Система впрыска топлива с электронно-управляемым ТНВД

Система электронного контроля впрыска применяется как на дизельных, так и на бензиновых двигателях. При установке на бензиновый двигатель система впрыска с электронно-управляемым ТНВД служит для экономии и более эффективного расходования топлива. В случае же с дизельным двигателем, помимо вышеперечисленных факторов, система позволяет добиться от мотора хорошей отдачи мощности на более высоких, чем это бывает у дизельных агрегатов, оборотах.

История создания систем впрыска с электронным ТНВД

Система электронного прогаммируемого контроля впрыска EPIC для дизельных двигтелей была разработа компанией Lucas в конце семидесятых годов. На данный момент EPIC и ее разновидности считается наиболее совершенной, так как позволяет добиться максимально эффективного сгорания дизельного топлива. EPIC и ее модификации устанавливается на дизельные двигатели Citroen, Mercedes-Benz, Peugeot, Ford, Toyota и ряд других.

Как правило, в случае применения электронно-управляемой системы впрыска на бензиновом двигателе, к аббревиатуре, служащей обозначением модификации двигателя, добавляется буква "Е". Та же самая литера в названии дизельного двигателя означает применение ТНВД с электронным управлением. К примеру, автомобилях Toyota могут быть оснащены двигателями 1HD-FTE, 2С-ТЕ, ЗС-ТЕ или 1KZ-TE.

Что такое ТНВД с электронным управлением

Ряд современных двигателей, как дизельных, так и бензиновых, оборудован распределенным впрыском топлива с электронным управлением. Система непосредственного впрыска бензиновых двигателей и всех без исключения дизельных двигателей построена на принципе предварительного аккумулирования определенного запаса топлива под высоким давлением. В дальнейшем это топливо топлива несколькими порциями впрыскивается, в большинстве случаев, непосредственно в цилиндр, на протяжении такта сжатия и рабочего хода.

Для создания давления в системах впрыска используется топливный насос высокого давления или ТНВД. В наиболее современных системах ТНВД, как и все другие компоненты системы впрыска, работает под управлением электроники для того, чтобы все параметры можно было контролировать с высокой точностью. Это позволяет добиться более высоких показателей мощности и рациональности расхода топлива по сравнению с двигателями, оснащенными системами на основе обычного ТНВД.

Электронно-управляемые насосы могут применяться как на дизелях с вихревой камерой, где происходит предварительное смешивание топлива с воздухом, то есть создание смеси, так и на двигателях с впрыском непосредственно в цилиндры. Различия в конструкции двигателей не играют особой роли - разница лишь в давлении топлива в рампе, созданием и поддержанием которого и занимается ТНВД. Если в вихрекамерных двигателях впрыск осуществляется под давлением 350 кгс/см2, то в двигателях с непосредственным впрыском давление доходит до 1000 кгс/см2.

Электронно-управляемые ТНВД разных поколений

Поколения насосов делятся по принципу примененного в них привода плунжера. Первое поколение (насосы типа Bosch VE) оснащены торцевым кулачковым приводом, а насосы второго поколения (роторные насосы Bosch VR, Lucas DPC, Lucas DPS) - внутренним кулачковым приводом. Чем же была обоснована необходимость в смене поколений? Дело в том, что максимальное давление  в системе на основе насоса типа VЕ составляет всего 150 кгс/см2, и дальнейшее повышение ограничено конструкцией привода. Поэтому с появлением более совершенного внутреннего привода появились ТНВД второго поколения Lucas DPC и тому подобные.

Благодаря применению нового типа привода ТНВД с радиальным движением плунжеров способны создавать более высокого давления - до 1000 кгс/см2.

Регулировка параметров впрыска в системах с электронно-управляемым ТНВД

Если раньше механические ТНВД служили лишь для создания необходимого давления, то современные электронно-управляемые ТНВД вместе с исполнительными устройствами – так называемыми дозирующими муфтами, отвечают как за количество топлива, впрыскиваемого за один цикл, так и за изменение режима работы двигателя в разных дорожных условиях.

Современные электронные ТНВД называются насосами распределительного типа.

Электронный блок управления, отвечающий за работу ТНВД, получает сигналы от различных датчиков: температуры ОЖ и топлива, частоты вращения коленвала, датчика положения иглы форсунок, датчика скорости, положения педали акселератора и других. Все эти сигналы сопоставляются с заложенными в программе блока настройками, и на ТНВД подается сигнал, обеспечивающий подачу нужного количества топлива к форсункам и оптимальный УОВ (угол опережения впрыска) с учетом текущей нагрузки на двигатель.

Регулирование подачи топлива производится дозирующей муфтой. Муфта представляет собой игольчатый регулирующий клапан. Подъемом и опусканием иглы, а следовательно, мощностью потока проходящего через муфту топлива, ведает шаговый электромотор или электромагнит с поворотным сердечником. В зависимости от сигнала от блока управления он может открывать или закрывать клапан с высокой точностью. Сервомотор обладает высокой скоростью реагирования, что обеспечивает быстрое переключение режимов подачи топлива в зависимости от нагрузки на двигатель.

Угол опережения впрыска (параметр, схожий с углом опережения зажигания в бензиновых двигателях) регулируется аналогичным образом, при помощи электромагнитного клапана. Для разной нагрузки и скорости вращения коленвала оптимальным будет свое значение угла опережения. К примеру при работе на холостых в районе 800 об/мин угол должен быть 3°, при 1000 об/мин - 4° и так далее. По этой причине в электронных системах впрыска организовано динамичное изменение угла опережения впрыска в зависимости от нагрузки. Угол опережения впрыска необходимо уменьшать при снижении нагрузки на двигатель и увеличивать при возрастании.

Одна из форсунок снабжена датчиком подъема иглы. Сигнал от него передается в блок управления двигателем. Пиковый импульс от датчика служит ориентиром для управления углом опережения. Его значение сравнивается с данными так называемой «карты» (таблицы значений), содержащей данные по разным режимам работы двигателя, в зависимости от которых происходит выбор значения угла.