Подача повітря

Для двигуна з іскровим запалюванням, що працює на гомогенних сумішах, вирішальним фактором для створення крутного моменту, а тим самим і потужності, є кількість повітря на впуску. Тому, поряд із дозуванням палива, особливе значення мають системи, що впливають на наповнення циліндра зарядом суміші. Деякі з цих систем можуть впливати і на вміст інертних газів у заряді суміші, а разом з цим і на склад відпрацьованих газів.

Управління наповненням циліндрів зарядом повітря

Для згоряння палива необхідний кисень, який двигун отримує з повітря, що підводиться. У двигунів із зовнішнім приготуванням суміші (впорскування палива у впускний трубопровід), створюваний крутний момент безпосередньо залежить від маси повітря, що надходить. Повітряним потоком, що всмоктується в циліндри, і тим самим наповненням циліндра керує дросельна заслінка, що знаходиться у впускному трубопроводі.

Механічне управління дросельною заслінкою

У звичайних системах дросельна заслінка має механічний привід. Зміна положення педалі "газу" (акселератора) передається на дросельну заслінку через тросовий привід або систему тяг. Кутове положення дросельної заслінки впливає на площу поперечного перерізу відкритої частини впускного тракту, таким чином змінюється потік повітря, що надходить в циліндри, і тим самим крутний момент, що створюється двигуном.

Через більш високі втрати на тертя в холодному двигуні, йому необхідна більша кількість повітря і палива. Також підвищена потреба у повітрі з'являється при підключенні компресора кондиціонера, щоб компенсувати зниження потужності. Ця інформація передається блоку управління у вигляді електричних сигналів. Додаткова потреба в повітрі забезпечується або підключенням через механізм байпасної подачі повітря, яка забезпечує пропуск додаткових повітряних потоків в обхід дросельної заслінки, або шляхом використання електроприводної дросельної заслінки з встановленим мінімальним кутом повороту. Однак в обох випадках електронне регулювання подачею повітря відбувається в обмежених межах.

Електронне управління дросельною заслінкою

У системі електронного управління дросельною заслінкою (ETC - англ. Electronic Trottle Control) регулювання дросельною заслінкою здійснює електронний блок керування. Дросельна заслінка скомпонована з електроприводом (двигуном постійного струму) і датчиком кутового положення в один блок. Для керування цим блоком положення педалі акселератора визначається за допомогою датчика педалі акселератора. Відкриття дросельної заслінки, необхідне для виконання вимоги водія, розраховується блоком управління двигуном з урахуванням фактичного режиму роботи (частота обертання колінчастого валу, температура двигуна тощо) і перетворюється на керуючі сигнали приводу дросельної заслінки.

Датчик положення дросельної заслінки передає інформацію про фактичне положення дросельної заслінки, що уможливлює точну установку положення цієї заслінки відповідно до бажання водія.

Потенціометри датчика педалі акселератора і датчика положення дросельної заслінки продубльовані для забезпечення резерву і є складовими компонентами в системі ETC. У разі виникнення неполадок у частині системи, що визначає потужність двигуна, дросельна заслінка негайно займає певне положення (аварійний режим).

У сучасних системах керування роботою двигуна система ETC інтегрована в блок керування двигуном, який регулює момент запалювання, впорскування палива та різні додаткові функції. Спеціальний блок керування ETC у цих системах відсутній.

Система ETC дозволяє досягти більш оптимального складу суміші для забезпечення більш суворих вимог щодо зниження токсичності відпрацьованих газів.

Подача палива

У системі упорскування форсунки впорскують паливо у впускний трубопровід або безпосередньо в камеру згоряння. Для цього паливо має подаватися до форсунок під певним тиском.

Система подачі палива в основному містить такі компоненти:

• паливний бак;

• паливний насос із електроприводом;

• паливний фільтр;

• регулятор тиску палива;

• паливопроводи.

Паливний насос з електроприводом постійно подає паливо з бака через паливний фільтр до двигуна. Регулятор тиску палива забезпечує постійний тиск у системі паливоподачі. Цей тиск залежить від типу системи упорскування.

При упорскуванні у впускний трубопровід паливо, що подається паливним електронасосом, тече через розподільник палива (паливну рейку) до форсунок.

Для того щоб за будь-якого режиму роботи двигуна підтримувати необхідний тиск палива, кількість цього палива, поданого електронасосом, повинна перевищувати потребу в ньому двигуна. Надлишок палива направляється назад у паливний бак (виняток: системи з управлінням потреби у паливі). У старіших системах паливний електронасос перебував у паливопроводі поза паливним баком (послідовне з'єднання). У нових системах паливний електронасос вбудований у паливний бак. Він може інтегруватися у вигляді модуля разом з іншими вузлами (наприклад, із фільтром попереднього очищення палива з датчиком рівня палива).

Паливний насос з електроприводом починає працювати відразу при включенні вимикача запалювання, щоб забезпечити зростання тиску при запуску двигуна. Якщо двигун не запускається, приблизно через одну секунду насос знову відключається.

Тиск, який створює паливний електронасос, значною мірою не допускає утворення бульбашок пари в паливі. Інтегрований в насос зворотний клапан від'єднує паливну систему від паливного бака, не допускаючи повернення палива в паливний бак. Цей клапан ще деякий час підтримує тиск у системі після вимкнення паливного електронасоса, що перешкоджає утворенню бульбашок пари в паливній системі при підвищених температурах палива після вимкнення двигуна.

Стандартна система подачі палива

Паливний насос з електроприводом нагнітає паливо та створює тиск упорскування. Паливо з паливного бака надходить через паливний фільтр у магістраль високого тиску, а звідти у встановлений на двигуні розподільник палива (паливну рейку) з форсунками. Регулятор тиску, закріплений на паливній рейці, підтримує постійний перепад тиску за допомогою дозуючого отвору незалежно від навантаження двигуна (тиску у впускному трубопроводі).

Та кількість палива, якої двигун не потребує, тече назад у паливний бак через паливну рейку по зворотному трубопроводу, пов'язаному з регулятором тиску. Паливо, що подається назад на шляху від двигуна до паливного бака нагрівається. Це призводить до підвищення температури палива у паливному баку. Залежно від цієї температури утворюються пари палива. Для того щоб захистити навколишнє середовище, вони направляються для проміжного накопичення в резервуар з абсорбером (активоване вугілля) до того моменту, як вони через систему вентиляції паливного бака не будуть подаватися через впускний трубопровід у повітря, що всмоктується, і разом з ним в двигун (система уловлювання парів палива).

Система подачі палива без рециркуляції

У системі подачі палива без рециркуляції паливо у паливному баку нагрівається менше, ніж у стандартній системі. Завдяки цьому норми щодо граничної емісії парів палива в автомобілі виконуються легше.

Регулятор тиску знаходиться в паливному баку або поблизу нього. За рахунок цього стає непотрібним зворотний трубопровід від двигуна до паливного бака. Тільки паливо, що впорскується форсунками, подається до паливної рейки. Надлишкове паливо, що подається паливним електронасосом, одразу спрямовується в паливний бак без надходження до моторного відсіку. За інших однакових граничних умов температура палива в паливному баку, залежно від типу автомобіля, може знижуватися приблизно на 10°С і за рахунок цього зменшувати кількість палива, що випаровується, приблизно на одну третину.

Системи, керовані залежно від потреби у паливі

Інший шлях зниження температури палива у паливному баку та одночасно зниження витрати палива може досягатися шляхом використання системи, керованої залежно від потреби у паливі. При цьому паливним насосом подається тільки та кількість палива, яка може бути витрачена двигуном і при цьому встановлюється необхідний тиск палива. Механічний регулятор тиску не потрібен. Регулювання тиску здійснюється за допомогою замкнутого контуру керування в блоці керування двигуном із визначенням тиску датчиком низького тиску. Для регулювання кількості палива, що подається паливним насосом, його робоча напруга змінюється тактовим модулем, яким керує блок управління двигуном. Доповнює систему розвантажувальний клапан, який перешкоджає надмірному підвищенню тиску палива при його нагріванні, відсіканні палива при русі накатом та вимиканні двигуна.

Поряд з подальшим зниженням температури палива та зниженням його витрати на 0,1 л/100 км, для підвищення тиску палива в умовах запуску прогрітого двигуна або для розширення діапазону дозування впорскування палива через форсунки при використанні турбонаддуву може забезпечуватися змінний тиск. Далі з'являються помітно покращені можливості діагностики паливної системи у порівнянні з попередніми системами. Іншою перевагою є враховування тиску палива при розрахунку тривалості упорскування в блоці керування двигуном, особливо при зростанні тиску після пуску двигуна.