Впрыск топлива

Впрыск топлива

В карбюраторных двигателях конструкция коллектора и размеры карбюратора должны быть оптимально подобраны, чтобы обеспечить необходимую интенсивность потока на низких и высоких оборотах. На низких оборотах скорость потока будет очень низкой, поэтому чтобы обеспечить нормальную топливовоздушную смесь, ограничительные каналы должны быть достаточно узкими для увеличения скорости потока. И наоборот, если необходимо увеличение мощности, нужно использовать карбюратор и впускные каналы большего размера. Чтобы уравновесить эти противоположные требования, необходимо найти компромисс и модифицировать автомобиль для улучшения технических характеристик при движении на высокой либо на низкой скорости, но, скорее всего, для отличных характеристик при движении на средней эксплуатационной скорости по шоссе.

В системах электронного впрыска топлива, отсутствие карбюратора позволяет улучшить систему впуска таким образом, чтобы увеличить скорость потока, так как сопла форсунки обеспечивают более тщательное распыление топлива в поток воздуха обычно очень близко к впускным клапанам. Следовательно, при попадании в цилиндры топливо будет в газообразном состоянии, даже на низких оборотах, когда скорость потока значительно уменьшится. Поэтому каналы коллектора могут быть достаточно длинными, чтобы использовать мощность импульсов, создаваемых при открытии и закрытии впускного клапана, при этом топливо не будет конденсироваться и попадать в таком состоянии в цилиндры. Настройка коллектора в соответствии с пульсацией потока также улучшает технические характеристики двигателя, именно поэтому большинство производителей автомобилей используют это, чтобы увеличить крутящий момент на средних оборотах.

Системы электронного впрыска топлива можно разделить на два вида: системы с центральным (одноточечным) впрыском и системы с распределенным (многоточечным) впрыском. Системы с центральным впрыском не слишком эффективны по многим причинам. По сравнению с карбюратором они конечно более эффективны с точки зрения экономичности, а если говорить о пропускной способности, то карбюраторы во многих случаях превосходят данные системы. Ситуация также осложняется присутствием электронных систем. В системах с распределенным впрыском топлива одна или несколько форсунок расположены в блоке дроссельной заслонки и распыляют топливо в поток воздуха, проходящий через дроссельную заслонку. Чтобы поддерживать топливо в распыленном состоянии, впускной коллектор должен быть оснащен короткими ограничительными каналами. В противном случае, на низких оборотах или при непрогретом двигателе, топливо будет конденсироваться по пути из дроссельной заслонки к цилиндрам.

Система распределенного впрыска топлива является более эффективной с точки зрения экономичности, при этом чаще всего используются коллекторы большего диаметра с более длинными каналами. Так как сопло форсунки распыляет топливо непосредственно над каждым впускным клапаном, топливо не успевает конденсироваться, поэтому распределение топливовоздушной смеси более равномерное от цилиндра к цилиндру. Таким образом, топливовоздушная смесь будет обедняться только при определенных условиях в соотношении 16:1 или 15:1 при движении на средней эксплуатационной скорости, при этом пропуски зажигания и детонация будут предотвращены. В наше время большинство систем распределенного впрыска топлива оснащены форсунками, распыляющими топливо одновременно, один раз за один оборот коленчатого вала. Следовательно, каждая форсунка распыляет топливо дважды при каждом такте впуска. Системы с последовательным впрыском топлива, оснащенные форсунками, в которых периодичность впрыска синхронизирована с открытием впускных клапанов, используются на некоторых двигателях автомобилей премиум класса и становятся все более популярными. При использовании подобных систем форсунки начинают распыление топлива примерно на 75° перед верхней мертвой точкой. Электронный блок управления запрограммирован на остановку впрыска непосредственно перед закрытием впускного клапана. Начало впрыска определяется положением дроссельной заслонки и частотой вращения двигателя. В результате процесс горения становится более эффективным, мощность и реакция дроссельной заслонки на низких оборотах улучшаются по сравнению с одноточечным впрыском. Очень часто расход топлива также снижается.

Ранние системы впрыска топлива были механическими, однако, в наше время большинство систем оснащены электронным управлением. Конструкция механических систем намного проще. В данной системе используется приспособление для измерения воздушного потока, которое работает по принципы силового поршня в карбюраторах SU. Как показано на рисунке, в данной системе воздух проходит через заслонку, расположенную в практически конусообразном канале. Заслонка соединена с рычагом, который двигает управляющий поршень внутри измерительного клапана.

Удлинение каналов коллектора стало возможным благодаря использованию системы впрыска с форсункой для каждого цилиндра. Используя импульсы потока во впускных каналах мощность и крутящий момент на средних оборотах увеличиваются.

В большинстве систем впрыска все форсунки впрыскивают топливо одновременно при каждом обороте коленчатого вала. Начало впрыска определяется моментом зажигания, информация о котором передается в электронный блок управления двигателем, и все форсунки впрыскивают топливо в течение определенного промежутка времени, определяемого электронным блоком управления, чтобы обеспечить необходимый состав топливовоздушной смеси.

Интенсивность подачи топлива возрастает, так как более интенсивный поток воздуха заставляет заслонку перемещаться дальше от узкого конца конуса. Если канал имеет действительно конусообразную форму, пропорция топливовоздушной смеси не будет изменяться при любой интенсивности потока воздуха. Мы к этому не стремимся, поэтому конус профилирован, чтобы заставить заслонку, и, следовательно, управляющий поршень таким образом, чтобы на холостых оборотах обеспечивать обогащенную смесь, на средних – слегка обедненную, и, наконец, снова обогащенную смесь при движении на высоких оборотах. Топливный насос под высоким давлением обеспечивает постоянный приток топлива к измерительному клапану, затем механический распределитель доставляет его к форсункам, которые приводятся в действие давлением топлива. В чистых механических системах сопла форсунок содержат электромагнит, который открывает и закрывает сопла в определенное время согласно сигналам, получаемым от блока управления. На холостых оборотах, например, каждое сопло может быть открыто в течение 2 миллисекунд, в то время как на высоких оборотах, время может увеличиться до 8 миллисекунд. Это время получило название длительность впрыска.

Большинство любителей тюнинга, как, впрочем, и я, сначала относятся к электронным системам, в частности к системам впрыска, с некоторым недоверием. Чтобы прояснить ситуацию, давайте посмотрим, как работают различные части системы электронного впрыска, поставляя топливо в двигатель. В основном систему впрыска можно разделить на следующие подсистемы: система подачи воздуха, система подачи топлива и электронная система. В свою очередь, система подачи воздуха может быть разделена на следующие компоненты: блок дроссельной заслонки и вспомогательный воздушный клапан. Система подачи топлива включает в себя топливный насос, топливные заслонки, топливный фильтр, форсунки и регулятор давления. Электронная система состоит из электронного блока управления, устройства измерения воздушного потока, датчика положения дроссельной заслонки, датчика температуры охлаждающей жидкости, кислородного датчика, датчика давления коллектора, датчика барометрического давления, датчика скорости автомобиля.

На рисунке показана простейшая конструкция механической системы впрыска топлива. Цифрами отмечены следующие компоненты:

1. Форсунки;
2. Напорная воздушная камера впускного коллектора;
3. Вспомогательный воздушный клапан;
4. Винт холостого хода;
5. Дроссельная заслонка;
6. Заслонка датчика расхода воздуха;
7. Распределитель топлива;
8. Измерительный плунжер топлива;
9. Клапаны регулировки давления;
10. Регулятор давления системы подачи топлива.

Топливный насос высокого давления, топливный фильтр, аккумулятор давления топлива и регулятор системы подачи топлива, которые также являются частью системы, не показаны на рисунке.

Каждая форсунка системы электронного впрыска топлива управляется электрическими импульсами электронного блока управления. Если обмотка соленоида находится под напряжением, якорь соленоида и игольчатый клапан, подключенные к ней, поднимутся, обеспечивая впрыск топлива во впускной канал. Пружина удерживает игольчатый клапан закрытым, пока соленоид не под напряжением.

На рисунке показана простейшая схема системы электронного распределенного впрыска топлива.

1. Форсунки.
2. Каналы впускного коллектора.
3. Дроссельная заслонка.
4. Винт регулировки скорости холостого хода.
5. Вспомогательный воздушный клапан.
6. Датчик массового расхода воздуха.
7. Датчик температуры воздуха.
8. Регулятор давления топлива.
9. Шланг датчика наддува/разрежения коллектора.
10. Направляющая-распределитель топлива.
11. Топливные заслонки.
12. Топливный фильтр.
13. Топливный насос.
14. Топливный бак.
15. Трубопровод возврата топлива.
16. Электронный блок управления.
17. Датчик температуры охлаждающей жидкости.
18. Датчик положения дроссельной заслонки.
19. Кислородный датчик.

Блок дроссельной заслонки расположен во впускном коллекторе и включает дроссельную заслонку, которая соединена с педалью акселератора, как и в карбюраторах. Частью блока также является регулировочный винт скорости холостого хода. При помощи данного винта вы можете изменять количество воздуха, проходящего через дроссельную заслонку, чтобы настроить необходимую частоту вращения на холостых оборотах.

Вспомогательный воздушный клапан является частью системы холодного пуска и служит для увеличения частоты вращения на холостых оборотах, если двигатель не прогрет. В отличие от карбюраторов, где используется паразитный кулачок, в системе впрыска применяется вспомогательный воздушный клапан, который удерживает дроссельную заслонку открытой, пропуская большее количество воздуха в двигатель, что способствует увеличению частоты вращения на холостых оборотах. Данный клапан состоит из диска с пазами, биметаллической пластины, окруженной нагревательной катушкой. Если биметаллическая пластина холодная, она будет плоской, и диск с пазами откроет канал, пропуская воздух в двигатель. Питание будет подаваться на нагревательную катушку при включении зажигания и будет продолжаться, пока двигатель запущен. Через несколько минут биметаллическая пластина нагреется и прогнется, возвращая диск с пазами на место, в результате канал закроется.

Топливо будет подаваться к форсункам при помощи электрического топливного насоса, расположенного около топливного бака. После заводской настройки насос будет поставлять больше топлива, чем необходимо двигателю, чтобы поддерживать соответствующее давление в системе при любых условиях движения. Покидая насос, топливо попадает в одну или две топливных заслонки, вторая будет расположена непосредственно перед форсункой. Основной задачей данных заслонок является подавление пульсаций топливного потока, вызванных работой топливного насоса и форсунок. Затем топливо проходит через топливный фильтр, содержащий бумажный элемент. Фильтр удерживает загрязнения, которые могут присутствовать в топливе, таким образом предотвращая засорение форсунок. Имейте в виду, что чтобы избежать топливного «голодания» при движении на высокой скорости, необходимо заменять топливный фильтр каждые 40000 км пробега. При установке убедитесь, что стрелка, указывающая направление потока, установлена должным образом. После этого топливо проходит через вторую топливную заслонку, потом проходит через направляющую-распределитель топлива и подается к соответствующим соплам форсунок, чтобы затем попасть в канал во взвешенном состоянии.

Чтобы обеспечить равномерное распределение топлива по форсункам, необходимо поддерживать постоянное давление в системе, в противном случае, при повышении давления форсунки будут пропускать большее количество топлива, чем при понижении давления, даже если период открытия форсунки и длительность впрыска будут неизменными. Следовательно, необходимо регулятор давления топлива. Однако, он должен не просто поддерживать давление топлива на постоянном уровне, скажем, в 303 кПа, в противном случае, все равно поток топлива будет неравномерным вследствие изменения степени разрежения в коллекторе. Например, при движении на средней эксплуатационной скорости степень разрежения во впускном коллекторе может составлять примерно 380 мм рт. ст., или другими словами на 32 кПа ниже атмосферного давления. Очевидно, что в данной ситуации, без соответствующей компенсации эффективное давление топлива увеличилось бы с 303 кПа до 335 кПа (303+32), так как высокая степень разрежения в коллекторе будет пропускать топливо через форсунки во время цикла открытия. Поэтому когда будет необходима обедненная смесь, мы получим обогащенную. С другой стороны, при полностью открытой дроссельной заслонке разрежение в коллекторе снизится до ноля, поэтому эффективное давление топлива будет составлять 303 кПа. Чтобы избежать изменения давления топлива, используется диафрагменный регулятор давления топлива, чтобы поддерживать давление топлива на 303 кПа, независимо от разрежения в коллекторе. С одной стороны диафрагма фиксирует давление топлива, а другая ее сторона присоединена к коллектору, чтобы реагировать на изменение степени разрежения, или в случае турбированного двигателя уровня наддува. регулятор оснащен пружиной, чтобы установить эффективное давление топлива, которое в данном примере составляет 303 кПа.

Так как топливный насос поставляет постоянное количество топлива в двигатель, возникает новая проблема: слишком много топлива скапливается около регулятора. При увеличении давления диафрагма двигается, открывая клапан, таким образом, избыток топлива попадает обратно в топливный бак. Поэтому к форсункам поступает одинаковое количество топлива, чтобы обеспечить необходимый состав топливовоздушной смеси. В действительности регулировочный клапан постоянно открыт до определенной степени, если только топливный насос не слишком мал или фильтр засорен, препятствуя прохождению необходимого количества топлива. Это обеспечивает постоянный поток топлива в системе, при этом топливо, подающееся к форсункам, не будет горячим или содержать пар. Таким образом, обеспечивается точная дозировка. В действительность 1 см³ горячего топлива производит меньше энергии, чем тот же объем холодного топлива. Некоторые сложно устроенные системы оснащены датчиком температуры топлива, чтобы обеспечить более точную дозировку.

Основной функцией электронного блока управления является получение информации относительно количества воздуха в двигателе, положения дроссельной заслонки, температуры воздуха и охлаждающей жидкости, частоты вращения двигателя и т.д. Полученная информация обрабатывается, затем к форсункам посылается электрический сигнал, который определяет момент и длительность их открытия. В большинстве современных автомобилей электронный блок управления также обрабатывает информацию и посылает сигналы системе зажигания, гидротрансформатору, регулятору давления наддува и некоторым устройствам системы контроля за выпуском отработавших газов. Однако об этом мы поговорим позже в следующих главах. В данный момент нам необходимо выяснить, как электронный блок управляет системой подачи топлива.

В общем, электронный блок управления представляет собой информационный процессор, который другими словами можно назвать компьютером. Обычно он принимает аналоговые сигналы, но может обрабатывать и некоторые цифровые сигналы. Аналоговый сигнал – это бесконечно изменяемое значение между двумя точками. Например, указатели со стрелкой, такие как спидометр или тахометр предоставляют аналоговые данные. Чтобы принять подобный сигнал, электронный блок управления должен сначала запитать датчик постоянным током, примерно 5 В. Датчик, в свою очередь, должен увеличить или уменьшить электрическое сопротивление в необходимой для вычислений пропорции. Следовательно, если электронный блок управления пошлет датчику температуры охлаждающей жидкости сигнал напряжением 5 В, который регистрирует температуру от 0° до 80°, вернувшийся сигнал напряжением 2,5 В указывает на то, что двигатель прогревается и температура охлаждающей жидкости оставляет всего 40°. В таком случае, блок управления подаст сигнал на форсунки, чтобы обогатить топливовоздушную смесь.

В то же время электронный блок управления может принимать цифровые сигналы и сигнал открытия/закрытия от датчика положения дроссельной заслонки, указывающего на то, что дроссельная заслонка открылась более чем на 40°. Это значит, что двигатель подвергается серьезным нагрузкам, например при ускорении или подъеме на крутой склон, поэтому длительность впрыска должна быть увеличена, чтобы обеспечить необходимый состав топливовоздушной смеси.

В данной книге мы не будет рассматривать, каким образом электронный блок управления рассчитывает, насколько увеличить или уменьшить длительность впрыска, так как это достаточно сложно, однако я все же считаю необходимым указать основной принцип работы. При тестировании двигателя на динамометрическом стенде моделируется большое количество рабочих условий двигателя с целью составления так называемой топливной карты. Данный процесс может занять до 12 месяцев у инженеров, однако по окончании тестирования они будут знать все требования к топливу, соответствующие высоким техническим характеристикам, экономичности и нормам выбросов отработавших газов. На основании этих результатов разрабатывается компьютерная программа, которая затем внедряется в память электронного блока управления. Например, во время тестирования на динамометрическом стенде и составления внешней скоростной характеристики двигателя было установлено, что при частоте оборотов 5250 об/мин при нормальной рабочей температуре двигателя и угле открытия дроссельной заслонки 40°, мощность двигателя увеличилась при длительности впрыска 9,3 миллисекунды. Данная информация будет занесена в базу данных электронного блока управления с другими контрольными точками (от 300 до 800). Позже, при частоте вращения двигателя 5250 об/мин при нормальной рабочей температуре и открытии дроссельной заслонки на 40° электронный блок управления использует контрольную точку из базы данных для выбора подходящей длительности впрыска.

Во время тестирования двигателя электронный блок управления программируется на обеспечение соответствующего состава топливовоздушной смеси для различных рабочих условий. Данный график показывает изменение длительности открытия форсунки в зависимости от частоты вращения двигателя и условия прохождения потока воздуха.

Датчик расхода воздуха является относительно простым устройством, которое измеряет поток воздуха на впуске в двигатель. Датчик расхода воздуха также включает регулировочный винт холостого хода. При заворачивании винта пропускная способность снижается, таким образом электронный блок управления будет обогащать топливовоздушную смесь.

При нормальных рабочих условиях в системах количественного типа основная часть информации, поступающей в электронный блок управления, идет от датчика расхода воздуха. Существует большое количество различных типов конструкций, однако все они измеряют количество воздуха попадающего в двигатель.

Датчик расхода воздуха наиболее распространенного типа был разработан компанией Bosch много лет назад и дублирован компанией Ford. Как показано на рисунке, этот простой блок пропускает воздух, движущийся в двигатель через канал с заслонкой на пружине или лопасть. При прохождении через канал воздух оказывает давление на заслонку, и в зависимости от интенсивности потока воздуха и противодействия пружины заслонка будет открываться до определенного положения. К шарниру заслонки подсоединен потенциометр или резистор с переменным сопротивлением, который изменяет напряжение, подающееся на блок управления в зависимости от степени открытия заслонки. Датчик температуры воздуха входит в состав датчика расхода воздуха. На основании сигналов, полученных от датчика температуры и датчика расхода воздуха, электронный блок управления рассчитывает необходимое количество воздуха. Запомните, что плотность изменяется в зависимости от внешней температуры воздуха и других факторов, поэтому данные о воздушном потоке сами по себе не достаточны для определения необходимого состава топливовоздушной смеси. Чтобы импульсы при впуске не влияли на данные датчика расхода воздуха, датчик оснащен демпфирующей камерой и компенсационной заслонкой, присоединенной к ней. Здесь же расположен регулировочный винт холостого хода и обходной канал. Изменяя количество воздуха, который может обойти заслонку датчика, можно изменить состав топливовоздушной смеси на холостых оборотах.

Другой распространенный тип датчика – это термоанемометрический датчик компании Bosch, дублированный компанией General Motors. Он представляет собой трубку с решетчатым настилом, чтобы обеспечить ламинарность воздушного потока, движущегося в двигатель. По длине всей трубки растянут тонкий платиновый провод, который нагревается электрическим током до постоянной температуры выше температуры окружающей среды. Температурный датчик, встроенный в датчик расхода воздуха, посылает данные о температуре в блок управления, чтобы поддерживать провод нагретым до необходимого состояния. Однако воздуха, проходящий через трубку, охлаждает провод. При этом степень охлаждения прямо пропорциональна интенсивности потока. Следовательно, электронный блок управления должен увеличить мощность воздушного потока, чтобы поддерживать постоянную температуру провода. Другие производители используют подобный датчик расхода воздуха, только вместо провода используется подогреваемая никелевая пленка.

Еще один датчик, который становится все более популярным – это датчик расхода воздуха вихревого типа. В данном датчике используются ультразвуковой передатчик и приемник, чтобы фиксировать завихрения, проходящие через контрольные каналы. Сигнал датчика измеряется блоком управления с поправкой на барометрическое давление и температуру воздуха на впуске, затем полученные данные используются для определения длительности впрыска.

Существуют также системы измерения скорости потока, которые вообще не имеют датчика расхода воздуха. Вместо этого, электронный блок управления использует данные о частоте вращения двигателя и степени разрежения в коллекторе для определения необходимого состава топливовоздушной смеси. К положительным качествам данных систем можно отнести то, что они не имеют ограничителя потока воздуха, однако с другой стороны они очень чувствительны к любым изменениям, улучшая вентиляцию двигателя, составляющую часть объемного КПД. Это является плохой новостью для любителей тюнинга, так как большинство модификаций направлено именно на изменение объемного КПД двигателя. Следовательно, если ваш автомобиль оснащен системой измерения скорости потока, не стоит устанавливать распредвал с кулачками закругленного профиля. Большинство данных систем будут работать нормально только при выполнении одной модификации в других системах. Поэтому вы можете установить высококачественную систему выпуска отработавших газов большего диаметра, однако если при этом будет также заменен выпускной коллектор, в работе системы измерения скорости потока могут возникнуть неполадки, если только электронный блок управления не будет перепрограммирован. Некоторые автолюбители пытаются справиться с этой проблемой, повышая давление топлива, чтобы обеспечить обогащенную смесь на малой мощности, при этом, не затрагивая настройки кислородного датчика, чтобы обеспечить необходимый состав смеси на средней эксплуатационной скорости. Если прошивка блока управления позволяет вносить широкий спектр изменений, это может сработать. Однако это не будет лучшим решением для мощного и экономичного двигателя.

Кроме данных о частоте вращения двигателя и разрежения в коллекторе другим источником информации для электронного блока управления в системах измерения скорости потока является датчик барометрического давления и датчик температуры воздуха на впуске. Датчик барометрического давления регистрирует изменение высоты над уровнем моря. Например, при движении по горной местности плотность воздуха уменьшится, поэтому количество доступного кислорода для горения также снизится, следовательно, электронный блок управления должен уменьшить длительность впрыска, чтобы поддерживать необходимый состав топливовоздушной смеси. Также работает и датчик температуры воздуха на впуске. Плотность холодного воздуха будет больше, поэтому необходимо увеличить количество поставляемого топлива в зимний период и при движении ночью, однако по мере повышения температуры количество впрыскиваемого топлива необходимо уменьшить.

Учтите, что некоторые производители больше не устанавливают отдельно датчик барометрического давления, заменив его датчиком абсолютного давления во впускном коллекторе, который измеряет давление (обычно разрежение) во впускном коллекторе. При понижении разрежения во время резкого открытия дроссельной заслонки, например, во время ускорения или подъема по склону, электронный блок управления фиксирует увеличение нагрузки на двигатель, поэтому увеличивает длительность впрыска. Однако без датчика барометрического давления, каким образом электронный блок управления распознает, на каком уровне над морем происходит ускорение? На самом деле он не распознает данную информацию. При использовании этой упрощенной системы, перед запуском двигателя после перемещения ключа в замке зажигания из положения ON в положение START, электронный блок управления снимает показания с датчика абсолютного давления во впускном коллекторе. запомните, что в этот момент двигатель не проворачивается стартером и следовательно давление в коллекторе равно атмосферному. Электронный блок управления сохраняет данную информацию в памяти и использует ее в качестве исходных данных, с которыми сравниваются все показания, полученные во время движения автомобиля. только при выключении зажигания все данные будут удалены из памяти системы.

Данная система подходит для большинства автомобилей, которые используются в стандартных дорожных условиях без изменения высоты над уровнем моря, например, поездки по городу и т.д. однако, проблемы могут возникнуть, если, например, двигатель будет выключен во время заправки за 400 км от дома. Начиная движение на высоте 1500 м над уровнем моря, вы можете очень быстро спуститься практически до уровня моря. Поэтому смесь может быть обедненной.

Система измерения скорости потока и система расхода воздуха используют датчик положения дроссельной заслонки. В отличие от системы Альфа-N, которая будет рассмотрена позже, электронный блок управления не нуждается в данных о точном угле открытия дроссельной заслонки, скорее ему важны моменты, когда дроссельная заслонка быстро перемещается из одного положения в другое. Сигналы от датчика положения дроссельной заслонки позволят электронному блоку управления предупреждать сигналы от датчика расхода воздуха или датчика абсолютного давления во впускном коллекторе. Например, если дроссельная заслонка быстро открывается с 10° до полностью открытого состояния, электронный блок управления сразу же увеличит длительность впрыска форсунки, чтобы избежать обеднения топливовоздушной смеси, таким же образом работает и ускорительный насос карбюратора. Затем как только сигнал от датчика расхода воздуха или датчика абсолютного давления во впускном коллекторе дойдет до электронного блока управления, электронный блок управления настроит длительность впрыска форсунки, чтобы поддерживать необходимый состав топливовоздушной смеси при определенных дорожных условиях. Системы, оснащенные датчиком расхода воздуха с заслонками, достаточно медленно реагируют на резкие увеличения интенсивности воздушного потока, но при этом некоторая задержка, свойственная для всех систем, будет компенсироваться сигналами датчика положения дроссельной заслонки.

Третьим типом является система Альфа-N, которая чаще всего используется в двигателях гоночных автомобилей. Прежде всего, электронный блок управления получает данные от датчика частоты вращения двигателя и датчика положения дроссельной заслонки. Двигатели гоночных автомобилей характеризуются низкой степенью разрежения в коллекторе и значительными обратными импульсами во впускном коллекторе, вызванными использование распредвалов с длительной фазой открытия клапанов. Все это приводит к неполадкам в работе датчика абсолютного давления во впускном коллекторе и датчика расхода воздуха. Это и является причиной использования системы Альфа-N.

При использовании данной системы важно определять точное положение дроссельной заслонки, так как предполагаемое количество воздуха, необходимое для топливовоздушной смеси, будет основано на данных об угле открытия дроссельной заслонки и частоте вращения двигателя. Электронный блок управления должен получать данные не только о том, как быстро открылась дроссельная заслонка во время ускорения, скорее необходима информация об угле поворота дроссельной заслонки, так как это повлияет на количество воздуха, поступившего в цилиндры. В других системах датчик положения дроссельной заслонки может представлять собой всего лишь несколько контактов или потенциометр. В случае системы Альфа-N это всегда будет потенциометр, подключенный к валику дроссельной заслонки, при этом он будет изменять напряжение, предназначенное для электронного блока управления в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки.

Данная система будет достаточно эффективной в двигателях гоночных автомобилей, работающих на частоте вращения более 2500 об/мин, при на половину открытой дроссельной заслонке и не задумываясь слишком о технических характеристиках холостого хода и средней эксплуатационной скорости. Однако, при открытии дроссельной заслонки на несколько градусов (наиболее распространенное положение для большинства автомобилей, использующихся в стандартных дорожных условиях) система не будет работать должным образом. Если дроссельная заслонка была закрыта, при изменении положения хотя бы на минуту могут привести к значительным изменениям в интенсивности воздушного потока, что приведет к проблемам с разрешением потенциометра. Если радиус вращения стрелки потенциометра составляет 300 мм, изменение угла открытия дроссельной заслонки на 15 минут можно точно измерить и послать сигнал на электронный блок управления. Однако, так как радиус вращения потенциометра более чувствителен к изменениям положения дроссельной заслонки в 20 мм, система может не определить подобные изменения. Следовательно, если блок управления рассчитает необходимую длительность впрыска на основании неверных данных, состав топливовоздушной смеси будет неподходящим. Это не может стать причиной остановки двигателя, однако на низких оборотах его работа не будет плавной, а расход топлива резко возрастет. Будет казаться, что двигатель не прогрелся до рабочей температуры, и используется карбюратор большого размера.

Некоторые системы определения положения дроссельной заслонки содержат только два блока электрических контактов. Один блок контактов фиксирует положения заслонки, когда она закрыта, а другой – когда дроссельная заслонка открыта более чем на 40°. Оба блока контактов прикреплены к блоку дроссельной заслонки и активируются движением вала дроссельной заслонки. Практически при любых рабочих условиях контактные точки обоих блоков открыты. Контрольные точки блока закрытой дроссельной заслонки будут закрываться при закрытии дроссельной заслонки, например, при работе двигателя на холостом ходу или снижении скорости. Если двигатель работает на холостых оборотах, а электронный блок управления получает сигналы от данных контрольных точек, длительность впрыска будет изменяться, чтобы обогатить топливовоздушную смесь. С другой стороны, если датчик частоты вращения двигателя определяет, что частота вращения двигателя составляет 3000 об/мин, а контрольные точки закрыты, электронный блок управления сделает вывод, что автомобиль движется накатом, поэтому подача топлива на форсунки будет приостановлена, чтобы снизить расход топлива и уменьшить выбросы отработавших газов. Если частота вращения двигателя продолжает снижаться до 1800 об/мин, форсунки будут активированы, так как в противном случае двигатель может заглохнуть. Если же дроссельная заслонка открывается для ускорения до того, как частота вращения двигателя снизится до 1800 об/мин, контрольные точки закрытой дроссельной заслонки будут немедленно открыты, и система выберет стандартную длительность впрыска. При значительной нагрузке на двигатель контрольные точки дроссельной заслонки закроются, если угол ее открытия превысит 40°. Электрический сигнал, получаемый электронным блоком управления, приведет к увеличению длительности впрыска, таким образом увеличивая интенсивность потока примерно на 8, чтобы обеспечить необходимый состав топливовоздушной смеси для максимальной мощности.

Другой сигнал, получаемый электронным блоком управления, используется для настройки длительности впрыска форсунки и является общим для всех трех систем – это датчик температуры охлаждающей жидкости. Если двигатель не прогрелся до рабочей температуры, необходимо большее количество топлива, чтобы обеспечить плавную работу двигателя и необходимые технические характеристики. Потребность в дополнительном топливе на самом деле указывает на то, что форсунки не могут распылять топливо должным образом; скорость движения, завихрение и температура воздушного потока, а также температура различных компонентов двигателя (впускной канал, впускной и выпускной клапан, камера сгорания, свечи зажигания, стенки цилиндров и днище поршня) влияют на правильное распыление топлива. Следовательно, пока двигатель не достигнет нормальной рабочей температуры (обычно около 70°), необходимо впрыскивать большее количество топлива, так как только часть топлива будет находиться в распыленном состоянии и смешиваться в необходимой пропорции с воздухом в момент срабатывания свечи зажигания. Оставшееся топливо в форме больших капель или не должным образом смешанное будет сгорать, однако намного медленнее, чтобы способствовать образованию мощности.

Другим типом датчика является лямбда зонд, который обычно называют кислородным датчиком. Его устанавливают на системах впрыска топлива в системе выпуска около двигателя. Это керамическое устройство, покрытое металлом, которое работает как мини батарейка, вырабатывающая около 100 милливольт мощности, когда содержание кислорода в отработавших газах достаточно высокое, как при обедненной топливовоздушной смеси. Если содержание кислорода в отработавших газах снижается вследствие обогащенной смеси, напряжение возрастает. Если кислородный датчик подает сигналы обогащенной топливовоздушной смеси электронному блоку управления, длительность впрыска снизится при движении на средней эксплуатационной скорости.

В режиме замкнутого контура цепи электронный блок управления выберет программу при которой будет использоваться топливовоздушная смесь в пропорции 14,7:1, так как современные каталитические нейтрализаторы увеличивают выброс углеводорода (НС) и окиси углерода (СО) в случае обогащенной топливовоздушной смеси, или увеличивают содержание оксидов азота (NOx), если топливовоздушная смесь обеднена. Режим замкнутого контура цепи будет работать при движении на постоянной средней эксплуатационной скорости, если кислородный датчик прогрелся до 315 °С. В данном режиме, если кислородный датчик посылает сигнал, что смесь выше или ниже значения стехиометрической топливовоздушной смеси 14,7:1, электронный блок управления реагирует немедленно, чтобы исправить ситуацию. В режиме разомкнутого контура цепи электронный блок управления будет игнорировать сигналы кислородного датчика и рассчитывать необходимый состав топливовоздушной смеси на основании данных других датчиков. Например, когда дроссельная заслонка закрыта, электронный блок управления переключится в режим разомкнутого контура цепи, чтобы использовать более обогащенную смесь, чем 14,7:1. Во время прогревания двигателя или снижения скорости электронный блок управления будет работать в режиме разомкнутого контура цепи.

Большинство систем впрыска топлива с датчиками расхода воздуха могут создавать топливовоздушную смесь, которая увеличит мощность двигателя на 15%, без каких-либо модификаций. Если ваш автомобиль не оснащен системами контроля за выпуском отработавших газов, мощность можно увеличить до 25%. Если вы не хотите модифицировать систему впрыска топлива вашего автомобиля, это необходимо принять во внимание, прежде чем выполнять модификации других систем. Заводские системы впрыска топлива не совместимы с распредвалами больших размеров, поэтому если только производитель не установил спортивные кулачки профиля II, Вы сможете использовать только кулачки профиля III. Двигатели с заводскими кулачками II профиля могут быть модифицированы, но при этом датчики расхода воздуха будут с трудом определять обратные потоки впускного канала, вследствие чего сигналы, посланные на блок управления, могут быть неверными.

Существует большое количество причин, по которым система впрыска топлива не сможет работать должным образом после модификаций автомобиля. Пропускная способность некоторых систем впрыска может быть ограничена, а это значит, что некоторые компоненты системы не могут пропускать необходимое количество топлива под нужным давлением, чтобы увеличить мощность. Топливный насос и форсунки, топливный фильтр и топливопроводы также могут быть оснащены ограничителями. В таком случае, двигатель не будет работать должным образом при максимальной частоте вращения двигателя и при значительных нагрузках. В таком случае могут происходить пропуски зажигания, и двигатель может работать нестабильно.

Чтобы убедиться, что проблема действительно системе впрыска топлива и определить, какая именно часть системы препятствует увеличению мощности, я рекомендую использовать тестирование на динамометрическом стенде. Прежде всего, проверьте уровень окиси углерода (СО) при полностью открытой дроссельной заслонки на различной частоте вращения двигателя. Уровень должен составлять примерно 5%, значение менее 3% говорит о том, что смесь обеднена, в таком случае необходимо заменить фильтр и повторить тестирование. Если смесь все еще обеднена, проверьте, каким образом двигатель реагирует на увеличение давления топлива. Для этого просто необходимо отсоединить вакуумный шланг коллектора от регулятора давления топлива, затем к шлангу необходимо подключить тройник, к одной стороне которого будет подключен манометр, а к другой – насос. Используйте насос для подачи давления на регулятор. Сначала выполните тестирование при давлении 34,4 кПа, затем при необходимости повторите тестирование при более высоком давлении. Если давление топлива в системе составляет 303,4 кПа, добавив 34,4 кПа со стороны регулятора давления, увеличит давление около форсунок до 337,8 кПа, таким образом, пропускная способность возрастет на 5%. Учтите, что если ваш автомобиль оснащен турбированным двигателем, во время первого тестирования давление в регуляторе должно быть увеличено до стандартного значения, а затем еще на 34,4 кПа. Следовательно, если максимальное давление наддува составляет 82,7 кПа, тогда, необходимо поднять давление в регуляторе до 117,1 кПа.

Забитый топливный фильтр может привести к снижению мощности или серьезным повреждениям двигателя посредством снижения давления топлива и интенсивности притока топлива к форсункам. Если топливный фильтр установлен в днище кузова, очень часто его забывают заменить.

Если при увеличении давления топлива, уровень окиси углерода снижается до приемлемого уровня, значит форсунки слишком маленькие, также это может свидетельствовать о том, что электронный блок управления рассчитывает недостаточную длину впрыска для форсунок. В любом случае, прежде чем сделать вывод, рекомендуется выполнить следующие проверки, чтобы убедиться, что действительное давление топлива и пропускная способность форсунок соответствует спецификациям. Подключите вакуумметр к впускному коллектору и манометр к направляющей распределителю для топлива. При нулевом разрежении давление топлива должно соответствовать спецификациям, указанным производителем. Учтите, что если показания вакуумметра больше ноля, то данное значение, разделенное пополам, должно равняться указанному значению нулевому разрежению. Например, для систем Bosch, которые должны работать при давлении на 303,4 кПа выше, чем давление в коллекторе, если показания вакуумметра составляют 101 мм рт. ст., в то же время давление должно составлять 290 кПа. Ели ваш автомобиль оснащен турбированным двигателем, показания давления топлива минус давление наддува в коллекторе должны составлять 303,4 кПа. Например, если показания датчика наддува составляют 48 кПа, показания манометра должны составлять 351,6 кПа.

Если значения давления не соответствуют спецификациям, значит, пропускная способность ограничена или утечка в системе. Чтобы проверить систему на наличие внутренних утечек, запустите двигатель на холостых оборотах и зафиксируйте показания датчика. При использовании системы Bosch если разрежение на холостых оборотах составляет 406 мм рт. ст., тогда давление топлива должно составлять 248 кПа. Выключите двигатель и заметьте показания манометра. Если давление воздуха снизилось, значит, в системе есть внутренняя утечка. Утечки в топливопроводах или соединениях должны быть очевидными, поэтому нужно начать с проверки топливного насоса. Запустите двигатель, чтобы давление топлива поднялось, затем отключите двигатель и перекройте выпускной шланг. Если давление перестанет падать, значит, утечки в топливном насосе, в таком случае, насос необходимо заменить. Однако, если давление продолжает подать, возможно, утечка может быть в другом месте, поэтому необходимо снять перекрытие топливного шланга и запустить двигатель еще раз. Затем, выключите двигатель и перекройте регулятор топлива к трубопроводу возврата топлива и затяните зажим топливного насоса. Если давление перестанет падать, в регуляторе топлива возможны утечки, необходимо снять направляющую-распределитель для топлива и форсунки и повторите действие, чтобы выяснить, какие форсунки неисправны. Допустимая утечка составляет одну каплю в минуту.

Убедитесь, что поток не блокируется, подключив шланг в систему подачи топлива к направляющей-распределителю и обеспечив емкость для слива. Затем сравните интенсивность полученного потока со спецификациями, указанными производителем. Например, некоторые насосы Bosch указывают интенсивность потока в 130 л в час, поэтому за одну минуту работы насоса в емкости должно быть не менее двух литров топлива. Если в емкости менее двух литров, значит система заблокирована. Чтобы убедиться, что проблема состоит в фильтре, затем присоедините шланг сливной шланг и контейнер к отверстию в насосе. Если интенсивность потока не изменяется, отсоедините впускной шланг насоса и подсоедините шланг, погруженный в 3 л топлива. Включите насос на одну минуту и измерьте, какое количество топлива будет прокачано. Если значение меньше указанных спецификаций, необходимо заменить топливный насос. Однако, если интенсивность потока соответствует норме, возможно модуль насоса с датчиком поврежден или заблокирован.

Даже если пропускная способность системы соответствует норме, указанной производителем, этого может быть недостаточно для модифицированного двигателя. Чтобы определить примерную пропускную способность, я использую следующую формулу:

Поток воздуха (см³ топлива в минуту) = HP × K, где HP= максимальная мощность, К= 5,6 (для турбированных двигателей), 4,6 (для атмосферных двигателей).

Следовательно, пропускная способность атмосферного двигателя мощностью 140 л.с. должна составлять 644 см³, 0,65 л топлива в минуту. Если данные фильтра, насоса и топливопроводов меньше, двигатель будет работать нестабильно при большой нагрузке и на максимальной мощности. Особенно в турбированных двигателях эта проблема становится более очевидной, так как топливо под высоким давлением, вызванное действием регулятора, при большой нагрузке наддува может действительно стать причиной снижения пропускной способности, так как топливный насос будет прокачивать больше топлива в систему, хотя давление итак будет составлять 448 кПа. По мере увеличения давления, пропускная способность будет снижаться.

Если пропускная способность соответствует норме, тогда необходимо измерить потенциальную пропускную способность форсунок при помощи следующей формулы:

Общая пропускная способность (см³/мин)= SF × N × M, Где SF = постоянный поток форсунки (см³/мин когда форсунки постоянно открыты), N = общее количество форсунок, M = рабочий цикл форсунки.

Значение постоянного потока для стандартных форсунок можно найти в руководстве по ремонту вашего автомобиля. Что касается рабочего цикла форсунки, тут необходимо кое-что пояснить.

Рабочий цикл форсунки, или количество открытий в минуту не должно превышать 80%. Если форсунка открыта постоянно, 100%, тогда она перегреется, не будет должным образом реагировать на сигналы электронного блока управления или перегорит. Некоторые любители тюнинга считают, что раз дроссельные заслонки легковых автомобилей очень редко открываются полностью (не более 20-30 секунд), поэтому постоянно открытые форсунки не могут стать причиной неисправностей. Возможно, этот аргумент не лишен логики, но я не рекомендую увеличивать рабочий цикл более чем до 85% в легковых автомобилях, использующихся в стандартных дорожных условиях. Если автомобиль используется в любительских гонках не рекомендуется использовать рабочий цикл форсунки более 80%.

Предположим, что данный атмосферный двигатель мощностью 140 л.с. не используется в любительских гонках и оснащен 4 форсунками, постоянный поток каждой из них составляет 167 см³/мин при давлении 250 кПа. При рабочем цикле форсунок 85% общая пропускная способность будет составлять 568 см³/мин. Данное значение меньше ожидаемых 644 см³/мин для получения мощности 140 л.с. В данном примере становится очевидным, что во время тестирования на динамометрическом стенде показания окиси углерода (СО) свидетельствовали, что топливовоздушная смесь обеднена, в таком случае, причиной проблемы, скорее всего, являются маленькие форсунки.

Чтобы в двигатель поступало достаточное количество топлива, необходимо либо использовать большие форсунки или можно увеличить давление топлива, таким образом, увеличивая интенсивность потока, проходящего через форсунки, что обойдется намного дешевле. На данном автомобиле стандартная система подачи топлива работает при давлении 250 кПа, поэтому будет достаточно просто увеличить интенсивность потока, изменив давление топлива. Однако, давление топлива не должно превышать 500 кПа, в противном случае контроль над форсункой будет потерян. В любом случае, я выяснил, что только некоторые высококачественные форсунки, например те, которые устанавливаются на гоночные автомобили, действительно показывают изменение интенсивности потока при увеличении давления до 448 кПа. В турбированных двигателях при давлении в системе 303,4 кПа и давлении наддува 110 кПа, форсунки будут работать на пределе своих возможностей. Увеличение давления топлива или наддува приведет к увеличению интенсивности потока не более чем на 2 – 3%, если давление топлива возрастет с 413 до 482 кПа.

При понижении давления (например, ниже 413 кПа) мы можем рассчитать постоянный поток с увеличенным давлением топлива, используя следующую формулу:

Исправленный постоянный поток 

Где SF – постоянный поток при стандартном давлении в системе,

RP – исправленное давление системы подачи топлива,

OP – стандартное давление системы подачи топлива.

Потенциальная пропускная способность форсунки возрастет при увеличении давления топлива. Заводской регулятор топлива можно модифицировать, чтобы увеличить давление топлива, осторожно сжав его в тисках.

В данном примере, увеличение давления топлива с 248 кПа до 303,4 кПа, постоянный поток увеличится с 167 см³/мин до 185 см³/мин. При рабочем цикле форсунок 85% этого будет достаточно для обеспечения мощности примерно в 137 л.с. Чтобы увеличить давление топлива, регулятор давления топлива придется заменить или модифицировать. Для этого автомобиля можно приобрести подержанный или новый регулятор давления топлива. Вы также можете модифицировать его, чтобы увеличить давление топлива до 303,4 кПа, осторожно сжав его в тисках. И действительно это работает. Поместите регулятор давления топлива между двумя углублениями (чтобы не повредить топливные и вакуумные соединения), затем осторожно сожмите его в тисках. Задача состоит в сжатии пружины внутри регулятора, чтобы уменьшить длину корпуса. Если с первой попытки вам не удалось получить необходимое значение давления, повторите попытку.

Вы также можете увеличить давление топлива, установив форсунки большего размера. Установка новых форсунок может обойтись достаточно дорого. В качестве альтернативы можно ознакомиться с руководством по эксплуатации автомобиля, получить информацию о форсунках, установленных на вашем автомобиле, и затем поискать необходимые детали на разборке. при этом необходимо принимать во внимание не только пропускную способность, но и давление топлива в автомобиле «доноре».

Если ваш автомобиль оснащен турбированным двигателем и форсунками маленького размера, я порекомендовал бы установить дополнительную «пятую форсунку» около блока дроссельной заслонки. Обычно алюминиевый блок монолитной конструкции приходится растачивать, чтобы установить форсунку в полость коллектора. Размер пятой форсунки очень легко рассчитать. Для этого необходимо вычесть из значения общей пропускной способности всех инжекторов значение потенциальной пропускной способности.

При увеличении давления топлива или установке форсунок большего размера с целью увеличения мощности электронный блок управления придется перепрограммировать. В противном случае, расчеты для топливовоздушной смеси на средней эксплуатационной скорости и на холостом ходу будут неверными.

Ранее говорилось о том, при движении на высокой скорости обедненная топливовоздушная смесь может образовываться не только вследствие использования форсунок малого размера, но и из-за недостаточной длительности впрыска. Эта функция регулируется программой электронного блока управления или специальным PROM чипом, встроенным в электронный блок управления. Например, предположим, что двигатель был оснащен форсунками с пропускной способностью 195 см³/мин. Мы хотим увеличить мощность до 140 л.с. Однако при частоте вращения 6600 об/мин, когда стандартные двигатели производят максимальную мощность, пропускная способность оставила всего лишь 530 см³/мин (132 см³ на каждую форсунку), поэтому электронный блок управления был запрограммирован на длительность впрыска форсунок 5,42 миллисекунды. После модификации двигателя с целью увеличения мощности до 140 л.с. пропускная способность должна быть увеличена до 644 см³/мин (161 см³ на форсунку). Для этого необходимо перепрограммировать электронный блок управления, чтобы изменить длительность впрыска форсунки до 6,61 миллисекунды. Учтите, что при этом максимальная мощность будет вырабатываться при частоте вращения более 7000 об/мин, но длительность впрыска не должна превышать 6,8 миллисекунд. В противном случае, 85% рабочий цикл форсунки может быть нарушен при увеличении частоты вращения до 7500 об/мин. Максимально допустимая длительность впрыска может быть рассчитана при помощи следующей формулы:

Максимально допустимая длительность впрыска (миллисекунды)

где М = рабочий цикл форсунки, rpm = мощность на максимальной частоте вращения для двигателей с распределенным впрыском топлива, или мощность на максимальной частоте вращения, поделенная на 2 для двигателей с фазированным впрыском топлива.

Естественно, что при модификации двигателя программа электронного блока управления может работать неверно при любых условиях, а не только при максимальной мощности и частоте вращения. Следовательно, длительность впрыска и опережение зажигания необходимо будет «настроить», чтобы обеспечить необходимую периодичность при полностью отрытой дроссельной заслонке. Данную процедуру затем нужно будет повторить при наполовину открытой и открытой на четверть дроссельной заслонке, чтобы обеспечить оптимальные технические характеристики и расход топлива.

Для большинства современных автомобилей в свободной продаже имеются перепрограммированные электронные блоки управления, которые не оснащены сменным процессором. Однако в таком случае может появиться ряд проблем. Согласитесь, даже специалист не сможет подобрать вам жиклеры подходящего размера и пружины центробежного регулятора опережения зажигания, основываясь на ваших описаниях произведенных модификаций, при условии что установлен заводской карбюратор и распределитель зажигания; также дело обстоит и с перепрограммированными электронными блоками управления. Процессор обычно подходит к двигателям различного объема, поэтому он не настроен под определенный двигатель. Программист, занимающийся процессором, берет в качестве «подопытного кролика» автомобиль, например Nissan Sunny, на несколько дней. Он звонит в компанию по производству распредвалов и устанавливает наиболее популярную модель распредвала, затем он обращается к производителям систем выхлопа и головки блока цилиндров. После этого программист (запомните, что программисты чаще всего мало знакомы с устройством двигателей) устанавливает процессор, перепрограммированный в соответствии описанными модификациями. Затем он может провести тестирование на динамометрическом стенде. Как только необходимые технические характеристики будут достигнуты, информация на процессоре будет сохранена, так как программист надеется использовать данные для перепрограммирования других процессоров, которые будут рекламироваться как высококачественные процессоры для автомобиля Nissan Sunny. Жаль, что ваш автомобиль не может похвастать такими же современными модификациями. К тому же программист не скажет вам, что чип, приобретенный за 250 долларов, обошелся ему в 50 центов.

Иногда процессоры продаются в комплекте с головкой блока цилиндров, распредвалом или системой выпуска отработавших газов. Чаще всего эти процессоры работают достаточно эффективно, однако при этом они стоят слишком дорого и к тому же последующие модификации будут ограничены. Что делать, если позже вы захотите установить распредвал с кулачками закругленного профиля или большую головку блока цилиндров? Если производитель предлагает вам приобрести другой распредвал, будьте осторожны, возможно, данный процессор является широкопрофильным.

Профессионалы, занимающиеся процессорами электронного блока управления, могут выполнить его настройку во время тестирования на динамометрическом стенде. В процессор будет установлена базовая программа, а затем, во время тестирования процессор будет настроен для получения оптимальных технических характеристик. Однако, не доверяйте людям, которые после тестирования на динамометрическом стенде скажут, что процессор не нуждается в настройке, так как оптимальные технические характеристики двигателя уже достигнуты, при этом вам придется заплатить за эту услугу 250 долларов. Скорее всего программа не настроена должным образом с первого раза, к тому же откуда они знают, что невозможно улучшить технические характеристики и экономичность двигателя?

Чтобы процессор работал должным образом, его необходимо перепрограммировать индивидуально для вашего двигателя. Следовательно, при установке электронного блока управления со сменным процессором, необходимо выполнить его настройку с использованием тестирования на динамометрическом стенде.

В таблице 8.1 показано насколько можно изменить мощность и экономичность автомобиля Buick с двигателем объемом 3,8 л. Возможно оператор выполнил определенные настройки, но вы только посмотрите на результаты тюнинга, выполненного должным образом. Владельца автомобиля беспокоило, что двигатель начинал работать нестабильно при частоте вращения двигателя более 50000 об/мин. В действительности он считал, что технические характеристики были неплохими, но расход топлива был слишком большим. Именно поэтому, он решил обратиться за помощью к специалистам, однако агент по продаже процессоров заверил его, при увеличении мощности расход топлива всегда возрастает. Перед регулировкой топливной диаграммы расход топлива составлял примерно 87, 5 кг/час при мощности 227 л.с. после регулировки топливной диаграммы, расход топлива снизился до 56,5 кг/час, а мощность увеличилась до 243 л.с.

Таблица 8.1. Сравнительная таблица чип тюнинга автомобиля Buick объемом двигателя 3,8 л.

Тестирование № 1 – заводской двигатель с модифицированным распредвалом, головкой блока цилиндров системой выпуска отработавших газов и комплектом электронного блока управления.

Тестирование № 2 – то же самое с перепрограммированным электронным блоком управления для получения оптимального расхода топлива и технических характеристик.

Другим способом изменения сигнала, который посылается на форсунки, является установка вспомогательного электронного блока управления, который будет регулировать сигнал, посылаемый заводским блоком. Вспомогательный электронный блок управления будет посылать сигнал к форсункам, увеличивая или уменьшая длительность их открытия. Принцип работы подобных систем очень прост, если отрегулировать вспомогательный блок управления на увеличение длительность открытия форсунки на 5%, чтобы предотвратить обеднение смеси при частоте вращения 5500 об/мин, такое же увеличение произойдет на других точках топливной диаграммы. Это может привести к избыточному обогащению смеси, так же как и при увеличении давления топлива, поэтому я не рекомендую использовать вспомогательные электронные блоки управления. исключение составляют те случаи, когда установлена пятая форсунка. В таком случае необходимо установить вспомогательный электронный блок управления, чтобы должным образом регулировать поток топлива из этой форсунки.

В большинстве случае, если вы не зашли далеко в попытке модифицировать свой автомобиль, заводские системы впрыска топлива, особенно оснащенные датчиком расхода воздуха, будут настроены достаточно хорошо, чтобы обеспечивать дополнительную подачу топлива. В двигателях, оснащенных системами контроля за выпуском отработавших газов, большинство возникающих проблем связано с заменой распредвала. При увеличении периода перекрытия клапанов на некоторой частоте возможно всасывание топливовоздушной смеси. Топливо может воспламеняться в системе выпуска, приводя к тому, что кислородный датчик будет посылать неверную информацию на электронный блок управления. например, если в результате подобного горения большая часть кислорода сгорела, данные, посланные на электронный блок управления, будут свидетельствовать об обогащенной смеси. Электронный блок управления отреагирует, уменьшив длительность впрыска форсунки, что возможно приведет к обеднению топливовоздушной смеси. В результате, при движении на средней эксплуатационной скорости двигатель может казаться неэластичным и временами работать нестабильно.

Некоторые системы впрыска топлива ограничивают не поток топлива, а воздушный поток.

В автомобилях, где используются лопастные датчики измерения воздушного потока, чаще всего поток воздуха будет ограничен вследствие движения заслонки. Следовательно, некоторые любители тюнинга ослабляют пружину заслонки, чтобы она легче открывалась. Это совершенно недопустимо, в действительности так как потенциал воздушного потока модифицированного двигателя намного выше стандартных значений, очень часто необходимо усилить пружину заслонки, чтобы она открывалась полностью, только при максимальной мощности. Запомните, что в системах впрыска топлива, оснащенных датчиком расхода воздуха, он является основным источником данных для электронного блока управления. Если воздушная заслонка будет полностью открываться раньше, чем двигателю потребуется максимальный приток воздуха, как электронный блок управления сможет определить точное количество топлива? На самом деле, электронный блок не сможет этого сделать, поэтому топливовоздушная смесь будет обеднена.

Если двигатель будет оснащен лопастным датчиком измерения воздушного потока Bosch с пропускной способностью 380 см³/ч, что подходит для мощности примерно 130 – 135 л.с., а нам необходимо получить мощность 160 л.с.? Существует четыре возможных варианта: мы можем смириться с тем, что поток воздуха ограничен вследствие использования маленького датчика, так как его пружина будет способствовать полному открытию заслонки только при максимальной мощности; можно использовать датчик расхода воздуха с пропускной способностью 500 см³/ч, который подходит для двигателей с максимальной мощностью 180 л.с. и усилить жесткость пружины, чтобы заслонка открывалась только при максимальной мощности; мы также можем использовать термоанемометрический датчик и перепрограммировать электронный блок управления; или можно избавиться от датчика расхода воздуха и электронного блока управления и установить потенциометр на дроссельную заслонку и новый программируемый электронный блок управления, который не использует данные расхода воздуха.

Следующая возможная точка ограничения воздушного потока – это дроссельная заслонка. Обычно можно ожидать, что в четырехцилиндровом двигателе 56 мм дроссельная заслонка будет иметь достаточную пропускную способность, чтобы производить мощность 140 л.с. Дроссельная заслонка диаметром 60 мм (или комбинация из 35 мм и 49 мм заслонок) будет достаточной для получения мощности 160 л.с. при использовании дроссельной заслонки диаметром 65 мм мощность будет составлять 190 л.с. На шестицилиндровом двигателе вышеупомянутая дроссельная заслонка может использоваться при мощности до 240 л.с., а на восьмицилиндровом двигателе V8 – до 300 л.с. при использовании дроссельной заслонки диаметром 75 мм на восьмицилиндровом двигателе V8 мощность может составлять более 400 л.с.

Если стандартный блок дроссельной заслонки действительно ограничивает поток воздуха, тогда необходимо использовать больший блок, или если толщина стенок заводского блока позволяет, можно расточить его для увеличения объема. В большинстве случае, можно расточить блок дроссельной заслонки до 2 мм, однако в некоторых случаях даже до 7 мм. Однако, если блок дроссельной заслонки прикреплен болтом с одной стороны, я считаю что лучшим решением проблемы будет установка другого блока дроссельной заслонки на другом конце емкости. Естественно при этом все ограничения потока воздуха в коллектор будут устранены, особенно, если вторую дроссельную заслонку можно подключить к отдельному фильтру и воздуховоду. Более важным также является то, что, так как воздух попадает в емкости с обеих сторон, обеспечивается более равномерное распределение воздуха по цилиндрам.

Если емкость оснащена только одной дроссельной заслонкой, в таком случае, цилиндры, расположенные ближе к заслонке будут получать меньшее количество воздуха, а цилиндры, расположенные дальше – будут соответственно получать больше воздуха. Очевидно, что при получении меньшего количества воздуха мощность в данных цилиндрах уменьшится, однако на практике мощность может уменьшиться во всех цилиндрах, если длительность впрыска запрограммирована на обеспечение необходимого состава топливовоздушной смеси в цилиндрах, расположенных ближе к дроссельной заслонке, тогда цилиндры на противоположной стороне будут получать обедненную смесь.

В автомобилях, оснащенных одним блоком дроссельной заслонки, достаточно большим, чтобы не ограничивать воздушный поток, при добавлении еще одного блока дроссельной заслонки с другого конца емкости может обеспечить увеличение мощности на 7% на низких оборотах и до 15% на максимальных оборотах, в результате более сбалансированного распределения топливовоздушной смеси по цилиндрам. Если заводская дроссельная заслонка становится причиной понижения давления на 28-37 мм рт. ст., при установке второй дроссельной заслонки мощность на максимальных оборотах увеличивалась на 25%. Это значение достаточно близкое к 35% изменению мощности, которого можно добиться при установке коллектора с индивидуальными заслонками. Иногда, крутящий момент и технические характеристики движения на низких оборотах улучшаются, если вторая дроссельная заслонка выступает из емкости на 150 мм (чтобы увеличить объем емкости), а ее открытие задерживается, пока заводская дроссельная заслонка не откроется на 25°-40° (таким образом, позволяя емкости работать в качестве закрытой резонирующей камеры при незначительных открытиях дроссельной заслонки).

Заслонка в лопастном датчике измерения воздушного потока приводит к его ограничению, однако не стоит ослаблять пружину, чтобы она свободно открывалась. Заслонка должна открываться полностью, только когда двигатель работает на максимальной мощности.

Впускной коллектор имеет две отличительные детали: литники коллектора, которые по сути являются продолжением впускного канала, и емкость коллектора, которая служит резонирующей камерой, из которой воздух поступает в каждый из цилиндров. Объем емкости составляет обычно 50-80% размера двигателя легковых автомобилей.

Большинство двигателей, оснащенных впрыском топлива, имеют достаточно длинные литники для увеличения мощности на средних оборотах. Однако использование длинных литников слишком маленького диаметра может сократить мощность на высоких оборотах. Например, ранние модели автомобилей TPI 305 Camaro и 350 Corvette были модифицированы производителем таким образом, что оптимальные технические характеристики достигались при частоте вращения 2000-4000 об/мин, однако при частоте вращения 4500 об/мин, двигателям данных автомобилей не хватало воздуха. Например, в модели 350 воздушный поток ограничивается при мощности 285-290 л.с. Изготовление других литников позволяет увеличить мощность на 15-25 л.с. при использовании подходящего распредвала. После этого заводской датчик расхода воздуха «душить» двигатель.

Когда мы говорим, что какой-либо компонент «душит» двигатель, это не значит, что двигатель выключается. Это говорит о том, что двигатель не может работать на полную мощность на высоких оборотах. Следовательно, в одном классе гонок на двигателях V8 объемом 5,7 л необходимо использовать двухкамерные карбюраторы Holley 2300. Таким образом мощность двигателя ограничивается примерно 360 л.с. при частоте вращения 5000 об/мин, поэтому при частоте вращения 6250 об/мин мощность будет составлять 340 л.с. установка четырехкамерного карбюратора на тот же двигатель увеличить пропускную способность, что позволит увеличить мощность до 420 л.с. при частоте вращения 5000 об/мин и примерно до 510 л.с. при частоте вращения 6500 – 7000 об/мин. мощность снизится до 490 л.с. только при частоте вращения 7500 об/мин. Так как необходима установка распредвала большого размера, двигатель будет работать нормально только при частоте вращения 2000 об/мин при использовании карбюратора маленького размера. Однако при установке четырехкамерного карбюратора большее количество воздуха будет попадать внутрь двигателя, что не только позволит увеличить мощность на 40%, но и рабочий диапазон мощности возрастет до 3000 об/мин.

Тот же принцип применим к двигателям автомобилей, использующихся в стандартных дорожных условиях. Обеспечить нормальную пропускную способности воздуха и тогда можно использовать распредвал меньшего размера для увеличения мощности на средних и низких оборотах. Однако, доступ необходимого количества воздуха не будет обеспечен, на высоких оборотах мощность увеличится незначительно, а на низких не изменится вообще. Изучив таблицу 8.2, вы увидите, что произошло с двигателем автомобиля Chevrolet 350. Двигатель данного автомобиля был модифицирован для улучшения показаний мощности и экономичности. Распредвал был оснащен кулачками V профиля с гидравлическими роликами, углом развала кулачков 112° и фазой открытия 226° для впускного клапана и 222° для выпускного клапана, подъем клапана составлял 13 мм. Каналы алюминиевой головки блока цилиндров были расточены, затем был установлен 51 мм впускной и 40 мм выпускной клапан. Степень сжатия 9,8:1 предполагала использование топлива с октановым числом 95 по исследовательскому методу. При использовании заводского коллектора и литников с диаметром 37,5 мм двигатель работал достаточно хорошо, и технические характеристики работы дроссельной заслонки также были удовлетворительными. Однако заметьте, насколько увеличилась мощность при использовании больших литников. Длина литников была такой же, однако диаметр канала был увеличен до 42 мм, основание коллектора также было обработано. Затем был установлен коллектор Accel Super-Ram с большой емкостью и короткими литниками D-образной формы большего диаметра. Заметьте, как снизилась мощность на малых оборотах, только при увеличении частоты вращения до 5000 об/мин установка данной системы дала ощутимые результаты. Поэтому я считаю, что данный коллектор больше подходит для автомобиля Chevrolet 400 куб.

Таблица 8.2. Сравнительная характеристика впускных литников автомобиля Chevrolet 350.

Тестирование № 1 – заводской коллектор Chevrolet 350 TPl и литники.

Тестирование № 2 – коллектор с расточенным основанием и литниками 4,5 мм.

Тестирование № 3 – коллектор и литники Accel Super-Ram.

Если стандартный коллектор оснащен слишком длинными или маленькими литниками по отношению к диаметру канала, в свободной продаже найдутся литники подходящего размера. Однако в общем, вам придется установить новый коллектор или модифицировать заводской, так как невозможно расточить каналы коллекторов при помощи стандартного оборудования, использующегося для подобных целей. Некоторые компании пропускают абразивную смесь через канал коллектора, чтобы увеличить внутренний диаметр литника, однако подобные модификации ограничены толщиной стенок коллектора, если перестараться, коллектор может быть разрушен вследствие вибрации двигателя.

Я считаю, что лучше отрезать заводской коллектор и установить литники большего размера той же длины, что и стандартные. Перед тем, как отрезать коллектор, проконсультируйтесь со специалистом, чтобы он показал вам линию отреза. Я бы порекомендовал выполнить три среза: первый разрез делается около посадочных втулок форсунки, второй – непосредственно около емкости коллектора, а третий в самой емкости.

Первый и второй срезы позволяют снять заводские литники. Данные детали заменяются 3 мм трубками с алюминиевыми стенками, выгнутыми до определенной формы. Перед установкой новых литников на место, расточите каналы со стороны коллектора, которая прикручена болтами к головке блока цилиндров. После установки литников посмотрите на коллектор со стороны головки блока цилиндров и при помощи круглого тупоносого напильника удалите все наплывы, до которых можете добраться. Третий срез является не обязательным, и если литники расположены слишком близко друг другу, лучше его не делать. Однако если расстояние между литниками позволяет сделать это, разрежьте емкость и установите на каждый литник небольшие «трубки», чтобы улучшить пропускную способность.

В системах электронного впрыска топлива можно выполнить только две модификации вручную: регулировка скорости на холостых оборотах и регулировка состава смеси на холостых оборотах. Регулировочный винт скорости на холостых оборотах позволяет отрегулировать количество воздуха, которое будет проходить через дроссельную заслонку. Отверните винт, чтобы увеличить интенсивность потока, таким образом, скорость на холостых оборотах возрастет. Если обходной канал слишком маленький, просверлите 2 мм отверстие в дроссельной заслонке и увеличивайте диаметр отверстия с шагом 0,25 мм, чтобы добиться необходимой частоты вращения на холостых оборотах. Перед тем, как сверлить отверстие в дроссельной заслонке, убедитесь, что обходной канал блока дроссельной заслонки не заблокирован частично углеродом, так как это не позволит выполнить настройки должным образом.

Регулировочный винт на блоке дроссельной заслонки устанавливает скорость на холостых оборотах. Отверните регулировочный винт, чтобы увеличить интенсивность потока воздуха в двигатель и, следовательно, частоту вращения.

Привод системы холостого хода регулирует частоту вращения двигателя, контролируя количество воздуха, проходящего через обходной канал дроссельной заслонки.

Регулировочный винт состава смеси, расположенный на датчике расхода воздуха также может изменять интенсивность потока воздуха по обходному каналу. Отверните винт, чтобы увеличить интенсивность потока воздуха по обходному каналу, снижая, таким образом, интенсивность потока по основному каналу. Так как в таком случае блок управления будет получать сигнал, что через заслонку проходит поток меньшей интенсивности, длительность впрыска будет уменьшена. Однако, так как в действительности количество воздуха, попадающего в двигатель, не изменилось, блок управления обходного канала будет учитывать это, делая топливовоздушную смесь обедненной. При заворачивании регулировочного винта, интенсивность потока, проходящего через обходной канал, будет снижена. Электронный блок управления, получив сигнал об увеличении интенсивности потока в основном канале, увеличит длительность впрыска, чтобы обогатить топливовоздушную смесь. Учтите, что чаще всего, регулировочный винт не находится на виду, чтобы избежать ненужных регулировок, при этом он также может быть накрыт защитным колпачком.

В большинстве современных систем впрыска скорость и состав смеси на холостом ходу не могут регулироваться извне, весь процесс полностью автоматизирован и выполняется блоком управления. Если производитель установил частоту вращения на 850 об/мин, электронный блок управления будет стараться удерживать это значение ±50 об/мин. Как показано на рисунке, привод системы холостого хода находится как раз в том месте, где обычно расположен регулировочный винт скорости на холостых оборотах. Если блок управления получает сигнал, что значение частоты вращения не соответствует норме, например, при включении системы кондиционирования или увеличении нагрузки на генератор вследствие включения вентилятора системы охлаждения, он отправляет сигнал обратно на привод, отключая плунжер потока воздуха, чтобы увеличить количество воздуха, проходящего через дроссельную заслонку и, таким образом, вернуться к запрограммированному значения частоты вращения 850 об/мин. И наоборот, если частота вращения на холостых оборотах превышает указанное значение, электронный блок управления посылает сигнал на привод, который ограничивает интенсивность потока воздуха, чтобы вернуться к запрограммированному значению.