Регулирование состава смеси при пуске и прогреве двигателя
Двигатель с впрыском топлива и искровым зажиганием, так же как и карбюраторный двигатель, требует обогащения смеси на режиме пуска. Необходимая степень обогащения зависит от параметров двигателя и особенностей его смесеобразования; при понижении температуры окружающей среды и деталей двигателя требуемая степень обогащения резко увеличивается.
После пуска холодного двигателя на режиме прогрева состав смеси должен оставаться обогащенным, а для устойчивой работы непрогретого двигателя на холостом ходу количество поступающей смеси должно быть увеличено.
В ранних конструкциях систем впрыска с плунжерными насосами и пневматическим регулированием для обогащения смеси при пуске применялось простое рычажное устройство, соединенное тягой с кнопкой на приборном щитке автомобиля. При вытягивании кнопки рычаг воздействовал на рейку, перемещая ее в сторону увеличения подачи. Степень обогащения смеси и его продолжительность зависели целиком от опыта водителя. Такая система устанавливалась на автомобилях Мерседес Бенц 300 SL. В более поздних моделях пусковое обогащение было автоматизировано. Перемещение рейки, из положения максимальной подачи в положение пусковой подачи осуществлялось посредством электромагнита 9 (рис. 14, а), включаемого на время прокручивания двигателя стартером. Для предотвращения переобогащения смеси при запуске горячего двигателя в систему был введен термовыключатель, чувствительный элемент которого омывался жидкостью, отводимой из системы охлаждения двигателя. Схема такого устройства представлена на рис. 15, а. При включении замка зажигания 1 и включателя стартера 2 напряжение подаётся на обмотку 3 реле 5. Если контакты термовыключателя 8 замкнуты (что имеет место при температуре охлаждающей жидкости ниже 45°С), замкнутся и контакты 4 реле 5 и электромагнит 6 передвинет рейку 7 в положение пусковой подачи. Описанная система была использована на автомобилях Мерседес Бенц 220 SE. В более поздней модели 220 SEb система была значительно усложнена. Чтобы улучшить запуск двигателя, система была дополнена реле времени, обеспечивающим кратковременное обогащение смеси и при температуре охлаждающей жидкости выше 45°С. Помимо того, для улучшения запуска при низких температурах было применено специальное устройство, подающее распыленное топливо во впускной трубопровод двигателя. Схема такой системы представлена на рис. 15, б. Как и в описанной выше системе, при включении замка зажигания 1 и включателя стартера 2 напряжение подается на обмотку 3 реле 5. Если контакты термовключателя 8 замкнуты, замкнутся контакты 4 реле 5 и электро магнит 6 передвинет рейку 7 в положение пусковой подачи, в мотором она будет удерживаться, пока включен стартер. Так работает система при температуре охлаждающей жидкости ниже 45°С. При более высокой температуре контакты термовключателя 8 разомкнуты; в этом случае обмотка 3 реле 5 будет включена через контакты 10 реле времени 9. Продолжительность включении определяется не длительностью включения стартера, а настройкой реле 9; обычно оно настраивалось на время около одной секунды, что обеспечивало достаточное, но не чрезмерное обогащение при запуске теплого двигателя.
Для запуска двигателя при низких температурах в системе предусмотрена дополнительная подача топлива во впускную трубу. Топливо из напорной магистрали подается к пусковой форсунке 13 через нормально закрытый электромагнитный клапан 14. Обмотка 15 клапана включается в цепь контактами 16 реле 17. Обмотка 18 этого реле включается при включении стартёра, если замкнуты контакты 11 теплового реле времени 12. Реле настроено таким образом, что при температуре —20°С продолжительность включения составит 12 с. При увеличении температуры время включения сокращается, н при температуре +5°С контакты уже не замыкаются. Подача дополнительного топлива во впускной тракт через пусковую электромагнитную форсунку является эффективной мерой обеспечения холодного запуска. Подобные устройства с более или менее сложной автоматикой включения используются в системах впрыска различных типов. Например, пусковая электромагнитная форсунка устанавливается на автомобилях Пежо с аппаратурой впрыска Кугельфшнер.
В системе впрыска с электронным управлением также используются аналогичные пусковые устройства.. Время включения пусковой форсунки регулируется термореле. В зависимости от типа двигателя оно составляет от 5 до 20 с при температуре —20°С и с ростом температуры уменьшается. При температуре выше (+10)—(+15)°С пусковое устройство не включается. Типичная конструкция пусковой форсунки фирмы «Бош» показана на рис. 16, а. Топливо из напорной магистрали поступает в корпус форсунки 1 через канал 2. Проход топлива внутрь форсунки закрыт якорем 3, прижатым пружиной 4. При включении тока в обмотку электромагнита 5 якорь втягивается, открывая топливу доступ к распылителю 6. Из распылителя мелко распыленное топливо поступает во впускную трубу двигателя. На рисунке виден контакт 7, служащий для включения обмотки электромагнита форсунки в управляющую цепь. В зависимости от размерности двигателя производительность форсунки составляет 100—200 см3/мин.
В системах непрерывного впрыска пусковое обогащение достигается увеличением подачи топлива путем открытия дополнительных проходных сечений в регуляторе давления топлива. Перемещение дозирующих элементов осуществляется от электромагнитного привода, включаемого при проворачивании двигателя стартером. В системах, где основной насос приводится от двигателя, при запуске необходимо подать топливо непосредственно от подкачивающего насоса (например, диафрагменного). Для этой цели используется тот же электромагнитный привод (система Рочестер).
Как указывалось выше, после запуска после время прогрева двигатель должен работать на обогащенной смеси и обогащение должно изменяться в зависимости от температуры двигателя. В большинстве систем впрыска коррекция состава смеси по температуре двигателя производится автоматически; обычно используется термосиловой элемент с твердым наполнителем. В системах с плунжерным насосом и механическим регулированием термосиловой элемент устанавливается на корпус регулятора состава смеси, причем вокруг него располагается рубашка, сообщающаяся с системой охлаждения двигателя. Термические деформаций элемента передаются через шток системе рычагов, перемещение которых изменяет передаточное отношение привода. При этом подача топлива изменяется в соответствии с экспериментально подобранной программой. Схема такого, устройства аппаратуры Бош. показана на рис. 12, а. Здесь термосиловой элемент 12 перемещает ось качания рычагов 9. Аналогично выполнено регулирование состава смеси по температуре охлаждающей жидкости и в системе Кугельфишер (см. рис. 12, б); термоэлемент 11 через систему рычагов поворачивает эксцентричную ось регулирующего рычага 9. На двигателях с воздушным охлаждением для этих целей служат биметаллические элементы (система впрыска Бош на двигателях Порше 911 Е и 911 S).
В системах впрыска с электронным управлением эта задача решается введением в управляющие цепи устройства формирования импульсов датчика сопротивлении, омываемого охлаждающей жидкостью. На двигателях воздушного охлаждения датчик температуры устанавливается непосредственно в металле головки цилиндров.
Для устойчивой работы непрогретого двигателя на холостом ходу требуется не только обогащение состава смеси, но и увеличение ее количества. Эго может быть осуществлено за счет увеличения открытия дроссельной заслонки. Однако практически более удобно другое решение; параллельно заслонке подключается пополнительный воздушный канал — байпасный канал холостого хода, сечение которого может изменяться посредством перемещения золотника. Золотник связывается с термосиловым элементом, омываемым охлаждающей жидкостью. Характеристика элемента подбирается так, чтобы при температуре (-20)—(-30)°С канал был полностью открыт, а при повышении ее до (+50)—(+70)°С он полностью закрывался. В двигателях с механическим управлением и встроенным в регулятор термосиловым элементом дня регулирования состава смеси этот же элемент- может быть использован и для управления подачей дополнительного воздуха. Так, например, выполнено это устройство на двигателях автомобилей Мерседес Бенц 220 SE.
В системах впрыска с электронным регулированием управляемый термоэлементом золотник оформляется в виде отдельного узла, называемого регулятором дополнительного воздуха (рис. 16, б). Здесь в корпусе 1 установлен стакан 2, внутри которого перемещается золотник 3. Золотник соединен со штоком термоэлемента 4 и нагружен пружиной 7. При установке на двигателе термоэлемент вводится в систему охлаждения двигателя, входной штуцер 5 соединяется шлангом с корпусом воздушного фильтра, а выходной штуцер 8 — с задроссельным пространством впускной трубы. На холодном двигателе золотник занимает крайнее правое положение, и его кромка открывает окно 6. Тогда воздух из воздушного фильтра поступает через штуцера 5 и 8 во впускную трубу мимо дроссельной заслонки. При прогреве двигателя термоэлемент перемещает золотник влево, закрывая окно 6. Когда температура охлаждающей жидкости достигает 50—70°С, окно 6 будет полностью закрыто и дополнительная подача воздуха прекратится.
