Системы непосредственного впрыска бензина и автомобильные генераторы

Общая характеристика.

Электрическая энергия на автомобилях используется для зажигания рабочей смеси в цилиндрах карбюраторного двигателя, пуска двигателя стартером, питания приборов освещения, световой и звуковой сигнализации, контрольно-измерительных, радиоприемных и электронных устройств, а также для питания дополнительного электрооборудования. Для питания электрической энергией перечисленных потребителей тока в сети электрооборудования автомобиля смонтирована система электроснабжения. Она состоит из источников тока -- аккумуляторной батареи и генераторной установки, соединенных параллельно с потребителями тока и между собой.

Несмотря на то, что многие автолюбители, когда речь заходит об источниках электрической энергии, в первую очередь вспоминают об аккумуляторной батарее, главной “электростанцией” машины является все-таки генератор.

Машины, преобразующие механическую энергию в электрическую, называются генераторами.

Генератор предназначен для питания электрическим током всех потребителей и для подзарядки аккумуляторной батареи, при работе двигателя на средних и больших оборотах. Он включен в электрическую цепь автомобиля параллельно аккумуляторной батарее. Поэтому, питать потребителей и заряжать батарею, генератор будет только в том случае, если вырабатываемое им напряжение превысит напряжение аккумуляторной батареи. А произойдет это тогда, когда двигатель автомобиля начнет работать на оборотах выше холостых, так как напряжение, вырабатываемое генератором, зависит от скорости вращения его ротора.

Однако по мере увеличения частоты вращения ротора генератора, вырабатываемое им напряжение может превысить требуемое. Поэтому генератор работает в паре с регулятором напряжения.

Вместе с регулятором напряжения он называется генераторной установкой.

На современных автомобилях применяются генераторы переменного тока при однопроводной системе электроснабжения с номинальным напряжением 12 или 24 В. Вторым проводом является так называемый корпус («масса») -- рама и другие металлические детали автомобиля, с которыми соединяются отрицательные полюсы источников тока.

Для передачи электрической энергии от источников к потребителям тока служит сеть электроснабжения, состоящая из проводов, соединительных устройств и коммутационных приборов.

Таким образом, автомобиль оснащен сложной системой энергоснабжения с эффективными источниками тока, приборами и устройствами электрооборудования автомобиля, от исправности которых в значительной степени зависит надежность автомобиля в целом.

Назначение, устройство и принцип работы.

На современных автомобилях устанавливают генераторы переменного тока. Для нормальной работы имеющихся на автомобиле потребителей тока должно быть стабильное напряжение питания, поэтому независимо от частоты вращения ротора генератора и числа подключенных потребителей напряжение генератора должно быть постоянным. Поддержание постоянства напряжения и защита генератора от перегрузки обеспечиваются прибором, называемым регуляторам напряжения или реле-регулятором.

В зависимости от дорожно-климатических условий и режимов эксплуатации автомобилей напряжение генератора, питающее потребителей, рассчитанных на номинальное напряжение 12 В, должно быть в пределах 13,2... 15,5 В.

Генератор переменного тока трехфазный, синхронный, с электромагнитным возбуждением, по сравнению с генератором постоянного тока он имеет меньшие металлоемкость и габаритные размеры. При той же мощности он проще по конструкции и отличается большим сроком службы. Синхронным генератор называется потому, что частота вырабатываемого им тока пропорциональна частоте вращения ротора генератора. Удельная мощность генератора переменного тока, т.е. мощность генератора, приходящаяся на единицу его массы, примерно в 2 раза больше, чем у генератора постоянного тока. Это позволяет в 2--3 раза увеличить передаточное число привода генератора, вследствие чего при частоте вращения на режиме холостого хода двигателя генераторы переменного тока развивают до 40 % номинальной мощности, что обеспечивает лучшие условия заряда аккумуляторных батарей и, как следствие, повышение их срока службы. Наряду с этим генераторы переменного тока, несмотря на их различие в номерах серий, по многим моделям легковых и грузовых автомобилей соответственно унифицированы и имеют ряд взаимозаменяемых деталей (приводные шкивы, крыльчатки, подшипники и др.), а по устройству не имеют принципиальных различий.

Принцип действия генератора.

В основе работы генератора лежит эффект электромагнитной индукции. Если катушку например, из медного провода, пронизывает магнитный поток, то при его изменении на выводах катушки появляется переменное электрическое напряжение. И наоборот, для образования магнитного потока достаточно пропустить через катушку электрический ток.

Таким образом, для получения переменного электрического тока требуются катушка, по которой протекает постоянный электрический ток, образуя магнитный поток, называемая обмоткой возбуждения и стальная полюсная система, назначение которой -- подвести магнитный поток к катушкам, называемым обмоткой статора, в которых наводится переменное напряжение.

Эти катушки помещены в пазы стальной конструкции, магнитопровода (пакета железа) статора. Обмотка статора с его магнитопроводом образует собственно статор генератора, его важнейшую неподвижную часть, в которой образуется электрический ток, а обмотка возбуждения с полюсной системой и некоторыми другими деталями (валом, контактными кольцами) - ротор, его важнейшую вращающуюся часть.

При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно "северный", и "южный" полюсы ротора, т. е. направление магнитного потока, пронизывающего катушку, меняется, что и вызывает появление в ней переменного напряжения.

Обмотка статора генераторов зарубежных фирм, как и отечественных -- трехфазная. Она состоит из трех частей, называемых обмотками фаз или просто фазами, напряжение и токи в которых смещены друг относительно друга на треть периода, т. е. на 120 электрических градусов. Фазы могут соединяться в "звезду" или "треугольник".

Устройство генератора.

По своему конструктивному исполнению генераторные установки можно разделить на две группы - генераторы традиционной конструкции с вентилятором у приводного шкива и генераторы так называемой компактной конструкции с двумя вентиляторами во внутренней полости генератора. Обычно "компактные" генераторы оснащаются приводом с повышенным передаточным отношением через поликлиновый ремень и поэтому по принятой у некоторых фирм терминологии, называются высокоскоростными генераторами. При этом внутри этих групп можно выделить генераторы, у которых щеточный узел расположен во внутренней полости генератора между полюсной системой ротора и задней крышкой и генераторы, где контактные кольца и щетки расположены вне внутренней полости. В этом случае генератор имеет кожух, под которым располагается щеточный узел, выпрямитель и, как правило, регулятор напряжения.

Генераторы традиционной конструкции снабжены вентиляционными окнами только в торцевой части, генераторы "компактной" конструкции еще и на цилиндрической части над лобовыми сторонами обмотки статора. "Компактную" конструкцию отличает также сильно развитое оребрение, особенно в цилиндрической части крышек. На крышке со стороны контактных колец крепятся щеточный узел, который часто объединен с регулятором напряжения, и выпрямительный узел. Крышки обычно стянуты между собой тремя или четырьмя винтами, причем статор обычно оказывается зажат между крышками, посадочные поверхности которых охватывают статор по наружной поверхности.

Основными частями генератора (рис. 1.1, а) являются статор, ротор, две крышки, вентилятор и приводной шкив.

Статор генератора (рис.1.2) набирается из стальных листов толщиной 0.8...1 мм, но чаще выполняется навивкой "на ребро". Такое исполнение обеспечивает меньше отходов при обработке и высокую технологичность. При выполнении пакета статора навивкой ярмо статора над пазами обычно имеет выступы, по которым при навивке фиксируется положение слоев друг относительно друга. Эти выступы улучшают охлаждение статора за счет более развитой его наружной поверхности. Необходимость экономии металла привела и к созданию конструкции пакета статора, набранного из отдельных подковообразных сегментов. Скрепление между собой отдельных листов пакета статора в монолитную конструкцию осуществляется сваркой или заклепками. Практически все генераторы автомобилей массовых выпусков имеют 36 пазов, в которых располагается обмотка статора. Пазы изолированы пленочной изоляцией или напылением эпоксидного компаунда.

Рис.1.2.Статор генератора

1 - сердечник, 2 - обмотка, 3 - пазовый клин, 4 - паз, 5 - вывод для соединения с выпрямителем

В пазах располагается обмотка статора, выполняемая по схемам (рис.1.3) в виде петлевой распределенной (рис.1.3,А) или волновой сосредоточенной (рис.1.3,Б), волновой распределенной (рис.1.3,В) обмоток. Петлевая обмотка отличается тем, что ее секции (или полусекции) выполнены в виде катушек с лобовыми соединениями по обоим сторонам пакета статора напротив друг друга. Волновая обмотка действительно напоминает волну, т. к. ее лобовые соединения между сторонами секции (или полусекции) расположены поочередно то с одной, то с другой стороны пакета статора. У распределенной обмотки секция разбивается на две полусекции, исходящие из одного паза, причем одна полусекция исходит влево, другая направо. Расстояние между сторонами секции (или полусекции) каждой обмотки фазы составляет 3 пазовых деления, т.е. если одна сторона секции лежит в пазу, условно принятом за первый, то вторая сторона укладывается в четвертый паз. Обмотка закрепляется в пазу пазовым клином из изоляционного материала. Обязательной является пропитка статора лаком после укладки обмотки.

Рис.1.3.Схема обмотки статора генератора А - петлевая распределенная, Б - волновая сосредоточенная, В - волновая распределенная ------- 1 фаза, - - - - - - 2 фаза, -..-..-..- 3 фаза

Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора (рис.1.4). Она содержит две полюсные половины с выступами -- полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы - полувтулки. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осушествляется после установки втулки внутрь каркаса.

Рис.1.4. Ротор автомобильного генератора

а - в сборе; б - полюсная система в разобранном виде; 1,3- полюсные половины; 2 - обмотка возбуждения; 4 - контактные кольца; 5 - вал

Если полюсные половины имеют полувтулки, то обмотка возбуждения предварительно наматывается на каркас и устанавливается при напрессовке полюсных половин так, что полувтулки входят внутрь каркаса. Торцевые щечки каркаса имеют выступы-фиксаторы, входящие в межполюсные промежутки на торцах полюсных половин и препятствующие провороту каркаса на втулке. Напрессовка полюсных половин на вал сопровождается их зачеканкой, что уменьшает воздушные зазоры между втулкой и полюсными половинами или полувтулками, и положительно сказывается на выходных характеристиках генератора. При зачеканке металл затекает в проточки вала, что затрудняет перемотку обмотки возбуждения при ее перегорании или обрыве, т. к. полюсная система ротора становится трудноразборной. Обмотка возбуждения в сборе с ротором пропитывается лаком. Клювы полюсов по краям обычно имеют скосы с одной или двух сторон для уменьшения магнитного шума генераторов. В некоторых конструкциях для той же цели под острыми конусами клювов размещается антишумовое немагнитное кольцо, расположенное над обмоткой возбуждения. Это кольцо предотвращает возможность колебания клювов при изменении магнитного потока и, следовательно, излучения ими магнитного шума.

После сборки производится динамическая балансировка ротора, которая осуществляется высверливанием излишка материала у полюсных половин. На валу ротора располагаются также контактные кольца, выполняемые чаще всего из меди, с опрессовкой их пластмассой. К кольцам припаиваются или привариваются выводы обмотки возбуждения. Иногда кольца выполняются из латуни или нержавеющей стали, что снижает их износ и окисление особенно при работе во влажной среде. Диаметр колец при расположении щеточно- контактного узла вне внутренней полости генератора не может превышать внутренний диаметр подшипника, устанавливаемого в крышку со стороны контактных колец, т. к. при сборке подшипник проходит над кольцами. Малый диаметр колец способствует кроме того уменьшению износа щеток. Именно по условиям монтажа некоторые фирмы применяют в качестве задней опоры ротора роликовые подшипники, т.к. шариковые того же диаметра имеют меньший ресурс.

Валы роторов выполняются, как правило, из мягкой автоматной стали, однако, при применении роликового подшипника, ролики которого работают непосредственно по концу вала со стороны контактных колец, вал выполняется из легированной стали, а цапфа вала цементируется и закаливается. На конце вала, снабженном резьбой, прорезается паз под шпонку для крепления шкива. Однако, во многих современных конструкциях шпонка отсутствует. В этом случае торцевая часть вала имеет углубление или выступ под ключ в виде шестигранника. Это позволяет удерживать вал от проворота при затяжке гайки крепления шкива, или при разборке, когда необходимо снять шкив и вентилятор.

Щеточный узел - это пластмассовая конструкция, в которой размещаются щетки т.е. скользящие контакты. В автомобильных генераторах применяются щетки двух типов -- меднографитные и электрографитные. Последние имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцом по сравнению с меднографитными, что неблагоприятно сказывается на выходных характеристиках генератора, однако они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Щетки прижимаются к кольцам усилием пружин. Обычно щетки устанавливаются по радиусу контактных колец, но встречаются и так называемые реактивные щеткодержатели, где ось щеток образует угол с радиусом кольца в месте контакта щетки. Это уменьшает трение щетки в направляющих щеткодержателя и тем обеспечивается более надежный контакт щетки с кольцом. Часто щеткодержатель и регулятор напряжения образуют неразборный единый узел.

Выпрямительные узлы применяются двух типов - либо это пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются (или припаиваются) диоды силового выпрямителя или на которых распаиваются и герметизируются кремниевые переходы этих диодов, либо это конструкции с сильно развитым оребрением, в которых диоды, обычно таблеточного типа, припаиваются к теплоотводам. Включение выпрямительных блоков в схему генератора осуществляется распайкой или сваркой выводов фаз на специальных монтажных площадках выпрямителя или винтами.

Подшипниковые узлы генераторов это, как правило, радиальные шариковые подшипники с одноразовой закладкой пластичной смазки на весь срок службы и одно или двухсторонними уплотнениями, встроенными в подшипник. Роликовые подшипники применяются только со стороны контактных колец и достаточно редко, в основном, американскими фирмами. Посадка шариковых подшипников на вал со стороны контактных колец - обычно плотная, со стороны привода - скользящая, в посадочное место крышки наоборот - со стороны контактных колец - скользящая, со стороны привода - плотная. Так как наружная обойма подшипника со стороны контактных колец имеет возможность проворачиваться в посадочном месте крышки, то подшипник и крышка могут вскоре выйти из строя, возникнет задевание ротора за статор. Для предотвращения проворачивания подшипника в посадочное место крышки помещают различные устройства - резиновые кольца, пластмассовые стаканчики, гофрированные стальные пружины и т. п.

Охлаждение генератора осуществляется одним или двумя вентиляторами, закрепленными на его валу. При этом у традиционной конструкции генераторов (рис. 1.5,а) воздух засасывается центробежным вентилятором в крышку со стороны контактных колец. У генераторов, имеющих щеточный узел, регулятор напряжения и выпрямитель вне внутренней полости и защищенных кожухом, воздух засасывается через прорези этого кожуха, направляющие воздух в наиболее нагретые места - к выпрямителю и регулятору напряжения. На автомобилях с плотной компоновкой подкапотного пространства, в котором температура воздуха слишком велика, применяют генераторы со специальным кожухом (рис. 1.5,б), закрепленным на задней крышке и снабженным патрубком со шлангом, через который в генератор поступает холодный и чистый забортный воздух. Такие конструкции применяются, например, на автомобилях BMW. У генераторов "компактной" конструкции охлаждающий воздух забирается со стороны как задней, так и передней крышек.

Рис.1.5. Система охлаждения генераторов. а - генераторы обычной конструкции; б - генераторы для повышенной температуры в подкапотном пространстве; в - генераторы компактной конструкции. Стрелками показано направление воздушных потоков

Генераторы большой мощности, устанавливаемые на спецавтомобили, грузовики и автобусы имеют некоторые отличия. В частности, в них встречаются две полюсные системы ротора, насаженные на один вал и, следовательно, две обмотки возбуждения, 72 паза на статоре и т. п. Однако принципиальных отличий в конструктивном исполнении этих генераторов от рассмотренных конструкций нет.

Основные требования к автомобильным генераторам

1. Генератор должен обеспечивать бесперебойную подачу тока и обладать достаточной мощностью, чтобы:

* одновременно снабжать электроэнергией работающих потребителей и заряжать АКБ;

* при включении всех штатных потребителей электроэнергии на малых оборотах двигателя не происходил сильный разряд аккумуляторной батареи;

* напряжение в бортовой сети находилось в заданных пределах во всем диапазоне электрических нагрузок и частот вращения ротора.

2. Генератор должен иметь достаточную прочность, большой ресурс, небольшие массу и габариты, невысокий уровень шума и радиопомех.

1.2 Назначение, устройство и принцип работы системы непосредственного впрыска бензина Bosch Motronic MED7

История возникновения непосредственного впрыска бензина Bosch Motronic MED7.

Первые эксперименты компании BOSCH в области бензинового впрыска датируются 1912 г. Однако результаты оказались неутешительными, и в 1928 г., после длинной серии неудач, эксперименты были приостановлены.

Свой шанс технология бензинового впрыска получила благодаря авиации, где карбюраторы были источником постоянных проблем: они не всегда выдерживали низкие температуры на большой высоте, могли переполниться топливом во время виража и даже загореться при определенных обстоятельствах.

Инжекторные двигатели оказались не только намного надежнее, но и мощнее, и с середины тридцатых годов началось их быстрое распространение в самолетостроении.

Но для автомобилей ее себестоимость долгое время оставалась слишком высокой, и многие десятилетия в отрасли безраздельно господствовали недорогие карбюраторы. Однако ведущие специалисты в этой области снова сосредоточили свои усилия на совершенствовании технологии бензинового впрыска для легковых автомобилей и вскоре достигли значительных успехов. Если для авиации главным преимуществом подобных систем было превосходство в надежности и мощности, то для автомобильной промышленности основным достоинством этой технологии оказался более низкий расход горючего.

Системы бензинового впрыска постепенно совершенствовались, и в пятидесятые годы наконец стало возможным их серийное производство.

И все же массовое распространение систем бензинового впрыска долгое время сдерживалось их высокой стоимостью. Решающего прорыва пришлось ждать до 1967 г., когда в США были приняты строгие законы о выхлопных газах и стало очевидно, что в ближайшие годы нечто подобное должно произойти и в Западной Европе. В этой ситуации решающую роль сыграл уникальный опыт компании BOSCH в области систем электронного управления бензиновым впрыском. Технология, разработанная компанией, оказалась очень перспективной: электронная система бензинового впрыска BOSCH D-Jetronic (1967 г.) стала единственным продуктом на рынке, позволявшим автомобилям соответствовать требованиям закона о выхлопных газах.

Первоначально главным достоинством технологии считалось преимущество в мощности, важное прежде всего для гоночной индустрии и мощных спортивных автомобилей, но уже к концу шестидесятых стали очевидны и другие ее плюсы - снижение расхода топлива и сокращение вредных выбросов. Электронная система BOSCH Jetronic (1967 г.) и ее потомки со временем превратили бензиновый впрыск в доминирующую технологию топливоснабжения и почти полностью вытеснили с рынка карбюраторные двигатели.

Через три года после появления лямбда-зонда концерн выпустил на рынок очередной инновационный продукт - систему Motronic, впервые объединившую в себе функции зажигания и впрыска под контролем центрального электронного блока управления. Система позволила добиться дальнейшего снижения расхода топлива, повышения мощности и сокращения вредных выбросов, а также более плавной работы двигателя. Блок управления Motronic учитывал целый комплекс параметров - от температуры мотора до износа свечей - и обеспечивал синхронное регулирование впрыска и зажигания. Эта система, значительно улучшившая характеристики бензинового впрыска, в настоящее время используется большинством автопроизводителей в мире.

Назначение, устройство и принцип работы системы Bosch Motronic MED7.

Первостепенной целью разработки новых двигателей является снижение расхода топлива и соответствующее ему уменьшение выброса вредных веществ. Выбросы образуемого при сгорании диоксида углерода (CO2), способствующего образованию парникового эффекта, могут быть снижены только в результате уменьшения расхода топлива. Однако, у двигателей с внешним смесеобразованием (с впрыском бензина во впускной трубопровод) резервы снижения расхода топлива практически отсутствуют.

Поэтому новые автомобили были оснащены двигателями с непосредственным впрыском бензина в цилиндры. Если сравнивать все существующие на сегодняшний день системы впрыска топлива, которыми оснащаются бензиновые двигатели, то наиболее современной и совершенной из них является та, которая основана на принципе непосредственного впрыска. Как можно понять по ее названию, топливо в данном случае поступает непосредственно в цилиндр, где и происходит его сгорание.

К преимуществам данной системы относится в первую очередь значительная экономия топлива, которая может достигать 15%, а также уменьшение доли токсичных соединений в составе отработавших газов. Это особенно важно в свете постоянно ужесточаемых экологических требований, предъявляемых к производителям автомобилей.

Чтобы понять то, как реализуется принцип непосредственного впрыска топлива, разберем его особенности на примере системы, которая устанавливаются на двигатели FSI (от англ. «Fuel Stratified Injection», т.е. «послойный впрыск топлива»). Она является более современным аналогом системы Motronic, которая объединяла в себе две системы: впрыска и зажигания.

Система непосредственного впрыска составляет контур высокого давления топливной системы двигателя FSI и имеет следующее устройство:

· топливный насос высокого давления;

· регулятор давления топлива;

· топливная рампа;

· предохранительный клапан;

· датчик высокого давления;

· форсунки впрыска;

· блок управления двигателем;

· входные датчики.

Топливный насос высокого давления служит для подачи топлива к форсункам впрыска под высоким давлениям (3-11 МПА) в соответствии с потребностями двигателя. Основу конструкции насоса составляет один или несколько плунжеров. Насос приводится в действие от впускного распределительного вала двигателя.

Регулятор давления топлива обеспечивает дозированную подачу топлива насосом в соответствии с впрыском форсунки. Регулятор расположен в топливном насосе высокого давления.

Топливная рампа служит для распределения топлива по форсункам впрыска и предотвращения пульсации топлива в контуре.

Предохранительный клапан защищает элементы системы впрыска от предельных давлений, возникающих при температурном расширении топлива. Клапан устанавливается на топливной рампе.

Датчик высокого давления предназначен для измерения давления в топливной рампе. В соответствии с сигналами датчика блок управления двигателем может изменять давление в топливной рампе.

Форсунка впрыска обеспечивает распыление топлива для образования определенного вида топливно-воздушной смеси.

В двигателе FSI применяются следующие виды смесеобразования:

· послойное смесеобразование;

· стехиометрическое гомогенное смесеобразование;

· гомогенное смесеобразование.

Послойное смесеобразование используется при работе двигателя на малых и средних оборотах и нагрузках. Стехиометрическое (другое наименование - легковоспламеняемое) гомогенное (другое наименование - однородное) смесеобразование применяется при высоких оборотах двигателя и больших нагрузках. На бедной гомогенной смеси двигатель работает в промежуточных режимах.

Блок управления двигателем в совокупности с входными датчиками образуют систему управления двигателем.

Система управления двигателем, помимо системы впрыска, обеспечивает управление:

· топливной системой;

· впускной системой;

· системой зажигания;

· выпускной системой.

Рис.1.6. Схема системы впрыска Motronic MED7

1. топливный бак

2. топливный насос

3. топливный фильтр

4. перепускной клапан

5. регулятор давления топлива

6. топливный насос высокого давления

7. трубопровод высокого давления

8. распределительный трубопровод

9. датчик высокого давления

10. предохранительный клапан

11. форсунки впрыска

12. адсорбер

13. электромагнитный запорный клапан продувки адсорбера

Система впрыска Motronic относится к системам впрыска топлива бензиновых двигателей и является объединенной системой впрыска и зажигания. В данной системе управление системой впрыска и системой зажигания осуществляется совместно.

Системы объединенного электронного управления впрыском (смесеобразованием) и зажиганием имеют следующие преимущества: совмещение функций агрегатов и датчиков позволяет сократить их число; процессы зажигания и смесеобразования оптимизируются совместно, при этом улучшаются характеристики крутящего момента, расхода топлива, состава отработавших газов, облегчается пуск и прогрев холодного двигателя; открываются большие возможности для выполнения других функций: управление автоматической коробкой передач, противобуксовочной системой ведущих колес, антиблокировочной тормозной системой, кондиционером, противоугонным устройством и т.п.

Motronic -- название системы управления двигателем, объединяющей функции разомкнутого и замкнутого контуров управления бензиновым двигателем в одном электронном блоке управления. Первая система Motronic была запущена в серию фирмой Bosch в 1979 г. Она в основном выполняла функции электронного впрыскивания топлива и электронного зажигания. С развитием микроэлектроники эффективность системы Motronic все больше возрастала. Шаг за шагом объем функций адаптировался к актуальным требованиям развития двигателей и за счет этого повышалась сложность системы Motronic.

Вначале система Motronic, из-за высокой стоимости, использовалась только в автомобилях высшего класса. Но в связи с требованиями норм по снижению токсичности ОГ эта система получила большое распространение. В настоящее время в новых разработках двигателей используются только системы Motronic от фирмы Bosch.

Система Motronic имеет следующее общее устройство:

· входные датчики;

· электронный блок управления;

· система впрыска;

· система зажигания.

Входные датчики фиксируют текущее состояние работы двигателя.

Различают следующие входные датчики:

· датчик углового положения коленчатого вала;

· датчик частоты вращения коленчатого вала;

· датчик объема воздуха;

· датчик температуры воздуха;

· датчик температуры охлаждающей жидкости;

· датчик напряжения аккумуляторной батареи;

· датчик положения дроссельной заслонки;

· кислородный датчик;

· и другие.

Электронный блок управления служит для преобразования сигналов датчиков в управляющие сигналы системам впрыска и зажигания. В электронный блок управления входят:

· аналогово-цифровой преобразователь;

· микропроцессор;

· блок постоянной памяти;

· блок оперативной памяти;

· усилитель.

Cистема Motronic может включать различные системы впрыска:

· Mono-Jetronic;

· KE-Jetronic;

· L-Jetronic;

· и другие.

Система Motronic вследствие повышающихся требований к системам автомобиля постоянно совершенствуется. В настоящее время существуют следующие варианты системы Motronic:

*M-Motronic с описанными ранее основными и дополнительными функциями;

*ME-Motronic -- на базе M-Motronic с дополнительно интегрированной в нее системой EGAS (электронно-управляемая педаль газа);

*MED-Motronic- дальнейшее развитие системы ME-Motronic за счет введения контура управления непосредственным впрыскиванием топлива (с обратной связью). Существуют также системы Motronic с интегрированным управлением трансмиссией (например, MEG-Motronic). Но они не очень распространены из-за высоких требований к их аппаратной части.

Принцип действия системы Motronic.

Количество впрыскиваемого топлива определяется контроллером в зависимости от информации, выдаваемой датчиками, измеряющими следующие параметры: объем и температуру всасываемого воздуха, частоту вращения коленчатого вала двигателя, нагрузку двигателя и температуру охлаждающей жидкости. Основным параметром, определяющим дозировку топлива, является объем всасываемого воздуха, измеряемый расходомером воздуха. Поступающий воздушный поток отклоняет измерительную заслонку на определенный угол, который преобразуется потенциометром в электрический сигнал, выдаваемый на контроллер. Последний определяет количество топлива, необходимое в данный момент для работы двигателя, и выдает на электромагнитные форсунки импульсы времени подачи топлива. Частота вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу поддерживается постоянной с помощью выключателя (потенциометра) дроссельной заслонки. Значения углов опережения зажигания, заложенные в запоминающее устройство (блок памяти) контроллера, сравниваются с действительными значениями и соответствующим образом корректируются, что позволяет исключить нарушения режима работы двигателя в результате механического износа деталей, появления негерметичности впускного тракта, изменения компрессии и т.п.

Во время пуска холодного двигателя начальная подача топлива через форсунки уменьшается в зависимости от температуры охлаждающей жидкости и частоты вращения коленчатого вала, чтобы избежать переобогащения рабочей смеси. Если в течение одной минуты предпринимается несколько попыток запустить двигатель, количество впрыскиваемого топлива уменьшается по сравнению с начальным моментом пуска. Во время прогрева двигателя (до того, как температура охлаждающей жидкости достигает 70°С) продолжительность впрыска топлива также увеличивается в зависимости от частоты вращения и температуры охлаждающей жидкости согласно введенной в контроллер программе. Каждая из групп форсунок (6-ти цилиндровый двигатель -- вторая, четвертая, шестая и первая, третья, пятая) управляется отдельным выходным каскадом усиления тока. Это позволяет разделить цикл впрыска топлива по двум группам цилиндров. Тем самым обеспечивается работа двигателя даже в случае выхода из строя системы зажигания группы цилиндров. Как только частота вращения коленвала превысит 600 об/мин, впрыск топлива происходит только один раз за два оборота коленчатого вала в одну из групп цилиндров.

В общем случае всю эту работу можно описать так:

От входных датчиков в электронный блок управления поступают аналоговые сигналы, характеризующие текущее состояние работы двигателя. В аналогово-цифровом преобразователе аналоговые сигналы преобразуются в цифровую информацию. Электронный бок управления обрабатывает информацию с помощью программы, заложенной в блок постоянной памяти. Для выполнения вычислений используются блок оперативной памяти.

На основании проведенных вычислений формируются электрические сигналы, которые после усиления используются для управления системой впрыска и системой зажигания.

Система Motronic MED 7 управляя крутящим моментом двигателя, позволяет благодаря работе двигателя на особо обедненных горючих смесях, сочетать минимальное потребление топлива (экономия до 15-20%) с хорошей динамикой движения автомобиля.

Обозначение системы MED 7.5.10/11 расшифровывается

М = Motronic

Е = электрический привод дроссельной заслонки D = непосредственный впрыск 7. = вариант исполнения 5.10/11 =фаза разработки

САМОДИАГНОСТИКА.

Система самодиагностики обнаруживает нарушения в работе контроллера и элементов системы "Motronic" и вводит их в запоминающее устройство контроллера.

При неисправности датчиков температуры охлаждающей жидкости, температуры всасываемого воздуха, потенциометра измерителя расхода воздуха, контроллер начинает работать согласно величинам, принимаемым "по умолчанию" (умолчание -- это выбор программой значения переменной при отсутствии поступления информации о ней извне). После возвращения контроллера к нормальному режиму использование величин, принимаемых "по умолчанию", прекращается.

Для облегчения поиска неисправностей предусмотрена возможность затребования текущих параметров посредством контроллера и приведения в действие того или иного элемента системы.

Для поиска неисправностей, введенных в запоминающее устройство контроллера необходимо использование диагностических стендов фирмы, выпустившей автомобиль.

Фирма Siemens также выпускает объединенные системы впрыска и зажигания под маркой Fenix.

2. Проектировочный расчёт автомобильного двигателя