Електронні системи подачі газу

Електронні системи подачі газувідрізняються зниженою витратою газу в порівнянні з системами попередніх поколінь. Крім того, при використанні такої системи динамічні характеристики автомобіля при роботі на газі максимально наближаються до тих же параметрів автомобіля, що працює на бензині. За принципом дії електронні системи подачі газунайбільш близькі до сучасних бензинових систем. Всі її елементи адаптовані для спільної роботи з сучасними бензиновими системами живлення. Базою для визначення блоком управління точної кількості газу, який подається через спеціальні газові форсунки безпосередньо до впускного клапана кожного циліндра, служать частота обертання колінчастого валу і абсолютний тиск у впускній трубі. Електронні системи подачі газу – це самонавчальні системи, яка відстежують, запам'ятовують і контролюють різні параметри двигуна.

Розглянемо будову та призначення деяких пристроїв електронної системи подачі газу італійської фірми Landi Renzo.

Електронний блок управління (ЕБУ) 2 аналізує склад відпрацьованих газів, одержуючи від лямбда-зонда (рис. 4.3) інформацію про повноту згорання газоповітряної суміші і, відповідно до одержаних даних, коректує подачу газу в двигун. ЕБУ використовує також сигнал датчика положення дросельної заслінки для збагачення суміші на перехідних режимах і відключення подачі газу на режимі гальмування двигуном. У сферу уваги ЕБУ входять сигнали датчиків абсолютного тиску у впускній трубі і частоти обертання колінчастого валу двигуна. Одержавши всю необхідну інформацію, ЕБУ визначає необхідну позицію відкриття дозуючого вузла і положення блокувального клапана.

Дозуючий вузол 3 по сигналах ЕБУ відкривається на певну величину, збільшуючи кількість газу при підвищенні частоти обертання колінчастого валу. І навпаки, при зменшенні частоти блокувальний клапан пристрою зменшує подачу газу для посилення ефекту гальмування двигуном і зменшення кількості шкідливих викидів.

Розподільник 4 подає газ в кожен циліндр двигуна через спеціальні форсунки, встановлені у впускній трубі поблизу впускних клапанів. Редуктор-випарник 5 оснащений датчиком температури теплоносія, що визначає момент перемикання живлення двигуна з бензину на газ. Двигун завжди пускають і прогрівають на бензині і як тільки запрограмована температура буде досягнута, ЭБУ переводить двигун на живлення газом.

Газ поступає з балона в редуктор-випарник 5, який встановлює величину тиску газу залежно від величини розрідження у впускній трубі. Далі газ поступає в дозуючий вузол 3, який по сигналу електронного блоку управління 2 миттєво визначає і видає необхідне для двигуна кількість газу, що поступає потім до розподільника 4.

Розподільник не тільки розділяє потік газу по циліндрах, але і підтримує на постійному рівні його оптимальний тиск в ділянці системи після дозуючого вузла. При збільшенні навантаження на двигун редуктор збільшує тиск газу на вході в дозуючий вузол, щоб гарантовано забезпечити подачу потрібного на цьому режимі об'єму газу, тоді як на виході з дозатора тиск залишається незмінним.

Розглянемо будову та призначення деяких пристроїв електронної системи подачі газу голландської компанії КOТЕС, яка розробила систему уприскування зрідженого нафтового газу МЕGI (Miltipoint Electronic Gas Injection). Схема з'єднань елементів системи показана на рис 4.4.

 

1 – БЕУ; 2 – діагностичний конвектор; 3 – перемикач виду палива; 4 – блок реле; 5 – електричний дозатор газу; 6 – датчик абсолютного тиску; 7 – редуктор-випаровувач; 8 – електромагнітний газовий клапан; 9 – блок-розподілювач газа; 10 – датчик положення дросельної заслонки; 11 – впускна труба; 12 – датчик положення колінвала; 13 - лямбда-зонд; 14 – випускний колектор; 15 – механічні форсунки

Рисунок 4.4 - Принципова схема електронної системи впорскування газу

 

У цій системі газ також подається через форсунки, розташовані в безпосередній близькості від впускних клапанів. Таким чином до мінімуму понижена можливість небажаного явища - заповнення впускної труби і дросельного вузла вибухонебезпечною газоповітряною сумішшю, що в системах попередніх поколінь було основною причиною вибуху при несправності в системі запалення. Подача газу (уприскування) здійснюється у випаровуваному вигляді.

Блок-розподільник газу 9, оснащений дозатором 5 з кроковим електродвигуном, управляється ЕБУ і забезпечує подачу газу у впускну трубу двигуна через форсунки, встановлені безпосередньо у впускних клапанів. Для підтримки стехіометричного складу газоповітряної суміші (16:1) по сигналах ЕБУ кроковий електродвигун дозатора відповідним чином змінює прохідний переріз його клапана.

Датчик абсолютного тиску 6 у впускній трубі надає ЕБУ одну з складових інформації про витрату повітря і служить для регулювання блоком кута випередження запалення по характеристиці навантаження. Датчик встановлений в моторному відсіку і з’єднаний з впускною трубою гумовою трубкою. Він є вакуумною камерою, одна із стінок якої виконана у вигляді пружної мембрани. Мембрана кінематично пов'язана з п’єзоелементом, що виробляє електричний потенціал при механічній дії.

Вихідна напруга датчика змінюється залежно від тиску у впускній трубі від 4,9 В (при повністю відкритій дросельній заслінці) до 0,3 В (при закритій заслінці). При непрацюючому двигуні ЕБУ по напрузі датчика визначає атмосферний тиск і адаптує параметри регулювання уприскування до конкретної висоти над рівнем моря. Значення атмосферного тиску, що зберігаються в пам'яті, періодично оновлюються при рівномірному русі автомобіля і під час повного відкриття дросельної заслінки.

Редуктор-випарник 7 призначений для зниження тиску газу до необхідного значення і для перетворення його рідкої фази в газоподібну. Надійне випаровування забезпечується за рахунок обігріву редуктора рідиною з системи охолоджування двигуна (теплоносієм), незалежно від положення клапана термостата останнього.

Електромагнітний газовий клапан 8 об'єднаний з фільтром тонкого очищення. Необхідність заміни фільтруючого елементу залежить від ступеня його забруднення. Як правило, фільтруючий елемент замінюють після 30 тис. км пробігу.

Форсунка механічна (інжектор) 15 подає газ у впускну трубу двигуна якомога ближче до впускного клапана. Форсунка діафрагмового типу працює в пасивному режимі, тобто не управляється ЭБУ. Вона підтримує надмірний тиск в магістралі підведення газу від блоку-розподільника до форсунки.

Зріджений нафтовий газ під тиском 1,6 МПа з балона по газопроводу високого тиску поступає в електромагнітний замковий газовий клапан 8 з фільтром, встановлений на двоступінчатому редукторі-випарнику 7. Потім газ поступає в першу ступінь редуктора. У порожнині першого ступеня відбувається зниження тиску газу до 0,2 МПа з одночасним переходом газу з рідкого стану в пароподібний. У порожнині другого ступеня завершується перехід газу в пароподібний стан і на виході з неї створюється робочий тиск. Для забезпечення випаровування газу і компенсації при цьому теплових втрат в редуктор подається рідина з системи охолоджування двигуна, яка циркулює в спеціальній порожнині, виконаній у вигляді теплообмінника.

Блок-розподільник газу 9 за допомогою дозатора 5, обладнаного кроковим електродвигуном, подає до кожного циліндра двигуна рівні порції випаровуваного газу. Через механічні форсунки (інжектори) 15 газ поступає у впускну трубу 11 безпосередньо в зону перед впускними клапанами кожного циліндра. Пуск двигуна автоматично відбувається на бензині, навіть якщо перемикач виду палива 3 знаходиться в положенні „Газ”. Потім система плавно переводиться на живлення газом.

У електронний блок управління (ЕБУ) 1 від штатних датчиків системи управління двигуном поступає наступна інформація: частота обертання колінчастого валу двигуна (датчик 12); положення дросельної заслінки (датчик 10); концентрація кисню у відпрацьованих газах (датчик 13). Абсолютний тиск у впускній трубі і температуру рідини, що поступає в редуктор-випарник, контролюють датчик 6 і датчик температури, встановлений на редукторі. ЕБУ зчитує інформацію від датчиків і відповідно до сигналів, що поступають, приводить в дію виконавчий механізм (кроковий електродвигун), що управляє дозатором. В результаті такої корекції двигун при будь-якому режимі працює на газоповітряній суміші оптимального складу, що не тільки підвищує паливну економічність, але і знижує кількість токсичних речовин у відпрацьованих газах.

ЕБУ може працювати в двох основних режимах - без зворотного зв'язку і із зворотним зв'язком. У першому режимі ЕБУ розраховує величину прохідного отвору дозатора на основі головних параметрів - частоти обертання колінчастого валу двигуна і тиску у впускній трубі. Тиском газу, що подається з редуктора в блок-розподільник залежно від навантаження, управляють вакуумним способом - прямим з'єднанням редуктора з впускною трубою. При збільшенні навантаження тиск газу збільшується і в двигун поступає більша кількість газу навіть при неповному відкритті дозатора. У другому режимі двигун починає працювати із зворотним зв'язком після прогрівання лямбда-зонда 13 (див. рис. 4.4) до температури 300-350 С. При цьому газ дозується і з урахуванням складу відпрацьованих газів.

В ЕБУ вбудована діагностична система. При виникненні несправності в газовій системі або при виході з ладу якого-небудь датчика спалахує контрольна лампа на блоці і код помилки заноситься в його пам'ять. Інформацію про несправність можна одержати за допомогою спеціального тестера через діагностичний роз'єм 2 або визначити її вигляд по миганню індикатора в перемикачі виду палива 3. Для кожної несправності існує свій код, який видається у вигляді різних комбінацій погашеного і засвіченого станів індикатора.