 0,5 с после старта, и резко увеличиваются!
В этот момент ЭБУ выдает программу горячего запуска — пусковой впрыск составляет 22 мс, продолжительность этого периода всего 0,063 с, что примерно соответствует одному такту.
Можно полагать, что успели все же сработать 4 форсунки, общее время их открытия 22*4=88 мс = 0,088 с. При производительности наших форсунок 4,68 мл/с в цилиндры попадет всего-то 0,4 мл.

В т.4 при оборотах около 500 об/мин программа горячего запуска заканчивается, время впрыска быстро уменьшается, движок еще продолжает разгоняться до 1700 об/мин, затем обороты тоже быстро уменьшаются к обычным для ХХ.
Судя по всему, здесь запуск прошел даже не «с полпинка», а с четверти, т.е. сработал один цилиндр, и этого было достаточно для разгона до 500 об/мин.

Продолжительность запуска от включения стартера до уверенного схватывания (т.4) около 0,6 с.

Еще пара аналогичных картинок для горячего запуска при +73* и +63*.

Основные мысли по карте горячего запуска ИМХО:
1.Первый цикл двигателя при запуске используется ЭБУ для контроля основных датчиков ДПКВ и ДПРВ. В этот период отсутствует впрыск и зажигание.
2.На горячем двигателе пусковой впрыск составляет 18…22 мс, форсунки срабатывают на каждый оборот КВ (асинхронно). Пусковой период длится до набора скорости вращения КВ 500 об/мин. (эта цифра примерная, точнее сложно TECU установить). Далее впрыск постепенно уменьшается до значений характерных для ХХ.