Серия «Двигатели внутреннего сгорания»

Педыдущие части

ДВС и его виды

ДВС и его виды. Часть 2

ДВС и его виды. Часть 3

ДВС и его виды. Часть 4.

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение)

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики.

ДВС и его виды. Часть 6. Дизель

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail.

Итак, продолжаем тему.

В комментариях просили дополнить некоторыми нюансами, исполняю)

Среди механических форсунок есть одна их интересная разновидность. Это двухпружинные форсунки, и главная их особенность - осуществление предвпрыска топлива.

В их конструкции предусмотрено две пружины. Первая отвечает за давление начала предвпрыска, при достижении которого игла преодолевает давление более слабой пружины и приоткрывается на 0.01-0.03мм, осуществляя начальный впрыск небольшой порции топлива. При достижении номинального давления топлива, игла своим уступом, уперевшись в шайбу основной пружины и преодолевая суммарное сопротивление двух пружин открывается на полный впрыск. На картинке последовательно изображены эти этапы. И да, это совсем не коммон рейл и даже не его подобие) Данная схема позволяет значительно повысить плавность работы моторов с непосредственным впрыском, так как предвпрыск позволяет заранее плавно поднять давление в цилиндре, снизив ударное действие при впрыске основной порции топлива.

Такие форсунки часто оснащаются распылителями хитрой конструкции, благодаря которой игла в двух положениях открывает разное количество дюз, для сохранения качественного распыления топлива при низком давлении топлива в первой фазе впрыска.

С механическими форсунками закончили, переходим к механическим ТНВД.

ТНВД бывают трех основных типов.

1. Рядные, к которым мы отнесем одиночные, рядные и V-образные

2. Распределительные. к которым отнесем торцевые и роторные.

3. Магистральные (используются с аккумуляторным впрыском common rail).

Основу и сердце любого ТНВД составляет плунжерная пара. Парой ее называют, потому-что она состоит из цилиндра и поршня, подогнанных друг к другу с прецизионной точностью, так как уплотнение достигается микроскопическим зазором.

В плунжерной паре есть три топливных канала:

1. подающий

2. выходной

3. канал отсечки.

Плунжер имеет внутренний канал, соединенный со спирально нарезанным по его поверхности каналом отсечки, поворотом корпуса плунжерной пары достигается совпадение спиральной нарезки с каналом отсечки подачи топлива при различном ходе плунжера, таим образом производится регулировка количества цикловой подачи топлива на форсунку. Наглядно можно посмотреть гифку

Плунжер приводится в движение кулачковым распределительным валом. Поворот корпуса плунжерных пар в многоцилиндровых моторах осуществляется единой зубчатой или пазово-шипной рейкой, которую так и называют - топливная рейка. Топливную рейку двигает педаль газа, которая на дизеле правильно называется - педаль подачи топлива или педаль регулятора оборотов если ТНВД оснащен таковым. Прямой привод используется только в очень простых конструкциях, подавляющее количество ТНВД оснащаются автоматическим регулятором. И тут мы коснулись коренного различия в управлении тягой бензинового и дизельного мотора.

Как в комментах заметили, в бензиновом моторе происходит количественное регулирование приготовления рабочей смеси, а в дизеле - качественное. То есть мы помним, что бензиновый мотор оснащен дроссельной заслонкой, которая связана с педалью газа и регулирует КОЛИЧЕСТВО подаваемого в двигатель топлива, а так как качество смеси (массовое соотношение топлива к воздуху) в бензиновом моторе можно принять за постоянное стехиометрическое с небольшими отклонениями, регулируем мы количество заряжаемой в цилиндр топливо-воздушной смеси. В дизельном моторе дроссельной заслонки нет, и наполнение цилиндров воздухом всегда максимально, а регулируем мы количество подаваемого топлива, изменяя КАЧЕСТВО рабочей смеси, поэтому регулирование зовется качественным.

Исходя из этого, разница заключается в том, что в бензиновом моторе мы педалью газа регулируем отдаваемую мощность. а в дизельном моторе мы регулируем скорость вращения коленчатого вала. То есть, нажимая на газ в бензинке, мы повышаем отдаваемую мощность, и раскрутится она до таких оборотов, пока сопротивление не сравняется с отдаваемой мощностью, а нажимая на педаль в дизеле мы грубо говоря говорим регулятору оборотов - "хочу 3000 оборотов" и регулятор уже автоматически управляет передвижением топливной рейки, меняя цикловую подачу топлива, для достижения заданного числа оборотов. Поэтому механические дизеля создают ощущение "подрыва" даже при небольшом нажатии на педаль, так как нажали мы немного, а регулятор оборотов может выкрутить цикловую подачу на максимум, как будто мы топнули в пол. Но это опять-же сильно зависит от настройки регулятора. Но кто ездил на ЯМЗ-238, те знают этот пинок под жопу при поглаживании педали подачи)))

Рядные или V-образные ТНВД состоят из таких отдельных секций на каждый цилиндр, приводимых кулачковым валом.

Топливная рейка как вариант выглядит подобным образом

Такие ТНВД помимо центробежного автоматического регулятора оборотов оснащаются центробежной муфтой опережения впрыска топлива, которая устанавливается на входном валу ТНВД и при увеличении оборотов доворачивает распределительный вал на опережение, делая подачу топлива более ранней, чтобы оно успело полностью сгореть с максимальной эффективностью.

Кроме этого ТНВД зачастую оборудуется ТННД (топливный насос низкого давления), который приводится от отдельного кулачка распределительного вала и отвечает за снабжение ТНВД топливом из бака.

К недостаткам такого типа ТНВД стоит отнести большие габариты и большую зависимость от равномерного качества изготовления плунжерных пар, так как малейшие огрехи вызовут разбег в выдаваемом давлении и цикловой подаче по цилиндрам.

Преходим к ТНВД распределительного типа, которые получили огромное распространение на легковых машинах, где необходима компактность, которой не располагают рядные насосы.

Первой рассмотрим торцевую конструкцию. Главной ее особенностью является наличие одной единственной плунжерной секции на все цилиндры, что дает огромный выигрыш в компактности и в единстве качества цикловой подачи по цилиндрам, так как плунжерная пара одна на всех.

В таких ТНВД поршень плунжерной пары осуществляет не только обратно-поступательные движения, но и вращается, а его корпус, который называется распределительной головкой - неподвижен.

В таких ТНВД плунжер имеет продольные прорези по количеству цилиндров, которые при вращении открывают или запирают подающий канал, кулачковый диск у основания плунжера при вращении попадает своими выступами на ролики роликового кольца, благодаря чему совершает обратно-поступательные движения, поворачиваясь подающим отверстием поочередно к каждому выходу к форсункам и осуществляет подачу топлива. Регулирование подачи топлива осуществляется дозирующей муфтой, которая скользит по шейке плунжера, открывая канал отсечки, передвижением муфты управляет центробежный регулятор оборотов. Также ТНВД оборудован автоматом опережения впрыска топлива, который перемещает роликовое кольцо, меняя момент начала движения плунжера.

Такие ТНВД нередко оснащаются электронным управлением, берущим на себя функции регулятора оборотов и автомата опережения.

Также на входном валу устанавливается роторно-лопастной ТННД, так как в таких ТНВД отсутствует кулачковый вал.

С началом применения таких ТНВД, началась их чувствительность к качеству топлива, так как плунжер имеет большое количество продольных прорезей и вращается с большой скоростью, любая песчинка может полностью вывести плунжерную пару из строя, а так как она у нас одна на весь мотор - мы теряем подвижность, в отличии от рядных ТНВД, обладающих рекордной живучестью. Также данные ТНВД не слишком в восторге от современной солярки, отвечающей нормам ЕВРО-5, с очень низким содержанием серы, которая повышает смазывающие способности топлива, которым смазывается ТНВД.

Второй разновидностью распределительных ТНВД являются роторные.

Данные насосы проще в устройстве, однако менее надежны, и они уже все только с электронным управлением. Эти насосы были закатом эры механических ТНВД.

В них также присутствует одна насосная секция, зачастую состоящая из двух плунжеров, которые нагнетают топливо в общую камеру высокого давления, которая находится во вращающемся распределительном вале, который поочередно соединяет насосную секцию с форсунками. Регулирование количества впрыскиваемого топлива осуществляется электромагнитным клапаном, выполняющим сброс давления из камеры в соответствии с заданной цикловой подачей. Регулирование опережения впрыска осуществляется перемещением кулачковой обоймы при помощи сервопривода.

Как видим, устройство стало до безобразия простым. Эти ТНВД благодаря электронному управлению достигли максимума в качестве смесеобразования и управления подачей топлива для классических топливных систем. И были довольно неприхотливыми. Основные проблемы связаны с износом роликов-толкателей плунжеров, так как они испытывают большие нагрузки и перемещаются с большой скоростью, а смазываются топливом, стремительно теряющим свои смазывающие свойства.

И тут мы подошли к революции в мире топливных систем,  к Common Rail.

Эта система не так страшна, как ее описывают, при правильном уходе очень долговечна и не требует внимания. Однако требовательна к качеству фильтрации топлива, это ее единственный "минус", в остальном эта система позволила обрести дизелям настоящую быстроходность, экономичность, плавность работы. Дизеля резко отхватили большой процент у бензиновых моторов только благодаря Common rail.

Кардинальное отличие этой системы заключается в том, что регулирование подачи больше не осуществляется давлением выдаваемым ТНВД, что позволило резко поднять давление топлива, которое стало достигать 2000 атмосфер.

ТНВД в таких системах стал предельно прост, из него вытряхнули все лишнее, оставив только насосные секции.

Теперь ТНВД не занимается распределением топлива, опережением впрыска, дозированием, теперь всем этим занимается электронный блок управления двигателем. А ТНВД только качает топливо в топливную рампу, откуда оно подается к электромагнитным топливным форсункам, на рампе устанавливается датчик давления топлива и регулятор давления. Также в некоторых вариациях датчиков и регуляторов может стоять несколько.

Топливная рампа зовется аккумулятором давления, откуда система и получила название - аккумуляторный впрыск. Также Common Rail означает - общая рампа.

Упростился ТНВД, зато усложнилась форсунка, став помимо этого очень дорогой.

Форсунки бывают двух типов.

Электромагнитные (попроще)

и Пьезоэлектрические

Пьезофорсунки это последнее слово в топливных системах. В отличии от электромагнитной, где как мы уже изучали, сердечник под действием магнитного поля открывает перепускной канал и стравливает давление топлива с обратного конца иглы, давая ей возможность подняться, вместо электромагнита с сердечником используется пьезоэлемент из спеченных керамических пластинок, который под действием разряда может менять свои размеры, открывая перепускной клапан, при этом из-за прецизионных размеров пьезоэлемента и запорного клапана, между ними устанавливается гидрокомпенсатор.

Такие форсунки практически неремонтопригодны, однако обладают сумасшедшим быстродействием, позволяющим осуществить впрыск топлива до десяти раз за цикл!

При изготовлении такой форсунки на заводе, она проходит испытание на производительность, после чего ей присваивается корректировочный код, который выглядит так

Этот код необходимо прописывать в блок управления двигателя при замене форсунки, для того чтобы он мог скорректировать время впрыска. Поэтому просто так взять и поменять форсунку не выйдет)

Топливо в цилиндр в системе CR подается в три этапа

1. Предвпрыск

2. Основной впрыск

3. Поствпрыск

Предвпрыск производится при движении поршня к верхней мертвой точке и может состоят из 1-4 отдельных порций топлива, это позволило очень плавно наращивать давление в цилиндре и практически избавиться от характерного дизельного тарахтения, моторы стали работать гораздо мягче. При полной нагрузке на двигатель предвпрыск как правило не производится.

Далее происходит впрыск основной порции топлива, который и обеспечивает рабочий ход, основной впрыск также может состоять из нескольких порций топлива. Все это направлено на борьбу с резким ростом давления. Режимов впрысков великое множество, все зависит от условий и множества факторов.

Но есть еще поствпрыск, и о нем чуть более развернуто.

Дизельные моторы всегда грешили экологией, особенно обильными выбросами различных оксидов азота и сажи. Оксиды азота образуются при большом избытке кислорода и высокой температуре. Что в бензиновых моторах происходит при переобеднении рабочей смеси. А дизелю вообще свойственна работа на сверхбедной смеси, так как регулирование качественное и доступ воздуха в мотор неограничен.

Если с выбросами соединений углерода успешно борется каталитический нейтрализатор, с соединениями азота он ничего поделать не может, и тут пришлось искать выход. А выход один - снизить температуру в камере сгорания и уменьшить количество кислорода на режимах неполной мощности. Так родилась система  EGR или система рециркуляции отработавших газов.

Принцип прост - направить часть отработаших газов обратно во впуск, тем самым заместив часть воздуха инертным газом, снизив содержание кислорода и одновременно понизив температуру в камере сгорания, плюсом отработавшие газы перед попаданием во впуск проходят через жидкостный теплообменник, остывая и ускоряя прогрев мотора. Чтобы улучшить засасывание отработавших газов, к дизелю прикрутили дроссельную заслонку, которая в момент активации EGR прикрывается, ограничивая доступ воздуха и создавая отрицательное давление во впускном коллекторе. Таким образом мы получаем сильное снижение гадких азотосодержащих выбросов и лепим шильдик евро пять)  Но не сразу, так как при обогащении топливной смеси у нас возникает вторая проблема - сажа, которая типа канцероген. Так вот, чтобы уменьшить ее содержание, нужно обеднить смесь, а тут опа, привет оксид азота. Ситуация патовая, но не совсем. Чтобы бороться с сажей, придумали перед катализатором ставить сажевый фильтр, который грубо говоря представляет из себя сетку, улавливающую частицы сажи, и тут нам пригодился поствпрыск. Сажевый фильтр рано или поздно забивается, от чего растет противодавление в выхлопной системе, и ЭБУ запускает процедуру регенерации фильтра, при которой посредством поствпрыска, вытесняемые выхлопные газы щедро сдабриваются порцией топлива, которое попадает в сажевый фильтр и выжигает эту сажу оттуда. Из выхлопной трубы при этом идет нехилый такой дымосрал, который здорово пугает несведущих автовладельцев. Наверняка многие видели такое явление на дороге. Прерывать этот процесс и паниковать не стоит, дайте мотору докоптить до конца.

Кстати так выглядит забитый фильтр

А так машина обычно сообщает о процессе

А так это выглядит

Сажу побороли, а чего делать с оксидом азота? А вот для этого немцы придумали систему SCR, при которой в выхлопной тракт осуществляется впрыск водного раствора мочевины,

после смешивания мочевины с выхлопом указанная смесь попадает в нейтрализатор SCR ( selective catalytic reduction). Такой нейтрализатор отличается тем, что работает по избирательному принципу. Аммиак, который находится в составе мочевины для дизеля, вступает в реакцию с окислами азота под воздействием катализирующего слоя в нейтрализаторе и высокой температуры до 300 градусов по Цельсию. Результатом становится разложение окислов азота на азот и воду. Также в нейтрализаторе догорают и другие токсичные соединения. Похожая схема применяется и на легковых автомобилях мерседес.

Так что неэкологичность дизельных моторов это совсем не миф, и гадят они знатно, из-за чего их пришлось буквально обмотать фильтрами, катализаторами и ЕГРами. Но благодаря этим системам и современному впрыску Common Rail, сильно оптимизировавшим процесс сгорания в дизелях, их получилось сделать тихими, экономичными, мощными, высокооборотистыми и отвечающими всем последним экологическим нормам.

А CR вполне надежен, главное заливать более-менее нормальное топливо и ответственно относиться к замене топливных фильтров и отстойников, не допускать попадания в топливную систему твердых частиц и воды. Иногда снимать впускной тракт и убирать оттуда все, что там натворил ЕГР, и будет счастье.

Ну все, серия постов про массовые ДВС окончена, надеюсь, вам было интересно) До встречи)

Предыдущие посты из серии.

ДВС и его виды

ДВС и его виды. Часть 2

ДВС и его виды. Часть 3

ДВС и его виды. Часть 4.

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение)

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики.

ДВС и его виды. Часть 6. Дизель

Всем привет, продолжим изучение дизелюк)

В прошлой части мы поговорили о двухтактных дизелях, применявшихся, как правило, в тяжелых машинах. Теперь опустимся к моторам автомобильным.

Дизельные моторы, работающие по четырехтактному циклу не особо по своей конструкции отличаются от бензиновых собратьев, если не вдаваться в подробности, однако если посмотреть внимательно, совпадают только лишь названия отдельных частей.

Кривошипно-шатунный механизм как правило отличается своей массивностью, дизели длинноходные, поэтому у них более массивный коленвал, с бОльшим плечем кривошипа, также у коленвала более широкие коренные и шатунные подшипники, так как крутящий момент больше, и он достигается на сравнительно низких оборотах, и дабы исключить продавливание масляного клина, особенно в условиях сниженного давления на низких оборотах, конструкторы увеличивают площадь шеек и соответственно вкладышей. Это не касается некоторых квазимод типа ЗМЗ 514, которые сделаны из бензинового мотора.

В бензинках , особенно V-образных, часто встречаются вот такие узкие шейки

Коленвал от ниссановского V6. Видим, какая ажурная конструкция, узкие шейки, тонкие щеки.

А вот типичный коленвал от дизеля

Видим,  что он более массивный. Однако, справедливости ради, у хороших бензинок часто встречаются очень суровые коленвалы, не меньше дизельных)

Шатуны точно также отличаются в сторону бОльшего веса, они длиннее и толще.

Вот шатун одного из современных японских бензиновых моторов

И такие "спички" встречаются все чаще)

А вот шатун одного из дизельвагов

Конструкция куда более монументальная, да и понятное дело, так как нагрузки многократно выше. И тут "очень похожие" детали у нас заканчиваются, так как коленчатые валы и шатуны одинаковых габаритов можно найти и в бензинке и в дизеле, а вот поршень в дизельном моторе отличается капитально.

Если в бензиновых моторах инженеры стараются максимально облегчить поршень, сделать его Т-образным, уменьшают толщину колец, диаметр поршневого пальца, толщину пальца, уменьшают жаровой пояс (расстояние от днища поршня до первого компрессионного кольца, то в дизельных моторах поршень сильно не облегчишь, и они как были, так и остаются большими и тяжелыми, с толстыми кольцами, широкими юбками, толстым днищем, и объяснение этому будет далее. А пока можем сравнить поршни бензинового мотора из 80х и 2010х

Первый. Из 80х, с мощностью 33 лошадиные силы на цилиндр

Этот поршень можно даже спутать с дизельным. Толстое дно, широкий жаровой пояс, широко расставленные толстые кольца, большая юбка

А вот современный мотор того-же производителя, с мощностью в 35 лс на цилиндр

Видим, что юбки уже почти не осталось, жарового пояса нет, кольца сбиты в кучу, широким осталось только первое компрессионное кольцо. Расплата за снижение потерь. Такие поршни очень любят вытирать пятно на стенке цилиндра.

А теперь аналогично сравним дизельные поршни.

Первый из 80х, с мощностью в 26лс на цилиндр

Видим огромного размера жаровой пояс, кольца, юбку, толстенное днище.

А теперь современный мотор с мощностью 50 лс на цилиндр

И тут мы видим, что поршень за 30 лет не изменился, переехала только вихревая камера из головки блока в днище поршня, так как впрыск стал непосредственным. Именно поэтому "низ" современных дизельных моторов ходит также долго, как и в старые добрые времена, за исключением случаев, когда производители пытаются уменьшить подшипники, сделать алюминиевым блок и тд.

С блоком разобрались, подходим к головке. И тут у нас начинаются большие отличия от бензина.

Как мы помним, в дизеле воспламенение обеспечивается нагревом воздуха от сжатия.

(Тут маленькое отступление. Многие в комментах говорили, что как так, солярка загорается от 400-600 градусов,  не может такого быть. Так конечно не может, и не загорится, и при 800 не всегда загорится. А все потому, что вы упускаете важный момент - давление, которое в конце такта сжатия переваливает за отметку в 20 атмосфер, соответственно молекулы топлива и кислорода становятся гораздо ближе друг к другу и температура, необходимая для начала реакции окисления очень сильно снижается, бензин так вообще умудряется начать реакцию при 200 градусах и давлении в 14 атмосфер, неконтролируемо детонируя в цилиндре. Это если максимально упростить, на самом деле там происходят весьма сложные и интересные процессы).

Дизельные моторы бывают форкамерными и вихрекамерными. Форкамера всегда размещается в головке, а вихревая камера может размещаться как в головке, так и в днище поршня при непосредственном впрыске.

На изображении слева головка с вихревой камерой, справа головка с форкамерой.

Также у этих типов моторов различается форма днища поршня

Форкамерные моторы в 99% тихоходные и атмосферные. Камера в головке блока цилиндров соединена с цилиндром воздушным каналом с жиклером, через который во время такта сжатия в камеру проникает воздух с очень большой скоростью, так как жиклер имеет небольшое сечение. Благодаря этому воздушный заряд активно перемешивается с впрыскиваемым топливом при воспламенении, после чего цилиндр плавно наполняется горячими расширяющимися газами через этот-же жиклер. Благодаря такой конструкции мотор работает достаточно плавно, имеет высокие тяговые показатели на низких оборотах, нетребователен к качеству топлива.

Второй тип моторов - с вихревой камерой. Отличие от форкамерной схемы заключается в том, что сама форма камеры немного иная и канал между ней и цилиндром довольно широкий. Процесс сгорания топлива в них происходит быстрее, эти моторы более быстроходные. Но схема эта также сильно устарела и используется в основном в моторах старых конструкций на легковых автомобилях и легких грузовиках. Их характерной особенностью является боле шумная работа по сравнению с форкамерными моторами.

На фото головка блока цилиндров, на которой видна крышка вихревой камеры.

Ну и последний, и самый популярный тип компоновки - с непосредственным впрыском. В таких моторах также присутствует вихревая камера, но находится она в массивном днище поршня.

В таких моторах необходимые вихревые потоки добываются сразу несколькими способами. На компоновках с одним впускным клапаном на цилиндр, впускной канал делается спиралевидным, для придания завихрения воздушному потоку. По такому-же принципу иногда изготавливаются каналы в бензиновых моторах.

Второй этап завихрения происходит при подходе поршня к верхней мертвой точке, в момент осуществления впрыска топлива. Зазор между днищем поршня и поверхностью головки минимален и воздух резко вытесняется из этого зазора в центр камеры сгорания, непосредственно на распылитель форсунки.

В результате такого перемешивания и расположения вихревой камеры с конусообразным выступом в днище поршня, сгорание топлива происходит с максимальной скоростью и давление в цилиндре растет без задержек вызванных перепуском газов по узкому каналу. В моторах с двумя впускными клапанами на цилиндр, на низких оборотах, когда скорость воздушного потока низкая, для создания вихревых потоков в цилиндре используют вихревые заслонки, перекрывающие один из впускных каналов.

Данные заслонки присутствуют на подавляющем количестве современных дизельных моторов и являются попоболью для их владельцев, так как благодаря системе ЕГР, впуск вместе с заслонками очень быстро становится похож на это

Далее, чтобы топливо попало в цилиндр, да еще и качественно там распылилось, нам нужна топливная аппаратура, это как правило самый дорогой компонент дизельного мотора.

Один из самых важных компонентов системы - топливная форсунка. Они бывают механическими и электромагнитными, вторые применяются в системах с электронным управлением впрыском.

Рассмотрим механическую форсунку, на этой картинке очень наглядно изображен принцип ее действия.

Такие форсунки настраиваются на определенное давление открытия, при котором топливо приподнимает запорную иглу, освобождая себе путь к распылителю, игла держится открытой, пока давление топлива не упадет, таким образом дозируется порция топлива. Давление открытия в таких системах обычно находится в пределах 300-400 атмосфер. Топливо, просочившееся через зазор плунжерной пары распылителя уходит в обратную топливную магистраль "обратку" и по количеству топлива в обратке можно косвенно судить об исправности и износе форсунки, чем больше там топлива - тем ближе ее смерть. Распыление топлива происходит через распылитель, который находится на самом кончике форсунки и имеющий несколько отверстий. Благодаря высокому давлению впрыска образуется очень мелкодисперсный топливный туман, почти пар.

Следы от струй распыляемого топлива часто можно обнаружить на поработавших поршнях

Форсунки внешне могут сильно различаться, но суть и принцип работы у них один.

Электромагнитные форсунки работают по несколько иному принципу. Они также открываются давлением топлива, но и запираются им-же. Это вызвано тем, что давление топлива, подающееся на электромагнитную форсунку постоянно. Топливо в закрытом положении давит на хвостовик плунжерной пары, уравновешивая открывающее усилие с другой стороны. При подаче напряжения на катушку электромагнита открывается перепускной канал, который сбрасывает давление на хвостовик плунжера, и игла открывается, при закрытии канала давление вырастает и закрывает иглу.

Так, с форсунками понятно, а откуда берется такое конское давление? А его создает второй, не менее значимый компонент - топливный насос высокого давления (ТНВД).

ТНВД может быть совмещенным, когда все плунжерные секции собраны в одном корпусе

Может быть раздельным, когда на каждую форсунку есть свой собственный ТНВД с одной плунжерной парой

И наконец, ТНВД может быть встроен прямо в форсунку! Такое мракобесие зовется насос-форсунка.

Самый популярный - первый вариант, на фото кстати ТНВД КамАЗ-740, второй по популярности - вариант номер два, он самый практичный, так как можно отдельно заменить один вышедший из строя элемент, что дешево и удобно. Такую схему, например очень любят ребята из Lombardini, ставят ее на все маленькие моторы для генераторов и на моторы побольше для тракторов

На фото хорошо видны индивидуальные ТНВД и форсунки.

Последний вариант любил пихать в моторы концерн VAG, и довольно быстро отказался от такой конструкции по причине затрудненной регулировки, подбора насос-форсунок по производительности и дороговизны производства и обслуживания.  В действие плунжерные секции приводятся либо распределительным валом ГРМ , на котором присутствуют отдельные кулачки, или своим собственным валом в случае с первым вариантом. Также есть еще несколько вариантов конструкции ТНВД поздних выпусков, отличающихся принципом действия. Регулировка опережения впрыска осуществляется либо отдельной муфтой опережения впрыска топлива, которая при увеличении скорости вращения доворачивает вал в ТНВД на опережение, либо фозовращателем на распределительном валу. Во всех механических системах впрыск происходит один раз за цикл. Также эти системы отличаются простотой, надежностью, неприхотливостью. В принципе не требуют электрооборудования в подавляющем большинстве, то есть мотор будет работать пока ему не перекроют топливо.

К сожалению, в очередной раз достигнуто ограничение длины поста, поэтому продолжение будет в следующей части. Спасибо за внимание!

Всем привет, продолжаем.

Хочу отдельно поблагодарить читателей, которым не лень поправлять меня в комментариях. В дискуссии всегда рождается истина)

Внесем правки в предыдущую тему.

1. Да, я ошибся с ВАЗовскими моторами. Впуск с изменяемой геометрией стали устанавливать на моторы 1.6. На моторы 1.8 установили фазовращатель на впускной распределительный вал, в связи с чем увеличили маслонасос и модернизировали головку блока.

2.  И снова про крутящий момент и мощность.

Ходил я тут дня три и думал) Большое спасибо товарищу @daxiaoriben  , за наиболее содержательную и доходчивую наводку.

Да, если быть кратким, мощность - главное. Чтобы было проще это осознать,  я придумал пример.

Возьмем два двигателя с разными характеристиками, для простоты возьмем все факторы (сопротивление воздуха, вес маховика, вес машин и тд) одинаковыми, передаточное отношение трансмиссии равно 1. На графике цветными полосами я пометил скорости вращения коленвала с интервалом в 1000 об\мин.

На этой картинке нас интересует черный график

На картинках у нас два разных мотора, с одинаковым максимальным крутящим моментом. Один мотор (второй), с турбонагнетателем, поэтому у него кривая момента представляет из себя "полку" с 1500 по 4000 об\мин. У первого мотора пик момента достигается на 4500 об\мин, так как он атмосферный.  Теперь посмотрим на то, как они будут разгоняться. Ускорение машины зависит от приложенной к ней силы тяги, то есть от крутящего момента на колесе. У нас он будет равным на моменту на маховике (трансмиссионные потери для простоты не учитываем).

1. 1500 об\мин. У первого мотора момент на колесе составляет около 145 Нм, у второго 200Нм, соответственно второй мотор ускоряется резвее, так как тяга больше, смотрим на МОЩНОСТЬ. У первого 25 кВт, у второго 30 кВт, итого, выигрывает мотор, выдающий бОльшую мощность.

2. 2500 об\мин. У первого мотора момент на колесе около 160 Нм, у второго 200 Нм. Соответственно второй мотор продолжает уезжать, так как тяга все еще больше. Но больше и мощность, 50 кВт против 45.

3. 3500 об\мин. У первого мотора момент около 180 Нм, у второго также 200 Нм. Второй мотор продолжает отрыв, сохраняя преимущество в мощности, 75 кВт против 60 с копейками.

4. 4500 об\мин.  У первого мотора 200Нм, у второго около 190 Нм, и первый мотор начинает уходить,  теперь он преобладает в мощности. 90 кВт против 85 кВт.

5. Последняя метка в 5500 об\мин. Первый мотор выдает около 180 Нм, второй 150 и мощности соответственно 110 против 85 кВт.

Как видим, ускорение напрямую зависит от выдаваемой мощности, равно как и от крутящего момента, за одним маленьким НО. И это но расставляет точки в споре, или почему дизеля не валят.

Все очень просто. Берем дизель, допустим работает он на 2000 об\мин, и выдает крутящий момент в 200 Нм и мощность в 40 кВт, и есть бензин, работающий на 4000 об\мин, выдающий те-же 200Нм и, внимание, 80 кВт. Едут машины с одной скоростью, у дизеля передаточное число 1, у бензина 2. Мощность механических потерь, сопротивления движению машины и тд, примем в 40 кВт. Итого получаем : дизель достиг своей максимальной скорости и не разгоняется, а бензиновый мотор, выдавая тот-же момент, бодро уходит вперед, ибо он выдает вдвое больше мощности.  И тут дотошный читатель задаст вопрос, а как-же так, как тяговое усилие? А тут мы вспомним про передаточное отношение и увидим, что в то время как у дизеля на колесе 200Нм, у бензина аж 400, вдвое больше, вот сюда-то и делся двукратный избыток мощности. Поэтому дизели и не едут.

Отсюда итог. Да, машину разгоняет мощность, но ноги ее растут из крутящего момента, и в него-же она и уходит. И чем выше крутящий момент и чем более высокие при этом обороты, тем выше мощность и тем лучше.  И главное преимущество дизеля - это экономичность, в виду высокой тяговой характеристики на низких оборотах и НИЗКОЙ выдаваемой мощности, ибо топлива ест меньше. На этом думаю спор можно закрыть)

Итак. 

Современные системы управления двигателем, или ЭСУД.

Наибольшее количество изменений ЭСУД претерпели с введением норм токсичности выхлопных газов Евро-3. По сравнению с предыдущими вариациями, у данных систем появился электронно-управляемый дроссель и второй датчик кислорода, устанавливаемый после каталитического нейтрализатора, плюс катализаторов в большинстве случаев стало два, один в непосредственной близости от выпускных окон в головке, второй на отдалении.

С этого момента водитель полностью потерял механическую связь с двигателем, остались только провода. Мотор полностью управлялся электронным блоком управления, на педаль газа установили датчик ее положения. Теперь водитель не управлял дросселем, а лишь указывал ЭБУ, что он хочет получить от мотора. Введение электронного дросселя обусловлено тем, что при управлении дроссельной заслонкой при помощи ноги, происходила некоторая инерционность в смесеобразовании в переменных режимах, например при резком открытии дросселя смесь кратковременно обеднялась, а при закрытии - обогащалась. Все это ухудшало средние показатели токсичности выхлопа, из-за чего управление дросселем отдали ЭБУ.  Катализатор перенесли к головке для ускорения его прогрева, ведь как известно, рабочая температура нейтрализатора составляет больше 300 градусов, поэтому холодный запуск, да еще на переобогащенной смеси, сильно вредил экологии, плюс ко всему, дабы не убить долго прогревающийся катализатор несгоревшим топливом, производители устанавливали системы подачи воздуха во впускной коллектор, эдакий пылесос, который в течении пяти минут после запуска задувал по специальному каналу в коллектор сильный поток воздуха, для того, чтобы несгоревшее топливо имело возможность догореть в коллекторе, а не на сотах катализатора.

Второй датчик кислорода предназначался для контроля исправности нейтрализатора и на работу мотора не влиял.

Система подачи воздуха в выпускные коллекторы.

Выпускные кат-коллекторы.

Также с этого поколения системы управления в большинстве случаев распрощались с высоковольтными проводами и вынесенными катушками зажигания. Их место заняли единые или дискретные модули зажигания, различающиеся тем, что в едином несколько модулей залиты в один корпус. В таких модулях на каждый цилиндр была своя собственная катушка зажигания, что позволило уменьшить помехи от работы высоковольтной системы и увеличить стабильность работы системы зажигания в целом.

Единый модуль зажигания

Дискретные модули, или индивидуальные катушки.

Также благодаря этим модулям, фазированному впрыску топлива и датчику детонации, удалось осуществить поцилиндровый контроль работы двигателя. ЭБУ может "увидеть" пропуски зажигания в отдельном цилиндре и отключить его с соответствующей ошибкой, что сильно упростило диагностику неисправностей. Также наряду с внедрением этих систем,  пошла в массовое использование шина CAN-bus (Control Area Network) или сеть контроллеров. Это высокоскоростной интерфейс, связывающий в единую сеть контроллеры разных устройств автомобиля. С ее помощью блоки могут обмениваться данными и исполнять различные команды. Воедино все компоненты связывались модулем управления автомобилем, у разных производителей это называлось по разному, у опеля например, CIM-модуль, часто располагавшийся в рулевой колонке.

Данные системы впрыска существуют и здравствуют по сей день, к ним только добавили дополнительные возможности, такие как управление фазовращателями, воздушными заслонками, турбонагнетателями, вентиляторами, термостатами и тому подобным.

Ну и такие блоки как правило стали исполняться в литом корпусе с открытым монтажем на керамической плате, залитой компаундом, что люто усложнило их ремонт, а в некоторых случаях сделало его невозможным.

Системы непосредственного впрыска топлива

Следующим шагом стало внедрение систем непосредственного впрыска (именно электронно-управляемых). Пионерами в принципе можно назвать компанию Mitsubishi с ее системой GDI (Gasoline Direct Injection, непосредственный впрыск бензина). У разных производителей эти системы назывались по разному, например FSI у фольксвагена, SIDI у опеля, и тд.

Эти системы кардинально изменили все принципы и возможности управления двигателем.

Для поднятия КПД, нужно было повышать степень сжатия, что при классической схеме, со сжатием готовой топливо-воздушной смеси, приводило к повышению вероятности возникновения неконтролируемого воспламенения, или детонации, которая разрушительно влияла на ЦПГ. И тут инженеры прикрутили к бензиновому мотору подобие коммон-рейла от дизеля.

В системе впрыска появился ТНВД (топливный насос высокого давления) и форсунки, установленные непосредственно в камеру сгорания. Давление в топливной рампе выросло до 100 и более атмосфер, что позволило осуществлять впрыск в очень короткое время, и качественно распылять топливо.  А главное, позволило безболезненно поднять степень сжатия до 12 и выше. Например мазда в своих моторах подняла степень сжатия до 14, а это уже показатель их-же дизельного мотора.

Также данные системы позволили улучшить экономичность за счет принципа послойного смесеобразования, благодаря чему моторы стали работать на переобедненных смесях, на которых воспламенение с традиционными системами невозможно. Действует это очень просто, в режиме малых нагрузок и холостого хода, поршень сжимает воздух, и непосредственно перед моментом искрообразования в область свечи зажигания подается порция топлива, создающая зону с нормальным составом смеси, в то время как средний состав получается очень бедным, но воспламенение в таком случае возможно, что позволяет сильно экономить, складывая это с высокой степенью сжатия, поднимающей эффективность сгорания.  В поршень в таких моторах, имеет очень хитрую форму днища

Поршень Skyactive от мазды.

Моторы также получили второй режим работы на обедненной гомогенной (однородной) смеси, когда первый впрыск топлива осуществляется на такте в пуска, формируя очень бедную смесь, а перед воспламенение в область свечи опять-же подается дополнительная порция топлива, обеспечивающая воспламенение, такой режим используется на частичных нагрузках.

Ну и в режимах полной мощности впрысков становится больше, для формирования богатой "мощностной" смеси.

Плюсом к этому стали применять тотальное облегчение деталей двигателя, масляные и водяные насосы переменной производительности, для уменьшения отбора мощности на привод вспомогательных агрегатов, позволив поднять эффективность моторов на высокий уровень.

Также данная схема используется на моторах с компрессорами, только с уменьшенной степенью сжатия.

Кроме того, Экологичность моторов удалось повысить с помощью системы рециркуляции отработавших газов EGR (Exhaust Gas Recirculation).

Система появилась еще на заре развития систем управления впрыском, и клапаны рециркуляции были с вакуумным приводом. Позже они стали электронными, что увеличило точность их работы.

Данная система призвана уменьшить содержание окислов азота в выхлопных газах, образующихся при высокой температуре и избытке кислорода, поэтому с целью эту самую температуру понизить, и уменьшить количество кислорода, поступающего в цилиндры, на впуск стали подавать часть выхлопных газов на малых и частичных нагрузках. На режимах холостого хода и полной мощности  рециркуляция не осуществляется. С остальными вредными углеродосодержащими веществами в выхлопе отлично справляется каталитический нейтрализатор.

Отдельной, но параллельной тропой шли моторы с наддувом. Конструкторы подумали, зачем париться со всеми этими хитрыми резонансами и заслонками, когда можно прикрутить к мотору насос и задувать столько воздуха, сколько влезет? И сработало. Технология позволила меньше ломать голову, делаем ЦПГ покрепче, дуем побольше и получаем профит.

Моторы с наддувом отличаются очень простым впускным и выпускным трактом, и пониженной степенью сжатия, для предотвращения возникновения детонации. Ну и конечно наличием воздушного компрессора, приводимого в действие либо от энергии выхлопных газов (турбокомпрессор)

Либо нагнетателем с приводом от коленчатого вала двигателя, как правило шнековым или роторным.

Если в случае с приводными компрессорами все ясно,  и все хорошо, кроме отбора мощности от коленвала двигателя (до 1000лс на дрэговых моторах), и высокой стоимости, то с турбокомпрессорами появился такой гадкий эффект, как турбояма.

Турбояма возникает, когда энергии выхлопных газов не хватает, чтобы раскрутить крыльчатку компрессор до номинальных оборотов, и к примеру до 2000 об\мин мотор вялый, "не тянет", после чего происходит резкий подхват. Для решения этой проблемы крыльчатки турбокомпрессоров уменьшают, смещая "спул" (момент раскрутки компрессора), в зону более низких оборотов, но в этом случае маленького компрессора перестает хватать на верхах, для избежания этой гадости стали устанавливать два компрессора, маленький и большой. Маленький работает в нижнем диапазоне оборотов, большой - в верхнем.

Однако системы опять-же, оказались дорогими, и в нижнем ценовом диапазоне их не встретить.

Системы наддува позволили начать стихийно понижать рабочий объем моторов, выдувая из них максимум мощности, правда долго жить такие моторы отказываются, так как физику не обманешь.

Назначение датчиков систем впрыска

Датчик положения коленчатого вала, ДПКВ

Дает показания об угле поворота коленчатого вала, основополагающий датчик многих систем.

Датчик положения распределительного вала ДПРВ

Дает данные об очередности фаз и положении распределительных валов. На некоторых системах в аварийном режиме может заменить ДПКВ.

При выходе из строя ДПРВ отключается режим фазированного впрыска.

Датчик положения дроссельной заслонки ДПДЗ

Датчик дает показания о нагрузке на двигатель по степени открытия дроссельной заслонки.  На системах с электронным дросселем этот датчик встроен в корпус дроссельной заслонки, также их там может быть два.

Датчик температуры охлаждающей жидкости ДТОЖ

Сообщает в ЭБУ данные о температуре охлаждающей жидкости. По этим данным осуществляется коррекция состава смеси при холодном запуске и в режиме прогрева.

Датчик массового расхода воздуха ДМРВ

Дает данные о массе поступающего в двигатель воздуха, очень важен и является ключевым, в качестве смесеобразования.

Датчик абсолютного давления ДАД

Дает аналогичные с ДМРВ данные, но менее точные, его данные косвенно говорят о текущем расходе воздуха. Иногда используется совместно с ДМРВ.

Датчик кислорода или лямбда-зонд. ДК

Устанавливается в выхлопном тракте и реагирует на наличие кислорода в выхлопных газах, играет важнейшую роль в контроле качества смесеобразования.

Бывает три типа:

1. На основе диоксида циркония.

2. На основе диоксида титана.

3. Широкополосные ДК.

Первые два не могут анализировать точный состав смеси, они работают как выключатель богатая-бедная. Рабочий диапазон сигнала зонда первого типа 0.1-0.9В, второго типа - 0.1 - 4.9В. Также у датчиков второго типа два сигнальных провода, так как они резистивные.

Датчики на основе диоксида титана применяются редко и стоят в три раза дороже циркониевых (владельцы Simtec-ов меня поймут).

Циркониевые датчики бывают:

однопроводные (без подогрева)

двухпроводные (с отдельной массой на сенсор)

трехпроводные (с подогревом с отдельным питанием)

четырехпроводные (с дополнительной массой на нагревательный элемент)

Широкополосные датчики позволяют получить точную информацию о составе смеси, широко используются в некоторых современных системах впрыска, настройщиками и  виде дополнительных приборов.

Это основной набор датчиков, без которого не обходится ни один более-менее современный мотор.

Думаю, этого достаточно в серии постов про бензиновые моторы. И пора переходить к дизельным. До встречи!

Ремарка.

Я не претендую на истину, говорю о том, что знаю, знать могу не верно, поэтому просьба, если видите ошибку, распишите человеческим языком, где она. Не нужно писать про школу, самоучек неграмотных. Я хочу научиться, научите, напишите в комментах, где я не прав. Все, что я пишу, я трогал руками, это мой опыт и заключения на основе него. У меня гуманитарное образование, и ни один человек никогда меня не учил тому, что я пишу, будьте снисходительнее.

Итак, продолжаем.

Закончили мы на системе изменения эффективной длины впускного тракта Dual Ram, которая появилась в 1989 году на моторах C30SE, С30XEI, C40SE, C26NE. Система соединила воедино сразу две конфигурации впускного тракта, длинную и короткую.

Во впускном коллекторе между двумя группами по три цилиндра установили воздушную заслонку с пневмоприводом, до 4000об\мин она закрыта, и коллектор имеет эффективную длину показанную красным цветом, на 4000 заслонка открывается и коллектор укорачивается до длины указанной зеленым цветом.

Как видим, резонансная частота увеличивется примерно вдвое. Интересно, а какой эффект? А вот такой

Весь подъем, выделенный красным, это выигрыш в крутящем моменте благодаря данной системе. Неплохо, для одной заслонки. Только зачем Немцы больше ста лет проектирующие моторы, гоняются за ненужным моментом, нипаняна.

Чуть позже данная система получила развитие, систему Multi RAM, на моторах V6, там уже было две заслонки, которые имитировали 4 длины впускного тракта.

На картинке черной линией нарисовал резонансную длину впускного тракта, которая добавляется к длине самих патрубков, ведущих от ресивера к головкам (около 15см).

В режиме холостого хода система находится с режиме сообщения двух камер ресивера. Система активируется в режиме полной мощности, на частичных нагрузках она "спит". При полностью открытом дросселе от холостых и до 3400 об\мин система переходит во второй режим, и максимально удлиняет коллектор, с 3400 до 4100 об\мин коллектор укорачивается вдвое, на оборотах более 4100 остаются только впускные патрубки, впуск максимально укорочен. Благодаря этой системе удалось поднять момент на низких оборотах без потери на верхних, сделать полку более ровной, без провалов. Сейчас такой коллектор стал популярным атрибутом на 4 цилиндровых моторах, у многих производителей, как недорогое дополнение к другим системам..

Это хонда

И даже автоваз соизволил прикрутить его к "новому" 1.8

есть еще всякие интересные системы, улучшающие смесеобразование на низких оборотах, когда скорость потока во впуске низкая, а вихревые потоки в цилиндре создавать надо, для более равномерного смешивания топливных паров и воздуха. Одна из таких систем - Twin Port, применяемая на моторах с 4 клапанами на цилиндр.

Суть проста, на низких оборотах заслонкой перекрывается один из каналов и у мотора из двух клапанов на впуске остается один, из-за чего в цилиндре создается завихрение, благодаря которому получаем более эффективное и полное сгорание.

Но помимо впуска у нас есть еще и выпуск, который так любят снабжать прямотоком без задней мысли. И резонансная характеристика выхлопа также важна ка и на впуске, хоть и дает меньший прирост в качестве наполнения цилиндров. С одноцилиндровыми моторами все просто, там одна труба, и главная ее задача - не создавать излишнего сопротивления и не возвращать волну к выпускному окну в режимах наиболее эффективной работы, на которые настроен впуск. Вообще впуск и выпуск настраиваются только сообща, так как есть такая весчь, как фазы газораспределения, в которых есть фаза перекрытия, это тот момент, при котором открыты оба клапана

Из диаграммы видим, что при прохождении поршнем верхней мертвой точки, на протяжении 46 градусов поворота коленвала, оба клапана приоткрыты и выпуск соединен с впуском, а в цилиндре сквозняк) В этот момент, нужно чтобы в приемной трубе присутствовало разряжение, а во впуске пришла резонансная волна, тогда выхлопная система в состоянии наиболее полно очистить цилиндр от остатков отработавших газов и помочь разогнать смесь во впуске.  Выпускные коллекторы, рассчитанные на низкий резонанс, имеют большую длину

Они лучше работают на низких оборотах, коллекторы для верхов короче

Сейчас производители можно сказать вообще не уделяют внимания на выхлоп в гражданском исполнении, ибо экологи прикрутили на всех катколлекторы, которые заставили забыть про настройку выхлопа.

Производители быстро наигрались изменением конфигурации впускного тракта, и надо было идти дальше. У тут началась эра изменяемых фаз газораспределения. Понапридумывали их также много, и все обозвали их своими именами. У BMW это VANOS, у хонды VTEC, у тойоты VVT-i и так далее. В основной массе эти системы представляют собой составные, гидравлически управляемые шкивы распределительных валов, которые позволяют проворачивать распредвал относительно шкива и изменять фазы газораспределения, для наиболее качественного наполнения цилиндров. В первых версиях данной системой оснащались только впускные распределительные валы, позже их стали ставить и на выпуск.

На фото тойотовская VVT, видно две части шкива, которые могут вращаться друг относительно друга при наполнении маслом одних или других полостей, также видно подпружиненный штифт, который блокирует движение механизма при отсутствии давления масла, например при запуске. Так для чего изменять фазы?

На низких оборотах клапан открыт продолжительное время и наполнение происходит хорошо, но для его улучшения нужно закрыть впускной клапан не через 64 градуса после нижней мертвой точки, как на диаграмме выше, а раньше, чтобы поршень не вытолкнул часть смеси обратно во впуск, а на высоких оборотах наоборот, нужно дольше держать клапан открытым, чтобы движущаяся с большой скоростью воздушная масса успела по инерции больше натрамбовать цилиндр. В купе с изменяемым впускным коллектором это дает большой эффект, а выпускным распредвалом регулируется фаза перекрытия, меньше на низких оборотах и больше на высоких.

Хонда пошла другим путем, со своей системой VTEC, у нее на распредвалах есть отдельный кулачек и отдельный рокер, эта система уникальна тем, что в двигателе одновременно присутствует по сути два комплекта разных распредвалов, низовые и верховые. Если системы изменения фаз газораспределения могут только смещать фазы, но не могу изменить их ширину и величину поднятия клапана, на системе VTEC можно одномоментно сменить всю конфигурацию механизма ГРМ, и это действительно уникальное изобретение

Как видим, при низкой частоте вращения коленчатого вала, задействованы кулачки с узкой фазой и небольшим подъемом клапана, третий кулачек и его рокер не связаны с системой. При достижении определенных оборотов, штифт соединяет все три рокера воедино, и управление на себя берет третий кулачек, с широкой фазой, по сути в двигателе меняется распредвал. Кто ездил на хондах с VTECом, чувствовали этот лютый подрыв, когда включается "втык". Благодаря ему, хондовцы создают моторы с хорошими низами и крутящиеся до бешеных оборотов. А систему свою запатентовали вдоль и поперек)

BMW тоже пошли своим путем, и помимо VANOS, создали систему управления высотой подъема клапанов, под названием Valvetronic, хитроумных ход позволил полностью избавиться от дроссельной заслонки, отныне наполнение регулируется только подъемом клапана

Хитроумная система с электроприводом, может пододвигать и отодвигать промежуточный рычаг к распредвалу, изменяя его диапазон перемещения, а вместе с ним и высоту поднятия клапана.

Ну, теперь можно перейти к системам управления двигателем.

Их рождение было довольно мучительным, полным поисков. Все началось с элементарной замены карбюратора на топливную форсунку, что обозвали моновпрыском. Только кто-то пошел по нормальному пути, создав электронную систему, а кто-то нагородил механических вундервафлей. Сейчас напугаю старых мерсофилов и ваговодов одним словом - KE-Jetronic! Сколько выпил крови этот унитаз у честных людей.

На фото распределенный джетроник.

Но не будем о механике, эта ветвь сразу оказалась тупиковой и никакого развития не получила. Зато неплохо пошел электронный моновпрыск, например Siemens Multec IEFI-6. В принципе полноценная система с датчиком положения коленчатого вала с полноценным реперным диском 60-2, датчиком абсолютного давления во впускном коллекторе, одной форсункой над дроссельной заслонкой и циркониевым датчиком кислорода. Система в одном блоке включала и систему управления зажиганием, В блоке не было силовых выходных каскадов, поэтому ЭБУ управлял катушкой зажигания через отдельный коммутатор.

Система включала в себя следующие датчики и устройства:

1. Датчик положения коленвала

2. Датчик абсолютного давления (MAP сенсор (Manifold Absolute Pressure))

3. Датчик кислорода

4. Датчик температуры охлаждающей жидкости

5. Датчик положения дроссельной заслонки

6. Шаговый мотор регулировки холостого хода

7. Датчик скорости машины.

Блок управления был единым, выполненным в одном корпусе и имел систему самодиагностики и шину связи К-Line

Система позволила полностью автоматизировать управление двигателем, точно регулировать опережение зажигания по нескольким картам, каждая для своего режима, а также точно регулировать состав рабочей смеси по отдельным топливным картам. Все функции карбюратора взял на себя корпус дроссельной заслонки с одной топливной форсункой, топливо к которой подавалось электрическим топливным насосом находящимся в баке, подающим топливо под давлением 0.75 атмосферы, давление регулировалось мембранным регулятором давления, и было постоянным, лишнее топливо по обратной магистрали сливалось в бак.

Карта опережения зажигания выглядит примерно так

Топливная карта выглядит так

Зная производительность топливной форсунки ЭБУ корректировал длительность ее открытия для точного дозирования количества впрыскиваемого топлива.

Датчик положения коленвала по реперному диску давал информацию в ЭБУ об угле поворота коленвала, это единственный жизненно необходимый датчик, при потере которого запуск и работа двигателя были невозможны. По датчику температуры охлаждающей жидкости ЭБУ корректировал состав смеси в сторону обогащения при запуске холодного двигателя, а также запускал и оканчивал прогревочный режим работы.

Датчик положения дроссельной заслонки отвечал за переключение эбу в режимы холостого хода, частичной и полной нагрузки, датчик абсолютного давления давал данные о расходе воздуха, шаговый мотор холостого хода регулировал подачу воздуха в режиме ХХ, на циркониевый датчик кислорода ЭБУ подавал опорное напряжение в 0.45В, при отсутствии кислорода в выхлопных газах датчик отклонял это напряжение в сторону 1В, что говорило о богатой смеси, при появлении кислорода датчик отклонял напряжение в сторону 0.1В, что говорило о бедной смеси, по данным датчика ЭБУ осуществлял коррекцию времени впрыска по фактическим данным, отклоняя ее туда-сюда, держа среднюю нормальную смесь. Система получилась удачной, простой и надежной, однако одна форсунка позволяла ставить ее только на малолитражные моторы и не давала точно контролировать состав смеси, плюс имела некоторую инерционность.

Вторым этапом были системы распределенного параллельного впрыска, яркий ее представитель - Bosh Motronic ML4.1. Эта система обзавелась индивидуальными форсунками на каждый цилиндр, выросло давление топлива до 2.7 атмосфер, которое при открытии дросселя автоматически поднималось до 3 атмосфер, что позволило готовить более качественную смесь, особенно после того как форсунки обзавелись двумя, а затем и четырьмя дюзами, что улучшало распыление топлива. Однако форсунки были запараллелеными и срабатывали одновременно. Датчик абсолютного давления уступил место датчику объемного расхода воздуха ДОРВ (VAF, Volume Airflow Sensor), в остальном система повторяла моновпрыск, за исключением того, что коммутатор переехал в блок управления двигателем.

ДОРВ

Датчик положения дроссельной заслонки был кастрированным, и по природе был выключателем на три положения - холостой ход, частичная нагрузка, полная нагрузка.

Третьим этапом были системы с попарно-параллельным впрыском, где форсунки группировались попарно или в две группы по три на 6 цилиндрах. Некоторые версии оснащались датчиками детонации, которые помогали вовремя распознать детонацию и сделать откат опережения угла зажигания. Датчик положения дросселя стал нормальным, резистивным. Датчик кислорода обзавелся подогревом и был перенесен в конец приемной трубы. Схемотехника блока стала новее и быстрее. Пример такой системы - Bosch Motronic 1.5

Далее все стало серьезнее, появился фазированный впрыск. То есть управление форсунками происходило индивидуально для каждого цилиндра, распределитель уступил место модулю зажигания с двумя или тремя катушками, ДОРВ уступил место более совершенному ДМРВ (MAF Mass Air Flow sensor) или датчик массового расхода воздуха с датчиком температуры впускного воздуха. Смесь то у нас считается в массовом соотношении, поэтому данные об объеме были не совсем актуальными, плюс ДМРВ не мешает воздушному потоку. Появился датчик фаз, по которому ЭБУ вычислял рабочий такт в первом цилиндре, это необходимо для фазированного впрыска. При выходе из строя ДПРВ, ЭБУ переходил на попарно-параллельный впрыск с соответствующей ошибкой. Эти системы сделали настоящий рывок и такой ее представитель, как Bosch Motronis 2.8, был лицензирован, обозван Январем 5.1-41, и еще долго колесил по нашим дорогам в чреве лад, а тюнингерам пришелся по душе за гибкость настроек. Такие системы позволили весьма точно управлять двигателем, и вплотную приблизились по возможностям к современным системам.

Систем впрыска на самом деле было великое множество, у каждого свои, но общие принципы были одни и те-же.

И снова подкрался лимит. Продолжение на следующей неделе. Надеюсь, вам все еще интересно. До встречи!