"волге" — серийный впрыск

«ВОЛГЕ» — СЕРИЙНЫЙ ВПРЫСК

]

ТЕХНИКА

«ВОЛГЕ» — СЕРИЙНЫЙ ВПРЫСК

Все современные автомобили с бензиновыми двигателями оборудуют впрыском топлива с электронным управлением. Если под капотом — карбюратор или механический впрыск, то перед вами устаревшая модель. Отечественный автопром пока не мог похвастать серийными моторами с современной системой. Лишь на часть экспортных машин Волжского автозавода устанавливают впрыск фирмы «Дженерал моторс». И вот, наконец, на Заволжском моторном заводе начато серийное производство двигателя ЗМЗ-4062.10 для «Волги» — первого из отечественных, специально сконструированного для работы с впрыском.

Об этом техническом новшестве рассказывает один из его разработчиков — главный конструктор АО «ЭЛКАР» Александр ГИРЯВЕЦ.

Начать придется с того, какие причины вызвали появление систем впрыска, а затем и массовый переход к их применению. Коротко, главная причина — невозможность управлять составом рабочей смеси (бензина с воздухом) настолько гибко и точно, насколько требуют условия работы двигателя.

Эффективность процесса сгорания зависит от многих факторов. Важнейшие из них — соотношение количества топлива и воздуха, поступающих в цилиндры, то есть состав смеси, а также момент ее поджигания, который довольно сложным образом зависит от режима работы двигателя.

На первых автомобилях смесь готовил фитильный карбюратор. Один конец фитиля был погружен в бензин, другой находился на пути воздуха, который насыщался парами бензина. Состав смеси регулировали так: насыщенный бензином воздух разбавляли свежим. А управлял процессом сам водитель вручную.

Следующий шаг — хорошо знакомые автомобилистам карбюраторы с диффузором, поплавковой камерой и топливными жиклерами. Интересно, что карбюраторы обзавелись этими атрибутами уже к 1915 году, хотя и были попроще нынешних. Конструкторы десятилетиями трудились над тем, чтобы они точно дозировали соотношение топлива и воздуха, но решить проблему до конца не удалось. К тому же у карбюратора есть и другие недостатки: например, на испарение и подачу топлива расходуется энергия поступающего воздуха, что несколько уменьшает наполнение цилиндров и поэтому — мощность мотора.

Тогда для распыления топлива решили использовать внешние источники энергии — так появились механические системы впрыска. В них топливо подают насосом высокого давления. Наполнение цилиндров двигателя улучшилось, поэтому и мощность заметно увеличилась. Однако проблемы, связанные с управлением составом смеси, решить опять не удалось.

Лишь с появлением электронных систем управления рабочим процессом необходимый результат наконец-то был достигнут. Правда, не сразу, поскольку первые электронные системы, объединяющие приборы подачи топлива и зажигания, были, по сути, аналогом карбюратора, а также вакуумного и центробежного регуляторов зажигания. Теперь они стали комплексными — электроника позволила учесть почти все факторы, влияющие на рабочий процесс, сделать мотор более совершенным, улучшить его потребительские качества.

Что же дала современная система управления рабочим процессом водителю? Мощность двигателя (по сравнению с карбюраторным) увеличилась на 10–15%. Улучшился разгон, двигатель стал «эластичнее». Пустить его можно в любой мороз и сразу начать двигаться. При этом не требуется управлять «подсосом». Моторы стали расходовать меньше топлива, снизилась токсичность выхлопных газов.

Всеми этими качествами обладают новые «волговские» моторы. Как устроена отечественная серийная система впрыска? Так же, как все, она состоит из трех основных частей: датчиков, устройства для обработки информации и исполнительных механизмов. Рассмотрим каждую из этих частей подробнее.

Основа системы — микропроцессорный блок управления. Он получает от датчиков информацию о состоянии двигателя, обрабатывает ее и дает команды исполнительным устройствам. Блок работает по программам, которые в него заложили при изготовлении; иными словами, он знает, сколько подать топлива и когда его поджечь при любом режиме работы двигателя. Понятно, что конструкторы и испытатели получили эти данные многочисленными экспериментами в разных климатических условиях, во все времена года — специалисты называют процесс калибровкой. Длится он года два и требует непрерывной, кропотливой работы.

Блок управления для «Волги» называется МИКАС-5.4. Он создан российской фирмой ЭЛКАР на основе современной элементной базы и не уступает зарубежным аналогам.

Теперь о датчиках. Для работы системе необходима информация о расходе воздуха. Мы выбрали способ, когда значение расхода получают, используя датчик массового расхода воздуха во впускной системе. Подобный метод широко применяют и на зарубежных машинах. Другая группа датчиков регистрирует положение коленчатого и распределительного валов двигателя — их называют датчиками синхронизации. На основе этой информации блок управления определяет, в частности, моменты открытия форсунок, подающих топливо.

Сигналы о действиях водителя система получает от так называемого датчика положения дроссельной заслонки, напрямую связанного с педалью акселератора.

Важную роль для процесса сгорания играет тепловое состояние двигателя. Состав подаваемой смеси должен зависеть от того, прогрет мотор или нет, поэтому без датчика температуры охлаждающей жидкости не обойтись. Разумеется, он более точный, чем тот, который работает с указателем температуры на приборной доске.

Есть возможность укомплектовать систему и другими датчиками, например, скорости движения, включения кондиционера, электровентилятора, но они менее важны, чем перечисленные выше.

Управляют работой двигателя исполнительные механизмы. Топливо подают электромагнитные форсунки. В зависимости от их числа и расположения различают системы с центральным впрыском и с распределенным (когда форсунки смонтированы на впускном коллекторе у каждого цилиндра). Центральный впрыск унаследовал многие недостатки карбюратора, поэтому даже на малолитражках с двигателем рабочим объемом менее 1 л, которые обычно по конструкции довольно просты, их вытесняет распределенный впрыск. Итак, на двигателе ЗМЗ четыре форсунки — по числу цилиндров.

Другое важнейшее исполнительное устройство — регулятор добавочного воздуха. Он позволяет дозировать подачу воздуха независимо от положения дроссельной заслонки и предназначен для управления работой мотора на холостом ходу. Устройство также поддерживает повышенные обороты при прогреве, избавляя водителя от необходимости следить за этим. Отметим, что датчики и исполнительные устройства — немецкой фирмы «Бош», мирового лидера по производству систем впрыска. Отечественная промышленность пока такие только осваивает.

Системы зажигания моторов с впрыском отличаются от обычных тем, что за коммутацию катушки зажигания отвечает блок управления, а не контакты или датчик Холла. Это дает возможность изменять угол опережения зажигания по более сложному закону, чем в традиционных системах, тем самым оптимизируя работу мотора в самых разных режимах, в частности при появлении детонации. Теперь можно без опаски доехать до бензоколонки на низкооктановом бензине. Кстати, система — самообучающаяся.

Новейшие системы управления двигателем отвечают и за снижение токсичности, управляют кондиционером, вентилятором системы охлаждения и даже работой автоматической коробки передач. Конечно, такие конструкции недешевы.

Трудно представить себе эксплуатацию современного автомобиля без сервисной службы, оснащенной диагностическим оборудованием. Не исключение и «Волга» с впрыском. Поскольку ее система управления получает и анализирует информацию от датчиков, микропроцессорный блок может давать заключение об их работоспособности, а иногда и о состоянии двигателя. Для всех современных систем управления выпускают диагностические тестеры, которые используют на СТО. Создан такой тестер и ЭЛКАРом совместно с фирмой «Новые технологические системы» из Самары для двигателя ЗМЗ. Он позволяет быстро и точно определить неисправность, и если заменить картридж, то тестер можно использовать для диагностики впрыска системы «Дженерал моторс», устанавливаемой на двигателях ВАЗа.

Впрыск для «Волги» — не единственная разработка ЭЛКАРа. Мы работаем над системами управления двигателями других отечественных машин. Чтобы улучшить динамические показатели машины, подобные устройства можно устанавливать и на тюнинговые версии, причем не только на заводе, но и в мастерских, где доводят автомобили, готовят их к спортивным соревнованиям.

Под капотом «Волги» нет карбюратора.

Блок управления.

Под днищем, рядом с бензобаком — топливный насос высокого давления.

Если демонтировать крышку под панелью приборов у ног пассажира, можно увидеть блок управления системы.

Схема системы управления рабочим процессом двигателя: 1 — датчик температуры охлаждающей жидкости; 2 — датчик положения распредвала; 3 — двухвыводная катушка зажигания; 4 — электромагнитная форсунка; 5 — датчик температуры во впускном трубопроводе; 6 — регулятор давления топлива; 7 — фильтр бензина; 8 — электробензонасос;

9 — бензобак; 10 — датчик массового расхода воздуха; 11 — блок управления МИКАС; 12, 13, 14 — электромагнитные реле; 15 — замок зажигания; 16 — регулятор добавочного воздуха; 17 — датчик положения дроссельной заслонки; 18 — датчик детонации; 19 — датчик угловых импульсов.

Детали системы управления рабочим процессом.

Ошибка в тексте? Выделите её мышкой! И нажмите: Ctrl + Enter

Комментарии