К джетроник мерседес принцип работы
Система впрыска L-Jetronic ( рис. 1 ) – это управляемая электроникой система многоточечного (распределенного) прерывистого впрыска топлива. Была разработана в конце 70-х годов прошлого столетия, как более технологичная и безотказная альтернатива механической системе K-Jetronic.
Сокращеное словосочетание происходит от немецкого "Luftmasse" - воздушная масса
Главные отличия системы L-Jetronic от системы K-Jetronic следующие:
- отсутствие дозатора-распределителя и регулятора управляющего давления;
- электромагнитное управление пусковой и рабочими форсунками;
- наличие электронного блока управления (ЭБУ).
Поскольку отсутствует дозатор-распределитель, существенно изменена конструкция расходомера воздуха. В системах L-Jetronic примерно в 2 раза меньше давление топлива в системе и возможно отсутствие накопителя (гидроаккумулятора) бензина.
Система впрыска L-Jetronic является более совершенной в сравнении с системой K-Jetronic, повышающая экономичность двигателя, снижающая токсичность отработавших газов, улучшающая динамику автомобиля.
Система впрыска L-Jetronic работает следующим образом. Топливный электронасос 5 забирает топливо из бака 1 и подает его под давлением 0,25 МПа через фильтр тонкой очистки 6 к распределительной магистрали 4, соединенной шлангами с рабочими форсунками 3 цилиндров двигателя.
Установленный с торца распределительной магистрали 4 регулятор 2 осуществляет слив излишнего топлива в бак. Этим обеспечивается циркуляция топлива в системе и исключается образование паровых пробок.
Количество впрыскиваемого топлива определяется электронным блоком управления 12 в зависимости от температуры, давления и объема поступающего воздуха, частоты вращения коленчатого вала и нагрузки двигателя, температуры охлаждающей жидкости.
Основным параметром , определяющим дозировку топлива, является объем всасываемого в цилиндры воздуха, измеряемый расходомером воздуха. Поступающий воздушный поток, преодолевая натяжение пружины, отклоняет напорную измерительную заслонку расходомера воздуха на определенный угол, который преобразуется в электрическое напряжение посредством потенциометра.
Соответствующий электрический сигнал передается на блок электронного управления, который определяет необходимое количество топлива в данный момент работы двигателя и выдает на электромагнитные клапаны рабочих форсунок импульсы времени подачи топлива.
Независимо от положения впускных клапанов форсунки впрыскивают топливо за один или два оборота коленчатого вала двигателя (за цикл или за два такта). Если впускной клапан в момент впрыска закрыт, топливо накапливается перед клапаном и поступает в цилиндр при его следующем открытии одновременно с воздухом.
Клапан добавочного воздуха 19, установленный в воздушном канале, выполненном параллельно дроссельной заслонке, подводит к двигателю добавочный воздух при холодном пуске и прогреве двигателя, что приводит к увеличению частоты вращения коленчатого вала.
Для ускорения прогрева используют повышенную частоту вращения на холостом ходу (более 1000 об/мин).
Для облегчения пуска холодного двигателя применяется электромагнитная пусковая форсунка 21, продолжительность открытия которой изменяется в зависимости от температуры охлаждающей жидкости посредством термореле 9.
Величина необходимой в данный момент времени дозы топлива вычисляется электронным блоком управления в зависимости от массы всасываемого воздуха (объем, температура, давление), температуры двигателя и режима его работы. Объем проходящего воздуха полностью определяется положением дроссельной заслонки (нагрузкой двигателя).
Объем (масса) воздуха измеряется расходомером, который не учитывает только воздух, проходящий через дополнительный канал и используемый для регулирования содержания оксида углерода в отработавших газах. О тепловом режиме двигателя дает информацию датчик температуры охлаждающей жидкости.
В системе L-Jetronic учитывается, что плотность холодного воздуха выше плотности теплого. Чем выше температура засасываемого воздуха, тем хуже наполнение цилиндров двигателя при постоянном положении дроссельной заслонки.
Температура поступающего воздуха изменяется не только с изменением температуры окружающей среды, но и с изменением температуры в подкапотном пространстве. Нормальная температура в подкапотном пространстве примерно 50 ˚С.
Информация о температуре воздуха поступает от датчика, встроенного в расходомер воздуха, в электронный блок управления (ЭБУ), определяющий дозу впрыскиваемого электромагнитными форсунками топлива.
На некоторых автомобилях устанавливают, кроме того, высотный корректор, который информирует электронный блок управления о наружном атмосферном давлении. Бόльшую часть времени двигатель работает в режиме частичных нагрузок, поэтому программа, заложенная в ЭБУ, обеспечивает минимально возможный расход топлива при допустимой концентрации вредных веществ в отработавших газах.
Обогащение смеси происходит при холодном пуске, прогреве, холостом ходе, ускорении движения, полной нагрузке. На всех перечисленных режимах, кроме режима полной нагрузки излишек топлива необходим для устойчивой работы двигателя: при холодном пуске – для большего количества легкоиспаряющихся фракций; при холостом ходе – для увеличения наполнения цилиндров в связи с большим количеством остаточных газов.
При полной нагрузке излишек топлива необходим для охлаждения двигателя за счет испарения части бензина.
Расходомер воздуха системы L-Jetronic работает следующим образом.
Воздушный поток действует на измерительную заслонку прямоугольной формы. Заслонка закреплена на оси в специальном канале, который с помощью потенциометра преобразует поворот заслонки в напряжение, пропорциональное расходу воздуха.
Потенциометр представляет собой, как правило, цепочку сопротивлений, включенных параллельно контактной дорожке. Действие воздушного потока на измерительную заслонку уравновешивается пружиной.
Для гашения колебаний, вызванных пульсациями воздушного потока и динамическими воздействиями, характерными для автомобиля, особенно на плохих дорогах, в расходомере имеется демпфер со специальной пластиной. Пластина выполнена как единое целое с измерительной заслонкой. Резкие перемещения измерительной заслонки становятся невозможными из-за действии на пластину усилия воздуха, сжимаемого в демпферной камере.
На входе в расходомер встроен датчик температуры поступающего воздуха, а в верхней части расходомера расположен обводной канал с винтом качества (состава) смеси.
Модернизации системы L-Jetronic
Система впрыска L-Jetronic пережила несколько модернизаций и оказалась работоспособной вплоть до уровня экологических требований EURO-III включительно.
Тем не менее, постепенно она была заменена более совершенными системами впрыска, в том числе работающими на основе информации от датчиков массового расхода воздуха.
Первой модернизацией системы L-Jetronic является система впрыска LE-Jetronic (LE-J), в которой изменена в основном электрическая схема электронного блока управления, при этом число контактов в разъеме сокращено с 35 до 25.
Система LE-2J отличается от системы LE-J улучшенной системой пуска и сокращенной подачей топлива.
Система LE-3J работает на основе цифрового кода и с электронным блоком, объединенным с расходомером воздуха.
Система LE-4J отличается от системы LE-3J отсутствием пусковой форсунки, термореле и клапана добавочного воздуха.
Система LH-Jetronic отличается от системы LE-Jetronic главным образом измерителем расхода воздуха и также представляет собой систему прерывистого впрыска топлива низкого давления, в которой электронный блок управления (цифровая микроЭВМ) приводит соотношения воздуха и топлива в соответствие с нагрузкой и частотой вращения коленчатого вала двигателя.
Система КЕ-Джетроник ⭐ является модификацией системы К-Джетроник и представлена на рисунке. В своей основе она повторяет конструкцию базовой системы К-Джетроник и не отличается от нее принципом базового дозирования топлива (прогретый двигатель, установившиеся режимы, плавные ускорения).
Рис. Система впрыска КЕ-Джетроник:
1 – рабочая форсунка; 2 – пусковая форсунка; 3 – дозатор-распределитель; 4 – электрогидравлический регулятор давления; 5 – термовременной выключатель; 6 – датчик температуры; 7 – выключатель дроссельной заслонки; 8 – клапан дополнительной подачи воздуха; 9 – напорный диск; 10 – винт регулировки состава смеси; 11 – потенциометр; 12 – регулятор давления топлива; 13 – электронный блок управления; 14 – накопитель топлива; 15 – топливный фильтр; 16 – топливный насос; 17 – топливный бак
Коррекция состава смеси на остальных режимах отличается от применяемого в базовой системе К-Джетроник принципа изменения давления на верхнюю часть плунжера. В системе КЕ-Джетроник давление на верхнюю часть плунжера постоянно и равно системному (обычно 5…6 кгс/см2). Коррекция состава смеси осуществляется посредством изменения перепада давления на дозирующих отверстиях за счет изменения давления в нижних камерах дозатора-распределителя. Количество топлива, поступающего в нижние камеры, определяется положением металлической мембраны так называемого электрогидравлического регулятора давления.
Электрогидравлический регулятор давления представляет собой корпус, прикрепляемый к дозатору-распределителю.
Рис. Электрогидравлический регулятор давления:
1 – жиклер; 2 – пластина; 3 – катушка; 4 – полюс магнита; 5 – вход топлива; 6 – регулировочный винт
Внутри корпуса располагается пластина с закрепленным на ней магнитопроводом. Пластина может перемещаться в результате воздействия на нее магнитного поля катушки установленной на магнитопроводах. В зависимости от силы тока поступающего в обмотку катушки и, следовательно, создаваемого при этом магнитного поля, пластина в большей или меньшей степени может перекрывать жиклер подачи топлива из системы, что в свою очередь приводит к изменению давления в нижней части камеры.
Сила тока поступающая в обмотку электрогидравлического регулятора зависит от сигналов ряда датчиков: датчика температуры 6, датчика выключателя дроссельной заслонки 7, потенциометра 11 рычага напорного диска и в отдельных системах датчика λ-зонда.
В зависимости от сигналов датчиков в обмотку электрогидравлического регулятора поступает ток различной силы от электронного блока управления 13.
Так как на работающем двигателе происходит непрерывное удаление топлива из нижних камер через калиброванное отверстие обратно в бензобак, давление в нижних камерах, а, следовательно, положение диафрагм дифференциальных клапанов и перепад давления на дозирующих отверстиях будет определяться количеством топлива, подаваемого в нижние камеры, т.е., в конечном итоге, положением мембраны.
При пуске холодного двигателя блок управления увеличивает значение тока регулятора до 80…120 мА, что приводит к уменьшению давления в нижних камерах, а следовательно к обогащению топливной смеси, за счет отклонения пластины электрогидравлического регулятора вправо.
Рис. Принцип работы электрогидравлического регулятора давления
Конкретное значение тока зависит только от сопротивления датчика температуры охлаждающей жидкости. Дополнительное обогащение смеси, так же как и в системе К-Джетроник, осуществляется за счет использования пусковой форсунки управляемой термовыключателем, аналогичным как и для системы К-Джетроник.
После запуска происходит быстрое уменьшение значения тока, протекающего по обмоткам регулятора, до 20…30 мА, а затем постепенное его уменьшение, адекватное времени, прошедшему после начала пуска и уменьшению сопротивления датчика температуры охлаждающей жидкости. Давление в нижних камерах возрастает, состав смеси приближается к нормальному, за счет отклонения пластины электрогидравлического регулятора влево. В некоторых системах для прекращения подачи топлива, например при движении накатом, давление в нижней части камеры может увеличиться настолько, что диафрагма полностью перекроет дозирующее отверстие и топливо к рабочим форсункам поступать не будет. При достижении двигателем температуры 60…80°С значение тока становится равным нулю и электрогидравлический регулятор практически не оказывает влияния на работу системы (за исключением систем с λ-регулированием).
Для улучшения динамических качеств автомобиля при движении на непрогретом двигателе в системе КЕ-Джетроник обеспечивается дополнительное обогащение смеси, зависящее от скорости открытия дроссельной заслонки, а точнее от скорости перемещения напорного диска расходомера. Это достигается кратковременным увеличением на 5…30 мА тока через обмотки электрогидравлического регулятора. Величина тока определяется блоком управления на основании величины сопротивления датчика температуры охлаждающей жидкости и скорости изменения выходного напряжения датчика положения напорного диска расходомера. Этот датчик представляет собой потенциометр и закрепляется на оси рычага напорного диска 11.
Переход на мощностной состав смеси при движении с полностью открытой дроссельной заслонкой также осуществляется увеличением тока регулятора, а разрешающим сигналом для блока является замыкание контактов полной нагрузки датчика выключателя дроссельной заслонки 7.
Электрогидравлический регулятор выполняет также функцию отсечки подачи топлива при торможении двигателем (режим принудительного холостого хода) и ограничении частоты вращения коленчатого вала. В обоих случаях блок управления изменяет полярность тока, подаваемого на регулятор. Диафрагма регулятора отклоняется вправо, давление топлива в нижних камерах возрастает, что приводит к закрытию дифференциальных клапанов и отсечке подачи топлива к форсункам.
Для стабилизации холостого хода и подачи дополнительного воздуха при пуске холодного двигателя в системах КЕ-Джетроник используется клапан дополнительной подачи воздуха.
Рис. Клапан дополнительной подачи воздуха (стабилизации холостого хода):
1 – вращающаяся заслонка; 2 – постоянный магнит; 3 – якорь с двумя обмотками
Клапан дополнительной подачи воздуха, представляет собой поворотную заслонку, связанную с якорем. Якорь состоит из двух обмоток, которые в зависимости от подаваемого напряжения создают магнитное поле, взаимодействующее с постоянными магнитами. Величину напряжения определяет блок управления на основании информации, поступающей от датчиков. При этом, в зависимости от подаваемого напряжения якорь вращается в ту или иную сторону, открывая или закрывая заслонку. Количество воздуха, поступаемого в цилиндры двигателя, минуя дроссельную заслонку, изменяется, что позволяет поддерживать более стабильную частоту вращения коленчатого вала двигателя.
Принцип работы клапана показан на рисунке.
Рис. Принцип работы клапана дополнительной подачи воздуха (стабилизации холостого хода):
а – увеличение частоты вращения коленчатого вала; б – снижение частоты вращения коленчатого вала
Если частота вращения коленчатого вала находится ниже или выше пределов заданных значений 800…900 об/мин блок управления изменяет интервалы подачи в якорные обмотки. При уменьшении частоты вращения ниже 800…900 об/мин интервалы подачи напряжения в первую обмотку уменьшаются, а во вторую увеличиваются, что приводит к повороту якоря в правую сторону и открытию клапана. Частота вращения коленчатого вала при этом увеличивается, вследствие увеличения подачи воздуха и более высокого положения плунжера, а значит увеличения подачи топлива к форсункам.
Если частота вращения коленчатого вала находится выше пределов заданных значений 800…900 об/мин блок управления увеличивает интервалы подачи напряжения в первую обмотку, а во вторую уменьшает, что приводит к повороту якоря в левую сторону и закрытию клапана. Частота вращения коленчатого вала при этом уменьшается, вследствие уменьшения подачи воздуха и более низкого положения плунжера, а значит уменьшения подачи топлива к форсункам.
Для каждого автолюбителя, техническое состояние автомобиля чрезвычайно важно. Конечно, современные машины тяжело сравнить с теми, которые ездили по дорогам еще 50 лет назад.
Технологии идут вперед, появляются новейшие усовершенствования, различные системы и девайсы, которые упрощают и улучшают взаимодействие водителя и автомобиля, а так же делают использование машины приятным, повышая ее надежность.
Одной из таких устройств по праву считается система впрыска L-Джетроник - одна из разновидностей распределенного впрыска. Она является одной из первых систем, в которых впрыск топлива управляется электронным способом. В нашей сегодняшней статье мы расскажем о системе: рассмотрим принцип ее работы, основные плюсы и минусы.
Как функционирует L-Jetronic: все сложное – очень просто
L-Джетроник – детище известной немецкой компании Bosch. Системы выпускаются с различной маркировкой, в зависимости от года изготовления система приобретает новейшие доработки.
Данная система устанавливается на бензиновых двигателях автомобилей. Ее основное отличие от карбюраторной системы заключается в том, что топливо принудительно впрыскивается в цилиндр или впускной коллектор.
Для этого используются форсунки, которая и осуществляет распыление под высоким давлением на топливо. Система L-Джетроник, как и прочие системы такого типа, называется инжекторной. Принцип ее работы заключается в следующем:
В каждый цилиндр силового агрегатора, при помощи форсунки впрыскивается топливо. Это система импульсной подачи топлива, которая регулируется электроникой. О ее работе мы подробнее расскажем ниже.
Преимущества L-Jetronic
Эта система имеет ряд преимуществ, которые не только позволят легче управляться с автомобилем, но и сэкономить расход топлива.
Рассмотрим некоторые плюсы L-Jetronic:
Значительное уменьшение расхода топлива на единицу пути.
В системе данного типа основным параметром, по которому определяется необходимое количество топлива, являются показания воздушного расходомера. На основании его показаний отмеряется необходимый объем воздуха, который при всасывании отклоняет заслонку датчика, чем оказывает давление на пружину, отклоняя ее под определенным углом.
Эти усилия преобразуются в электрические сигналы и отправляются на управляющий блок, в котором, в свою очередь, происходит расчет необходимого количества топлива, которое и впрыскивается через форсунку.
Более легкий пуск двигателя.
Особенно – в зимнее время года. Этому способствует специальная электромагнитная форсунка, время ее открытия находится в зависимости от того, какой температуры в данный момент времени охлаждающая жидкость.
Такая зависимость берется за исходные данные для расчета потому, что температура охлаждающей жидкости, по сути, это и есть температура двигателя. Во время запуска холодного двигателя, а дроссельная заслонка остается закрытой и воздуха для полноценной работы недостаточно.
Именно в этот момент, блок управления подает сигнал, который открывает клапан для дополнительной подачи воздуха. Воздух проходит сквозь впускной трубопровод, не затрагивая дроссельную заслонку. Именно это обеспечивает бесперебойную и стабильную работу двигателя в том числе в самые трескучие морозы.
Улучшение характеристик мощности двигателя автомобиля, а результат – увеличение возможностей управления.
Водители, в машинах которых установлена L-Джетроник, не должны самостоятельно регулировать работу системы впрыска. Электронная система L-Джетроник выполняет настройку самостоятельно, исходя из данных, которые получает от датчиков кислорода.
Система позволяет сократить выбросы вредных веществ, которые образовываются в момент сгорания топлива, чем помогает повысить экологичность.
Все эти характеристики говорят сами за себя. И оспорить удобство, простоту и экономичность системы L-Джетроник достаточно сложно. Она, в отличии от карбюраторной, отвечает всем современным требованиям, особенно тем, которые относятся к экологии.
Основные минусы системы L-Jetronic
К минусам системы L-Джетроник, как и к минусам систем подобного типа, традиционно относят следующее:
Для гарантии непрерывного впрыска воздушно-бензиновой смеси в рабочие цилиндры ДВС, вне зависимости от позиционирования автомобиля относительно линии горизонта, в недрах конструкторских бюро была создана механистическая система распределенного впрыска. Ее название – K-Jetronic.
Изначально данная концепция рассматривалась как замена стремительно устаревающему карбюраторному впрыску и в базе своей имела достаточно сложную организацию, в состав которой были вписаны несколько ключевых компонентов.
Устройство системы K-jetronic
- Традиционной дроссельной заслонкой;
- Воздушным расходомером;
- Топливным дозатором-распределителем;
- Регулятором, управляющим давлением;
- Пусковой форсункой;
- Впрыскивающими форсунками;
- Термическим реле;
- Клапаном добавочного воздуха.
Назначение дроссельной заслонки, которая управляется с помощью механического привода, связывающего ее с педалью акселератора (газа), заключается в регулировании подачи объема воздуха, идущего на образование рабочей топливной смеси.
При помощи воздушного расходомера осуществляется замер порций воздуха, отмеряемых за счет пропорционального смещения напорного диска, соединенного системой из двух рычагов с поршнем дозаторного распределителя.
После открывания заслонки дросселя во впускной коллектор поступает ограниченный объем воздуха, смещающий нагнетательный (напорный) диск, зафиксированный на рычаге. На этом же рычаге, через ось, закреплен упорный рычаг поршня распределения топлива, роликом опирающийся на поршень и имеющий на своем конце винт регулирования качества подготавливаемой к впрыску смеси.
Распределительный дозатор служит для реализации перераспределения полученной смеси топлива с воздухом по форсункам при разнообразных двигательных нагрузках. Поскольку снизу на поршень оказывается воздействие со стороны рычага напорного диска, а сверху – давление, создаваемое в регуляторе управляющего давления, согласующим результатом этих воздействий оказывается подготовка топливно-воздушной смеси в стехиометрическом соотношении (1 к 14.7), необходимом для качественной работы катализатора. Следствием использования такого конструкционного решения оказывается увеличенный срок его службы.
Вместе с тем регулятор, управляющий давлением, служит для сохранения в системе неизменного по своей величине давления топлива. Он создает необходимые условия для поддержания подпорного давления на верхушке плунжера, вследствие чего создаются предпосылки для формирования обогащенной, либо обедненной воздушно-топливной смеси. Что, в свою очередь, гарантирует безотказную работу двигателя в различных режимах, в частности:
- при его холодном запуске;
- при прогреве в режиме холостого хода;
- при пиковой нагрузке.
Чтобы добиться беспроблемного запуска двигателя в условиях пониженных наружных температур (менее 10 °C), система K-Jetronic содержит два конструкционных элемента: пусковую форсунку и клапан добавочного воздуха.
Благодаря наличию форсунки пуска, когда двигатель только запускается или работает в режиме прогрева на холостых оборотах, осуществляется подача дополнительной порции топлива во впускной коллектор двигателя. Работает эта форсунка в паре с термическим реле, которое исполняет ее управляющую роль.
Термореле монтируется на блоке цилиндров силового агрегата и служит для контроля температуры охлаждающей жидкости, циркулирующей по его рубашке. Как понятно из вышесказанного, при низкой температуре окружающего воздуха, реле подает сигнал на пусковую форсунку. При достижении запрограммированного уровня температуры охлаждающей жидкости форсунка прекращает свою работу.
Для того, чтобы обеспечить постоянную подачу топлива под давлением, используются индивидуальные для каждого цилиндра форсунки впрыска.
Клапан добавочного воздуха служит для подачи дополнительной воздушной порции, когда осуществляется запуск мотора без задействования дроссельной заслонки. При холодном двигателе клапан полностью открыт, как только мотор начинает прогреваться, клапан, под воздействием биметаллической пластины, связанной с клапанной диафрагмой, постепенно прикрывается вплоть до полного перекрытия подачи воздуха.
В качестве регулировочных инструментов холостого хода завод-производитель силовой установки использует специальные регулировочные винты:
- Первый из них используется для установки частоты вращения коленчатого вала при холостом ходе;
- Второй – для регулирования качественных характеристик смеси, влияющих на концентрацию в выхлопе угарного газа.
Принцип работы K-jetronic
Нажатие на педаль акселератора активирует дроссельную заслонку, которая открывается. Воздух, поступающий через заслонку, воздействует на напорный диск воздушного расходомера. Диск при этом смещается, что обеспечивает движение плунжера дозатора-распределителя.
Под неизменным давлением, которое гарантируется наличием в системе регулятора давления, топливо подается к распределительному дозатору. Через кинематическую связь плунжера дозатора и диска воздушного расходомера осуществляется регулировка давления топливной смеси, поступающей в форсунки.
При постоянстве диаметра каналов впрыска форсунок, объем подаваемого топлива зависит от давления, развиваемого на входе в форсунки. Топливная дозировка реализована через синхронизированную работу воздушного расходомера и топливного дозатора и напрямую связана с режимом работы силового агрегата.
Увеличение оборотов двигателя в момент пуска и при работе в режиме холостого хода обеспечивается за счет подачи дополнительной порции воздуха, проходящего во впускной коллектор через специальный клапан (доп. подачи воздуха), и одновременно с воздухом подается и дополнительная порция топлива. За подачу топлива отвечает пусковая форсунка.
Недостатки системы впрыска K-jetronic
На практике система K-Jetronic продемонстрировала изменение параметров создаваемой смеси. Ведь, несмотря на то, что ее разработчики рассчитывали на получение стабильных результатов, на деле происходило не только загрязнение, но и износ взаимодействующих пар конструкции, что дисгармонично сказывалось на конечных параметрах системы в целом.
При изнашивании цилиндро-поршневой группы возрастал объем картерных газов, которые стало необходимым дожигать, а образование продуктов сгорания, оседающих в системе, приводило к сужению сечений загрязняющегося со временем впускного коллектора.
В итоге поступающее в цилиндр количество воздуха также сокращалось и прекращало соответствовать заветному соотношению 1 к 14.7. Помимо этого не оставались в своей первозданности и форсунки. Постепенное засорение выпускных каналов (отверстий) в определенный момент времени становилось вне допустимых норм, и приводило к чрезмерному обеднению смеси.
Читайте также: