Закрыть

Документация по обслуживанию, диагностике и ремонту автомобилей VW 90-х годов выпуска.
Фотоотчеты и советы по диагностике и ремонту двигателя, элементов системы Bocsh Mono-Motronic и т.д.

Система впрыска топлива Mono-Motronic


(Д. Соснин)


Система Mono-Motronic представляет собой комплексную систему управления бензиновым двигателем для легковых автомобилей среднего потребительского класса. В ее состав входят компоненты электроискрового зажигания и центрального одноточечного впрыска топлива.


Как только в различные системы управления автомобильным двигателем стали внедрять электронную автоматику, сразу стало ясно, что многие функции этих систем одинаковые. Например, для нормального функционирования системы зажигания требуется постоянно определять частоту вращения и нагрузку двигателя. Но то же самое необходимо определять и при работе системы впрыска. Функцию определения частоты вращения двигателя выполняет датчик Холла или любой другой бесконтактный электроимпульсный датчик. Тауким образом, датчик частоты вращения становится общим для двух электронных систем автоматического управления на двигателе. Очевидно, что создавать две одинаковые системы управления нецелесообразно. Проще и дешевле все функции управления двигателем свести в единую систему. Так на автомобильных двигателях появились ЭСАУ - комплексные электронные системы автоматического управления*.


* Фирма Bosch выпускает универсальные блоки управления (ЭБУ) для ЭСАУ двигателем под общим названием "Авторегулятор Motronic". Такие ЭБУ обеспечивают работу любой системы впрыска (K, KE, Mono, L) совместно с электронно-цифровой системой зажигания.


Система Mono-Motronic, функциональная схема которой показана на рис. 1, является типичным представителем ЭСАУ для двигателей легковых автомобилей не выше среднего потребительского класса.


Как видно из рисунка, в эту систему интегрированы функции двух систем управления - системы зажигания и системы моновпрыска топлива. Поэтому второе слово в названии системы - Motronic (от MOnoelecTRONIC - единое электронное управление) - символизирует тот факт, что электронный блок 27 выполнен в виде моноблока для двух систем управления. Система разработала фирмой NOSCH на основе системы впрыска Mono-Jetronic и системы зажигания (TSZ). Начиная с 1978 года, система Mono-Motronic устанавливается на тех же легковых автомобилях, что и система Mono-Jetronic.


По принципу действия система Mono-Motronic мало чем отличается от своих прототипов. Главный функциональный блок - центральный впрыскивающий узел 8, который подробно описан в [1], в обеих системах один и тот же. Но в компонентном составе систем есть принципиальные отличия. Если система оборудована механическим датчиком-распределителем, то теперь он не содержит вакуумного регулятора, функции которого выполняет датчик 14 положения дроссельной заслонки.


Но чаще в системе Mono-Motronic датчик-распределитель отсутствует, а его функции выполняют два ноывх устройства: индуктивный датчик коленвала 25 и многоканальный модуль зажигания 26. Контроллер 27 системы Mono-Motronic помещен в такой же защитный кожух, как и система Mono-Jetronic. Внешнее отличие контроллеров сводится к различию соединительных разъемов по числу выводов: в Mono-Motronic 35 выводов, а в Mono-Jetronic - 32.


Наиболее существенным является отличие в подсистемах топливоподачи. Так, система впрыска в Mono-Motronic (для а/м с ДВС объемом до 1,6л) оборудована подсистемой дополнительной подкачки бензина. В бензобаке 1 установлен вспомогательный подкачивающий электробензонасос 2 (см. рис. 1). Этот насос обеспечивает давление 0,25 бара и прокачивает около 65 л в час (при напряжении 12 В и токе 2А). Второй (основной) электробензонасос 3 расположен под днищем автомобиля рядом с бензобаком. Этот насос потребляет ток 5 А при напряжении 12 В и создает рабочее давление в прямой топливоподающей магистрали 1,2...1,5 бар (производительностью 80 л/ч).



Рис. 1
Функциональная схема системы Mono-Motronic
 
Рис. 2
Подсистема топливного питания Mono-Motronic

Несколько измененная подсистема топливного питания (рис. 2) оборудована двумя электробензонасосами 4 и 12, а также двумя топливными фильтрами 10 и 13, один из которых (10) используется как резервная емкость (200 мл). Назначение резервной емкости - обеспечивать топливом систему впрыска при значительном боковом крене автомобиля (более 40*) и при прохождении поворотов на большой скорости. Интересно отметить, что обратный слив топлива производится не прямо в бензобак, а через резервную емкость 10. Этим обеспечивается снижение нагрузки на подкачивающий бензонасос 4 и уменьшение потребляемого им тока.


На автомобилях с вертикальным бензобаком (например, на Audi-80) подкачивающий насос и второй фильтр с резервной емкостью не применяются.


На автомобилях с мощным двигателем (объемом более 1,8л) в бензобак устанавливается универсальный бензонапорный узел (БНУ), а подсистема топливоподачи собирается по схеме, показанной на рис. 2, но без резервной емкости 10 и с прямым сливом бензина в бензобак. Начиная с 1989 г., такой подсистемой оборудуются а/м VW Corrado G60, а с 1992 года - Audi серии A.


На рис. 3 показан бензонапорный узел в разрезе. Корпус 4 БНУ является гидроаккумулятором 7 с емкостью 600 мл. На его боковую наружную поверхность установлен датчик 10 уровня топлива с поплавком 27. Крепится корпус БНУ к днищу 1 бензобака с помощью специального поворотного затвора 2. С прямым 14 и обратным 15 бензоштуцерами бензоподающий узел соединен через герметичную крышку - платформу 13 посредством шлангов 12 и 18 из бензостойкой резины. Внутри корпуса БНУ смонтированы два бензонасоса с приводом от общего электродвигателя 21. Первый подкачивающий насос 5 лопастной, а основной 6 - шестеренчатый (с внутренним зацеплением зубьев). Производительность основного насоса при работе с системой Mono-Motronic 80 л/ч, давление 1,2...1,5 бар. Напряжение питания 12 В подается от бортсети по электропроводам 19. Ток потребления 5 А. Выходной канал 25 служит для вытеснения паровых и воздушных пробок, а также излишнего бензина из гидроаккумулятора. Как и в старых конструкциях 1-ступенчатых электробензонасосов (см. [2]), через электродвигатель прокачивается весь поток бензина.


Возможным отличием систем топливного питания современных легковых автомобилей является наличие в них подсистемы утилизации паров бензина с управлением от кислородного датчика. В старых моделях автомобилей без герметизации бензобака пассивные потери топлива (за счет испарения из бензобака и слабых уплотнений в других узлах системы питания) составляют 10...15% от общих выбросов вредных веществ в атмосферу. Бензобак современного легкового а/м обязательно герметизирован. Это требует установки в подсистему топливоподачи специальных средств защиты бензобака как от расширения парами бензина, так и от сжатия его стенок разрежением. Разрежение устраняется специальными воздушными клапанами на горловине бензобака, а пары бензина отводятся в специальный резервуар, наполненный активированным углем. Так организуется приточно-вытяжная вентиляция бензобака, работу которой можно пояснить на примере функционирования трехкомпонентного пневмоклапана ТПК.


Рис. 3. Универсальный бензонапорный узел (БНУ) Motronic


Рис. 4. Трехкомпонентный пневмоклапан горловины бензобака

В состав ТПК (рис. 4) входят три отдельных воздушных клапана: перепускной, атмосферный и гравитационный.


Пока давлениие Pn паров в бензобаке равно атмосферному (Pa = Pn), трехкомпонентный пневмоклапан закрыт (рис. 4,а).


Перепускной клапан срабатывает при излишнем давлении паров бензина в бензобаке. Это может быть следствием как высокой температуры воздуха в атмосфере, так и нагрева той части бензина, которая возвращается в бензобак по обратной магистрали от системы впрыска. При этом давление Pn паров в бензобаке выше атмосферного Pn>Pa (рис. 4,б), и подвижная платформа 7, преодолевая сопротивление пружины 9, приподнимается вверх и пары бензина перепускаются через штуцера 1 и 10 в угольный фильтр.


Если в бензобаке возникает разрежение (Pa>Pn, рис. 4,в), то платформа 7 под действием пружины 9 опускатеся вниз и плотно прижимает уплотнитель 11 к опоре 5. При этом вступает в работу атмосферный клапан. Эластичная шайба 6 атмосферного клапана под напором атмосферного давления прогибается вниз и воздух через жиклер 8, кольцевую щель 12 и далее через штуцер 1 поступает в бензобак.


Гравитационный клапан (рис. 4,г) предназначен для предотвращения утечки топлива из бензобака через пневмоклапан в угольный фильтр при большом крене автомобиля (более 40*) или при его опрокидывании во время аварии. Этот клапан содержит гравитационный каток 3 (металлический шарик), который свободно перекатывается внутри подвижной платформы 4. Сама платформа при наклоне автомобиля перемещается по наклонной плоскости 2, приподнимается вверх и перекрывает эластичным уплотнителем (конусным затвором) 13 перепускную кольцевую щель 12 к угольному фильтру (к штуцеру 10).



Рис. 5. Подсистема утилизации паров бензина из бензобака в системе Mono-Motronic

Подсистема утилизации паров бензина из бензобака, которая применяется в системе Mono-Motronic, показана на рис. 5.


Гранулы 14 активированного угля обладают свойством легко улавливать и удерживать частицы бензина и также легко их отдавать в подвижный поток 18 воздуха. Это свойство используется для накопления паров бензина из бензобака в угольном фильтре 16, пока двигатель не работает. При работе двигателя угольный фильтр продувается потоком 18 чистого всасываемого воздуха. При этом пары бензина покидают угольный фильтр и, попадая во впускной коллектор, несколько обогащают приготовленную центральным впрыскивающим узлом 1 ТВ-смесь. Чтобы обогащение происходило в нужное время, подсистема утилизации паров бензина оборудована запорно-тактовым клапаном 6, который обеспецивает перепуск паров бензина отдельными порциями на тех режимах работы двигателя, при которых датчик концентрации кислорода (ДКК) 10 указывает на необходимость обогащения ТВ-смеси. Как и все устройства с электронным управлением, запорно-тактовый клапан 6 подсистемы утилизации срабатывает от импульсных сигналов ЭБУ 11. Частота тактирования формируется в ЭБУ по сигналу от датчика концентрации кислорода 10 таким образом, что обогащение ТВ-смеси парами бензина не выходит за рамки допустимого значения для коэффициента α.


Последовательность работы подсистемы утилизации следующая.


Когда зажигание не включено, запорно-тактовый клапан 6 закрыт. Пары бензина 19 из бензобака под действием температурного расширения по резиновому шлангу 17 канализируются в угольный фильтр 16, где осаждаются на частицах 14 активированного угля. При включении зажигания на провод 15 подается напряжение 12 В, но запорно-тактовый клапан остается закрытым, так как с массой его разобщает закрытый транзистор в ЭБУ. Клапан открывается во время работы ДВС по сигналу от ЭБУ, когда системе впрыска потребуется обогащение ТВ-смеси. В это время пары бензина сдуваются с поверхности гранул 14 активированного угля атмосферным воздухом 18 во впускной коллектор по цепочке - шланг 7, открытый клапан 6, шланг 9 - начнут поступать в задроссельную зону центрального впрыскивающего узла 1 и далее во впускной коллектор и в цилиндры ДВС. Если же температура ДВС, которая измеряется датчиком 8 ДТД, ниже +60*С, то сигнал от ЭБУ на запорно-таквтовый клапан 6 не поступает, чем не допускается переобогащение ТВ-смеси. Таким образом, система утилизации паров бензина срабатывает на прогретом двигателе при форсированных режимах его работы. Аналогичная подсистема утилизации паров бензина применяется и в ранее описанной [1] системе Mono-Jetronic.


В системе Mono-Motronic стабилизация оборотов холостого хода с помощью электросервопривода дополнена функцией управления по углу опережения зажигания (УОЗ). Электросервопривод подсистемы стабилизации холостого хода включается в работу после замыкания контакта концевого выключателя. При этом если температура охлаждающей жидкости (ОЖ) в ДВС ниже -28*С, то толкатель сервопривода открывает дроссельную заслонку на 20 угловых градусов. После прогрева двигателя (Тд=85*С) исходное положение дроссельной заслонки на холостом ходу не превышает 3*С от положения полного закрытия. Отсюда ясно, что максимальное перемещение дроссельной заслонки с помощью сервопривода не превышает 17*С. Сервопривод срабатывает только тогда, когда частота вращения двигателя на холостом ходу отклоняется от номинальной на +-30мин-1. Для современных двигателей с утойчивой частотой вращения двигателя на холостом ходу не более 600 мин-1 этого недостаточно. Именно поэтому в системе Mono-Motronic применена подсистема стабилизации оборотов холостого хода по УОЗ. Она работает в интервале изменений угла +-12* от установившегося значения для номинальных оборотов холостого хода.


Скорость срабатывания такой подсистемы стабилизации очень высока. Частота вращения двигателя восстанавливается за 2-3 мс (что не превышает временного интервала между соседним вспышками в свече зажигания). Если бы такая же чувствительность была заложена в управление электросервоприводом, то ДВС стал бы работать неустойчиво с нарастанием и падением оборотов по пилообразному закону (что иногда имеет место на реальном двигателе при некоторых неисправностях в подсистеме стабилизации холостого хода).


Как уже отмечалось, контроллер системы Mono-Motronic включает в себя функции управления параметрами системы зажигания. Известно, что с увеличением оборотов двигателя зажигание становится более ранним. При увеличении нагрузки зажигание становится более поздним. Информация обо всех возможных текущих значениях угла опережения зажигания при изменении частоты вращения и нагрузки двигателя заложена в блоке постоянной памяти ЭБУ в виде эталонной трехмерной характеристики зажигания (см. [3]). В системе Mono-Motronic нагрузка двигателя определяется по сигналу от датчика положения дроссельной заслонки (дроссельного потенциометра), в некоторых можификациях системы - по датчику разрежения в задроссельной зоне впскного коллектора (датчик MAP).


В качестве датчика частоты вращения в системе Mono-Motronic для двигателей автомобилей среднего потребительского класса обычно используется датчик Холла в механическом датчике-распределителе. По сигналу датчика Холла с помощью ЭБУ корректируется УОЗ по каждому цилиндру в отдельности. Диапазон регулирования -50...+11 угловых градусов относительно верхней мертвой точки (ВМТ). Но есть системы, в которых частота вращения и угловое положение коленвала определяется не датчиком Холла на распределителе, а индуктивным датчиком с зубчатым диском на коленчатом вале двигателя.


Конструктивное исполнение компонентов системы зажигания может быть реализовано в двух вариантах. Первый вариант - с механическим датчиком-распределителем, когда сигнал о частоте вращения и положения коленвала формируется датчиком Холла, а распределение высоковольтного напряжения по свечам осуществляется механическим ротационным распределителем. В этом случае выходной каскад системы зажигания выполняется как самостоятельный конструктивный узел, в котором объединены воедино транзисторный компаратор и катушка зажигания.


Второй вариант - без датчика распределителя (см. рис. 1). Здесь частота вращения и положение коленвала фиксируются с помощью одного или двух индуктивных датчиков, расположенных у коленчатого вала (датчик 25 ДКВ), а распределение высокого напряжения по свечам статическое, с помощью многоканального модуля 26 зажигания и двухвыводных катушек зажигания 20. Индуктивные датчики (если их два) располагаются над роторным диском коленвала либо над зубцами венечной шестерни маховика двигателя. Если применяется роторный диск, то он может быть расположен как на переднем, так и на заднем торце вала двигателя. Ферромагнитные впадины роторного диска активируют магнитоэлектрическую систему датчика и он вырабатывает пик напряжения на каждую впадину. Один из датчиков ДКВ предназначен для определения частоты вращения (датчик ДОД), а другой - для фиксации момента начала отсчета угла опережения зажигания (датчик ДНО). Роторный диск имеет две дорожки впадин, а на маховике для датчика ДНО устанавливается специальный ферромагнитный штырёк.ентральный впрыскивающий узел 8, который подробно описан в [1], в обеих системах один и тот же. Но в компонентном составе систем есть принципиальные отличия. Если система оборудована механическим датчиком-распределителем, то теперь он не содержит вакуумного регулятора, функции которого выполняет датчик 14 положения дроссельной заслонки.


Но чаще в системе Mono-Motronic датчик-распределитель отсутствует, а его функции выполняют два ноывх устройства: индуктивный датчик коленвала 25 и многоканальный модуль зажигания 26. Контроллер 27 системы Mono-Motronic помещен в такой же защитный кожух, как и система Mono-Jetronic. Внешнее отличие контроллеров сводится к различию соединительных разъемов по числу выводов: в Mono-Motronic 35 выводов, а в Mono-Jetronic - 32.


Наиболее существенным является отличие в подсистемах топливоподачи. Так, система впрыска в Mono-Motronic (для а/м с ДВС объемом до 1,6л) оборудована подсистемой дополнительной подкачки бензина. В бензобаке 1 установлен вспомогательный подкачивающий электробензонасос 2 (см. рис. 1). Этот насос обеспечивает давление 0,25 бара и прокачивает около 65 л в час (при напряжении 12 В и токе 2А). Второй (основной) электробензонасос 3 расположен под днищем автомобиля рядом с бензобаком. Этот насос потребляет ток 5 А при напряжении 12 В и создает рабочее давление в прямой топливоподающей магистрали 1,2...1,5 бар (производительностью 80 л/ч).


Рис. 3. Универсальный бензонапорный узел (БНУ) Motronic

Рис. 4. Трехкомпонентный пневмоклапан горловины бензобака

В состав ТПК (рис. 4) входят три отдельных воздушных клапана: перепускной, атмосферный и гравитационный.


Пока давлениие Pn паров в бензобаке равно атмосферному (Pa = Pn), трехкомпонентный пневмоклапан закрыт (рис. 4,а).


Перепускной клапан срабатывает при излишнем давлении паров бенз


Если в бензобаке возникает разрежение (Pa>Pn, рис. 4,в), то платформа 7 под действием пружины 9 опускатеся вниз и плотно прижимает уплотнитель 11 к опоре 5. При этом вступает в работу атмосферный клапан. Эластичная шайба 6 атмосферного клапана под напором атмосферного давления прогибается вниз и воздух через жиклер 8, кольцевую щель 12 и далее через штуцер 1 поступает в бензобак.


Гравитационный клапан (рис. 4,г) предназначен для предотвращения утечки топлива из бензобака через пневмоклапан в угольный фильтр при большом крене автомобиля (более 40*) или при его опрокидывании во время аварии. Этот клапан содержит гравитационный каток 3 (металлический шарик), который свободно перекатывается внутри подвижной платформы 4. Сама платформа при наклоне автомобиля перемещается по наклонной плоскости 2, приподнимается вверх и перекрывает эластичным уплотнителем (конусным затвором) 13 перепускную кольцевую щель 12 к угольному фильтру (к штуцеру 10).


Рис. 5. Подсистема утилизации паров бензина из бензобака в системе Mono-Motronic

Подсистема утилизации паров бензина из бензобака, которая применяется в системе Mono-Motronic, показана на рис. 5.


Гранулы 14 активированного угля обладают свойством легко улавливать и удерживать частицы бензина и также легко их отдавать в подвижный поток 18 воздуха. Это свойство используется для накопления паров бензина из бензобака в угольном фильтре 16, пока двигатель не работает. При работе двигателя угольный фильтр продувается потоком 18 чистого всасываемого воздуха. При этом пары бензина покидают угольный фильтр и, попадая во впускной коллектор, несколько обогащают приготовленную центральным впрыскивающим узлом 1 ТВ-смесь. Чтобы обогащение происходило в нужное время, подсистема утилизации паров бензина оборудована запорно-тактовым клапаном 6, который обеспецивает перепуск паров бензина отдельными порциями на тех режимах работы двигателя, при которых датчик концентрации кислорода (ДКК) 10 указывает на необходимость обогащения ТВ-смеси. Как и все устройства с электронным управлением, запорно-тактовый клапан 6 подсистемы утилизации срабатывает от импульсных сигналов ЭБУ 11. Частота тактирования формируется в ЭБУ по сигналу от датчика концентрации кис


Последовательность работы подсистемы утилизации следующая.


Когда зажигание не включено, запорно-тактовый клапан 6 закрыт. Пары бензина 19 из бензобака под действием температурного расширения по резиновому шлангу 17 канализируются в угольный фильтр 16, где осаждаются на частицах 14 активированного угля. При включении зажигания на провод 15 подается напряжение 12 В, но запорно-тактовый клапан остается закрытым, так как с массой его разобщает закрытый транзистор в ЭБУ. Клапан открывается во время работы ДВС по сигналу от ЭБУ, когда системе впрыска потребуется обогащение ТВ-смеси. В это время пары бензина сдуваются с поверхности гранул 14 активированного угля атмосферным воздухом 18 во впускной коллектор по цепочке - шланг 7, открытый клапан 6, шланг 9 - начнут поступать в задроссельную зону центрального впрыскивающего узла 1 и далее во впускной коллектор и в цилиндры ДВС. Если же температура ДВС, которая измеряется датчиком 8 ДТД, ниже +60*С, то сигнал от ЭБУ на запорно-таквтовый клапан 6 не поступает, чем не допускается переобогащение ТВ-смеси. Таким образом, система утилизации паров бензина срабатывает на прогретом двигателе при форсированных режимах его работы. Аналогичная подсистема утилизации паров бензина применяется и в ранее описанной [1] системе Mono-Jet


В системе Mono-Motronic стабилизация оборотов холостого хода с помощью электросервопривода дополнена функцией управления по углу опережения зажигания (УОЗ). Электросервопривод подсистемы стабилизации холостого хода включается в работу после замыкания контакта концевого выключателя. При этом если температура охлаждающей жидкости (ОЖ) в ДВС ниже -28*С, то толкатель сервопривода открывает дроссельную заслонку на 20 угловых градусов. После прогрева двигателя (Тд=85*С) исходное положение дроссельной заслонки на холостом ходу не превышает 3*С от положения полного закрытия. Отсюда ясно, что максимальное перемещение дроссельной заслонки с помощью сервопривода не превышает 17*С. Сервопривод срабатывает только тогда, когда частота вращения двигателя на холостом ходу отклоняется от номинальной на +-30мин-1. Для современных двигателей с утойчивой частотой вращения двигателя на холостом ходу не более 600 мин-1 этого недостаточно. Именно поэтому в системе Mono-Motronic применена подсистема стабилизации оборотов холостого хода по УОЗ. Она работает в интервале изменений угла +-12* от установившегося значения для номинальных оборотов холостого хода.


 

www.golf3faq.ru

© golf3FAQ, 2014-2015