12.11.2024
Структурные схемы большинства систем регулирования подачи топлива, разрабатываемых и выпускаемых различными фирмами, имеют много общего. Все системы включают в себя электронное устройство формирования импульсов, представляющее собой широтно-импульсный модулятор, синхронизированный с двигателем. В этот модулятор вводится информация от датчиков, реагирующих на режимы и условия работы двигателя, которая обрабатывается в соответствующих блоках и определяет требуемую длительность импульса, поступающего на электромагнитные форсунки.
Ранее были изложены основные положения, определяющие выбор входных параметров системы регулирования топливоподачи. Наиболее распространенными параметрами, определяющими основную программу топливоподачи, являются разрежение (или абсолютное давление) во впускном тракте и частота вращения двигателя. Получение информации о текущей величине этих параметров осуществляется соответствующими датчиками.
На ранних стадиях развития систем регулирования топливоподачи в качестве датчиков разрежения (или абсолютного давления) использовались пневмоэлектрические реостатные датчики, преобразующие изменение давления в изменение напряжения или тока. Как правило, это достигалось перемещением движка потенциометра х помощью мембранного воспринимающего элемента датчика. Однако широкого применения потенциометрические датчики не нашли из-за недостаточной надежности. При эксплуатации двигателя на автомобиле давление во впускном тракте непрерывно изменяется за счет режимов работы двигателя, дорожных условий, нагрузки автомобиля и т. д. Кроме того, давление во впускном тракте является пульсирующей величиной, частота пульсаций которой кратна частоте вращения двигателя. Все это определяет высокие -требования к износоустойчивости узлов датчика, что не может быть обеспечено датчиками потенциометрического типа.
В настоящее время находят применение преимущественно бесконтактные датчики разрежения (или абсолютного давления), в которых перемещение воспринимающего органа приводит к изменению индуктивности исполнительного элемента. Эволюцию конструкции датчика такого типа можно рассмотреть на примере датчиков давления фирмы «Бош», изображенных на рис. 53. В качестве исполнительного элемента здесь используется импульсный трансформатор с изменяющимся в зависимости от давления магнитным сопротивлением цепи магнитопровода, что достигается за счет изменения взаимного расположения подвижного сердечника 1 относительно неподвижного ярма 2, внутри которого размещены обмотки трансформатора 3. Сердечник установлен на пружинных подвесах 7 и закреплен на латунном штоке 4. Воспринимающий элемент первоначального серийно выпускаемого варианта (рис. 53, а) представляет собой две вакуумированные анероидные коробки 6, к которым пружиной 9 поджимается шток сердечника. Внутренняя полость датчика соединяется дюритовым шлангом с задроссельным пространством впускной трубы через штуцер 10 с Клапаном 11 (рис. 53, б, в), предназначенным для сглаживания пульсаций давления. На установившихся режимах работы двигателя и на сбросах нагрузки клапан 11 закрыт и внутренняя полость датчика сообщается с впускной трубой только через калиброванное отверстие 12. При резком увеличении давления’ в.о впускной трубе клапан открывается, обеспечивая тем самым лучшее быстродействие датчика на режимах выхода двигателя под нагрузку. Все варианты датчиков, приведенные на рисунке, снабжены фрикционным демпфером 8 колебаний сердечника. Нуль-точка датчика, изображенного, на рис. 53, а, устанавливается посредством регулировочного винта 5. Характеристики изменения индуктивности этого датчика выбраны таким образом, что они обеспечивают работу двигателя на режимах частичных нагрузок с низкой токсичностью и приемлемой экономичностью. Перевод топливной аппаратуры на мощностные регулировки здесь осуществляется с помощью дополнительного датчика, представляющего -собой включатель с пневмоприводом, замыкающий свои контакты при разрежениях, близких к нулю.
При использовании датчика, схема которого изображена на рис. 53, б, не требуется введения дополнительных устройств в систему регулирования для перевода топливной аппаратуры на мощностные регулировки. Воспринимающий элемент этого датчика, кроме анероцдных коробок, содержит мембрану 14, реагирующую на перепад давления между атмосферой и внутренней полостью (за счет соединения полости, находящейся под мембраной, отверстием 15 с атмосферой). Перемещение мембраны, ограниченное упорами 13 и 16, вызывает изменение взаиморасположения сердечника и ярма. При разрежениях, близких к нулю, мембрана прижата к упору 16, что обеспечивает большее введение сердечника в ярмо, т. е. увеличивает индуктивность трансформатора. На глубоких разрежениях мембрана прижата к упору 13, что определяет регулировки топливной аппаратуры на режимах частичных нагрузок.
Модификация датчика давления, изображенного на рис. 53, в, учитывает необходимость введения коррекции по атмосферному давлению. Здесь вакуумирована только одна (верхняя) анероидная коробка, а нижняя 17 — соединена с атмосферой полым винтом 18 и реагирует на разрежение во впускной трубе. Защита внутренней полости коробки 17 от попадания инородных тел осуществляется сетчатым фильтром 19. Такое использование анероидных коробок позволяет при падении атмосферного давления корректировать топливоподачу до оптимальных значений.
Перевод на мощностные регулировки при использовании этого датчика требует введения в систему регулирования дополнительного устройства. Обычно для этой цели используется контактная пара, размещаемая на дроссельной заслонке и замыкающаяся при углах открытия, близких к полным.
Конструкция индуктивного датчика разрежения во впускном трубопроводе, разработанная ЦНИТА, представлена на рис. 54. В качестве воспринимающего органа используется резиновый сильфон 2 с тарированными пружинами 1 и 3. Исполнительным элементом является также импульсный трансформатор с изменяющейся в зависимости от разрежения индуктивностью. Магнитопровод трансформатора 4 броневого типа, с контрполюсом 7, что позволяет получать большую величину индуктивности, чем у датчиков фирмы «Бош». Подвижный сердечник 5 установлен на пружинных подвесах 9. В датчике размещается подстрочный резистор 8, подбором величины которого обеспечивается идентичная настройка датчиков, а также необходимое изменение настройки для двигателей различных типов. Установка нуль-точки датчика осуществляется при помощи резьбового соединения корпуса 6 магнитопровода с корпусом 10 воспринимающего элемента. В датчике не предусмотрено никаких устройств для перевода регулировок топливной аппаратуры на мощностные; это осуществляется соответствующими каскадами устройства формирования импульсов, обрабатывающими информацию о величине разрежения.
Для синхронизации работы двигателя и топливной аппаратуры в большинстве систем регулирования топливоподачи применяются контактные датчики оборотов, срабатывание контактов которых производится с помощью механического привода, от распределительного вала двигателя. В датчике оборотов фирмы «Бош», встроенном в прерыватель-распределитель системы зажигания, имеется две пары контактов, используемых для обеспечения работы’ системы на две группы электромагнитных форсунок. Возможно применение и одной пары контактов для одновременного впрыска всеми форсунками. Конструкция датчика оборотов ЦНИТА, устанавливаемого вместо применяемого при карбюраторном питании бензонасоса, приведена на рис. 55. Срабатывание контактов 6 этого датчика производится за счет перемещения штока 3 с роликом 4, прижатого пружиной 2 к кулачку распределительного вала. Для предотвращения попадания масла из картера двигателя на контакты используется разделительная диафрагма 1. Регулировка рабочего зазора между контактами осуществляется с помощью гаек 5 и 7, а также винтом с эксцентричной головкой 8 после того, как датчик установлен на двигатель.
Для учета влияния скоростных режимов на программу топливоподачи, как правило, не применяется никаких дополнительных датчиков.
Необходимые функциональные преобразования длительностей импульсов осуществляются специальными каскадами устройства формирования импульсов, обрабатывающими информацию о периоде следования синхроимпульсов, поступающих от датчика оборотов.
Для получения информации о режимах принудительного холостого хода (отключения подачи топлива) в системах регулирования подачи топлива применяются различные способы. Аппаратура впрыска ЦНИТА не содержит никаких дополнительных датчиков, вырабатывающих информацию об этих режимах. Отключение подачи здесь производится при разрежениях, более глубоких, чем разрежения холостого хода, что оценивается и реализуется устройством формирования импульсов. В системе регулирования подачи топлива фирма «Бош» применяет для этих целей специальный контактный датчик положения дроссельной заслонки, контакты которого замыкаются при углах открытия дросселя меньших, чем 4—5°.
Дополнительно в устройство формирования импульсов введены каскады, обрабатывающие информацию о скоростном режиме двигателя. Отключение подачи топлива производится только в том случае, когда контакты датчика замкнуты, а частота вращения двигателя выше заранее заданной, (обычно порядка 1500 об/мин). Включение подачи после выхода с режима принудительного холостого хода производится с некоторым гистерезисом по частоте вращения (150—200 об/мин), что обеспечивает отсутствие рывков во время движения автомобиля Форд. Ранние конструкции системы регулирования включали в себя специальный датчик отключения подачи с приводом от оси .дроссельной заслонки. Позже этот датчик был объединен в одном корпусе с датчиком обогащения состава смеси при резком открытии дроссельной заслонки (рис. 56).
Датчик угла поворота дроссельной заслонки последней конструкции (рис. 56, б), кроме перечисленных выше функций, вырабатывает информацию о переводе топливной аппаратуры на мощностные регулировки.
Датчики угла поворота дроссельной заслонки, изображенные на рис. 56, по сути дела, представляют собой достаточно сложные электромеханические коммутационные устройства со скользящими по ламелям токосъемниками в, приводимыми в действие от оси дросселя. В датчике, изображенном на рис. 56, а, сигнал о закрытом положении дроссельной заслонки (отключение подачи) вырабатываются контактной группой 5, срабатывающей от кулачка 4, размещенного на роторе датчика 3. В датчике последней конструкции (рис. 56, б) контактная группа, срабатывающая при малых углах открытия дросселя, исключена, а необходимая коммутация электрических цепей производится только на ламелях датчика.
Поворот дросселя вызывает скольжение токосъемника по выступам фигурной ламели 1, что приводит к формированию двадцати прямоугольных импульсов на угле открытия 60°. Частота следования этих импульсов определяется угловой скоростью поворота. Ротор датчика снабжен фрикционным устройством, обеспечивающим замыкание контактной группы 2 только при открытии дросселя. Последовательное включение этой контактной группы в цепь формирования импульсов обеспечивает необходимую избирательность датчика по направлению вращения. Импульсы, снимаемые с датчика при открытии дроссельной заслонки, являются запускающими для спусковой схемы, входящей в состав устройства формирования импульсов.
В некоторых системах регулирования подачи топлива сигналы для обогащения смеси при резком открытии дросселя снимаются с пневматического, датчика, схема которого изображена на рис. 57. Датчик реагирует на скорость изменения давления во впускном тракте. Внутренний объем датчика, ограниченный корпусом 2 и основанием 1, разделен диафрагмой 4 на две полости, сообщающиеся между собой калиброванным отверстием 7. В статическом состоянии давления в обеих полостях одинаковы, контакты 5 и 6 замкнуты усилием пружины 3. При резком увеличении давления во впускной трубе между полостями возникает перепад давления, создающий на диафрагме 4 усилие, достаточное для деформации пружины. Контакты 5 и 6 при этом размыкаются. Время разомкнутого состояния контактов, а также чувствительность датчика определяются объемом верхней полости, эффективной площадью диафрагмы, характеристиками пружины и проходным сечением калиброванного отверстия. Возможности повышения чувствительности такого датчика ограничены величиной пульсаций давления во впускном тракте, которые не должны приводить к ложным срабатываниям.
Для введения коррекции топливоподачи по тепловому состоянию двигателя и по температуре воздуха на входе во впускной трубопровод в подавляющем большинстве систем регулирования топливоподачи используются терморезисторы с соответствующими каскадами устройства формирования импульсов. Конструктивно датчики температуры обычно оформляются в виде герметичного патрона, в котором размещается терморезистор. Для улучшения теплопередачи вся внутренняя полость датчика заливается компаундом. Иногда терморезистор используется в качестве одного из элементов термореле времени, применяемого при запуске непрогретого двигателя. Датчик термореле времени конструкции ЦНИТА представлен на рис. 58. В корпусе 1 датчика кроме терморезистора 4 размещается электрический подогреватель 3, напряжение на обмотку которого подается одновременно с включением стартера двигателя. Терморезистор подключается к пороговой схеме устройства формирования импульсов, изменяющей свое состояние при определенной величине сопротивления терморезистора, т. е. при, определенной температуре его корпуса. Датчик погружается в жидкость системы охлаждения двигателя. Если двигатель прогрет, то пороговая схема не формирует сигнала для обогащения состава смеси при запуске двигателя. При пуске холодного двигателя сопротивление терморезистора таково, что пороговая схема находится в другом состоянии и происходит обогащение состава смеси. Во время работы стартера температура терморезистора увеличивается за счет нагрева от подогревателя и при достижении, пороговой температуры пусковое обогащение отключается. Характеристики такого термореле времени определяются теплопередачей от подогревателя к терморезистору, мощностью подогревателя и температурой жидкости в системе охлаждения. Требуемая настройка электрических параметров датчика производится соответствующим выбором величин сопротивлений терморезистора 4 и подстроенного резистора 2.
