Впрыск на "Жигулях" и "Ниве"

Впрыск  на "Жигулях" и "Ниве"     

 Система центрального впрыска топлива (СЦВ) для автомобилей классической компоновки (универсала ВАЗ-21044, седана ВАЗ-21074 и полноприводного ВАЗ-21214) разработана ВАЗом совместно с "Дженерал моторc". Это продиктовано ужесточением норм токсичности в странах, импортирующих автомобили ВАЗ. Доводка системы сводилась в основном к тому, чтобы автомобили соответствовали новым требованиям к составу отработавших газов и топливным испарениям в атмосферу, а также не выходили за рамки стандартов по другим показателям: вибрациям, шуму, тормозным свойствам, пассивной безопасности.  
    Предложенная ВАЗу аппаратура изначально рассчитана на зарубежного потребителя: уровень подготовки сервиса для обслуживания и ремонта подобных автомобилей должен быть на порядок выше существующего в странах СНГ. Наряду с подготовленным персоналом требуется специализированный инструмент и контрольно-диагностические приборы. Автомобили рассчитаны на неэтилированный бензин с октановым числом 95, который в России и странах СНГ доступен лишь жителям крупных городов. Рассмотрим устройство СЦВ.

Система питания двигателя (рис. 1)    

 Топливо из бака 12 электробензонасосом 11 подается под давлением по нагнетающей магистрали через встроенный фильтр 8 к агрегату центрального впрыска топлива 3. Регулятор 5 поддерживает постоянное давление подачи топлива к форсунке 4. Избыток бензина по отводящей магистрали возвращается в бак 12. Форсунка 4 по команде контроллера 25 открывается и впрыскивает топливо в наддроссельное пространство. Продолжительность открытия форсунки (импульса) в зависимости от оборотов двигателя и его нагрузки контроллер 25 устанавливает такой, чтобы состав смеси был всегда оптимальный.

    Бак оригинальной конструкции отличается увеличенным отверстием под электробензонасос, а также наличием дополнительных внутренних перегородок для предотвращения отлива бензина от топливозаборника при небольшом уровне топлива в баке.  
    Заливная горловина бака снабжена лепестковым клапаном. Его назначение - снизить объем испарений бензина при заправке и ограничить диаметр штуцера заливного пистолета для предотвращения ошибочной заправки этилированным топливом: ведь согласно требованиям, заливной пистолет с 22-миллиметровым штуцером применяют на АЗС только для неэтилированного бензина.  
    Электробензонасос расположен в бензобаке и конструктивно объединен с трубкой обратного слива топлива и указателем уровня топлива. Последний (он изготовлен в США) вызывает много нареканий: от неточного показания количества бензина (особенно сильно это проявляется у ВАЗ-21214 и -21044) до полного отказа датчика по причине выпадения тяги поплавка из завальцовки на удерживающей оси. Электробензонасос работает достаточно четко и долго, если бак заправлять незагрязненным бензином; в противном случае безотказное функционирование этого ответственного, но неразборного механизма не гарантировано.  
    Топливный фильтр установлен в отсеке двигателя и рассчитан на пробег 80 тыс. км при использовании высококачественного бензина.  
Количество топливно-воздушной смеси, поступающей во впускную трубу, регулируется дроссельной заслонкой. Контроллер 25 постоянно отслеживает положение дроссельной заслонки и скорость ее движения (ускорение, замедление) через датчик 35, установленный на конце оси дроссельной заслонки.  
    При пуске двигателя, когда частота вращения коленчатого вала ниже минимальной, контроллер обогащает смесь, увеличивая продолжительность открытия форсунки 4, а при пуске холодного двигателя через реле 26 включает электроподогреватель 32 во впускной трубе.  
    После пуска двигателя длительность открытия форсунки 4 корректируется на основе информации от датчика 9 температуры охлаждающей жидкости, датчика 2 температуры воздуха, установленного в корпусе воздушного фильтра 1, и датчика 34 абсолютного давления, который анализирует разрежение в задроссельном пространстве агрегата 3.  
    На прогретом двигателе минимальную частоту вращения коленчатого вала на режиме холостого хода устанавливает регулятор 6 холостого хода, работающий по команде контроллера. Последний отключается от контроля за этим регулятором при достижении автомобилем определенной скорости, о чем информирует датчик 27 скорости, установленный на коробке передач.  
    При движении автомобиля с прогретым двигателем контроллер формирует длительность импульса форсунки 4 в зависимости от оборотов двигателя, а также использует данные от датчика 34 абсолютного давления, датчика положения дроссельной заслонки и датчика 31 концентрации кислорода, установленного в выпускном коллекторе.  
    На режиме ускорения контроллер реагирует на резкое открытие (или прикрытие) дроссельной заслонки и, соответственно, увеличивает или уменьшает подачу топлива, вплоть до полного ее прекращения на определенный период. Кроме того, контроллер прекращает подачу топлива при достижении максимально допустимой частоты вращения коленчатого вала во избежание "перекрутки" двигателя, а также при достижении автомобилем максимальной скорости.  
    При возникновении неисправности в системе питания на панели приборов загорается контрольная лампа "CHECK ENGINE" 20 ("проверь двигатель"). Это не означает, что двигатель должен быть немедленно остановлен. Резервные режимы контроллера позволяют мотору работать в условиях, близких к нормальным. Тем не менее причина загорания контрольной лампы должна быть установлена и устранена.

Система зажигания  (рис. 1)    

  Состоит из модуля зажигания 28, датчика положения коленвала 30, свечей зажигания 10, высоковольтных проводов и контроллера 25. Модуль 28 включает в себя коммутатор и две катушки зажигания. Каждая катушка подает высоковольтный импульс одновременно на два цилиндра, находящихся в противофазе. Например, если поршень первого цилиндра находится в ВМТ в конце такта сжатия, то поршень четвертого цилиндра - в ВМТ в конце такта выпуска. На искру в свече зажигания четвертого цилиндра идет незначительная энергия, а основная энергия направляется на свечу зажигания первого цилиндра. Примененный в системе метод "холостой искры", когда искрообразование на свечах происходит одновременно в цилиндре, где идет такт сжатия, и в цилиндре, где идет такт выпуска, при возникновении неисправности может ввести в заблуждение как малоопытного водителя, так и специалиста, ранее не работавшего с такими системами.  
    Пример: при внезапном отказе свечи зажигания (что вполне вероятно, так как зазор между электродами свечи составляет 1,1 мм), когда сильное сжатие смеси в цилиндре двигателя препятствует пробою искрового зазора и воспламенению смеси, несгоревшая смесь может воспламениться от "холостой" искры в такте выпуска, когда давление в цилиндре значительно ниже. В конце такта выпуска, когда впускной и выпускной клапаны одновременно открыты, воспламенившаяся смесь попадает во впускной коллектор и поджигает находящуюся там смесь, приготовленную для работы следующего цилиндра, вызывая, в свою очередь, также его отказ. При этом двигатель "стреляет", не развивает обороты, потом глохнет, и завести его порой невозможно. Этот дефект распознается не сразу, и выявление его может отнять много времени. Между тем достаточно лишь определить неработающую свечу. Датчик 30 считывает данные с задающего диска 29 и генерирует сигнал через модуль зажигания 28 на контроллер 25. Последний использует эту информацию для вычисления положения коленчатого вала, частоты его вращения и формирует управляющий сигнал на форсунку.  
    При пуске двигателя, когда частота вращения коленчатого вала менее 400 об/мин, моментом искрообразования управляет модуль зажигания 28. При оборотах свыше 400 об/мин эту функцию берет на себя контроллер 25, который учитывает условия движения.  
    Электронная система зажигания - высокой энергии. Поэтому при работающем двигателе недопустимо снимать клеммы с аккумуляторной батареи 22. Все работы в моторном отсеке с элементами системы зажигания следует проводить при выключенном зажигании. Совершенно недопустимо самому снимать и разбирать контроллер.

Системы защиты окружающей среды (рис. 1)

Система вентиляции картера  
    На режиме холостого хода картерные газы отсасываются в задроссельное пространство агрегата 3 центрального впрыска. На рабочих режимах дроссельная заслонка открыта и картерные газы поступают в воздушный фильтр 1. Для предотвращения прорыва пламени в картер при "выстрелах" в агрегат 3 в шланге установлен пламегаситель.  
Система дожигания отработавших газов  
    Состоит из трехкомпонентного каталитического нейтрализатора 36 и датчика 31 кислорода. Каталитический нейтрализатор 36 представляет собой керамический блок сотовой структуры с напыленным каталитическим составом, состоящим из платины, палладия и родия. Блок заключен в металлический кожух.  
    Отработавшие газы, в состав которых входят токсичные компоненты, контактируют с каталитическим составом, и в результате реакции значительная часть токсичных компонентов превращается в воду (H20), углекислый газ (CO2) и азот (N2).  
    Датчик 31 кислорода - с электроподогревом, что позволяет ему быстрее достичь рабочей температуры. Контроллер 25, получая информацию о содержании кислорода в выхлопных газах, поддерживает оптимальное соотношение топливно-воздушной смеси. Система исправно работает только на неэтилированном бензине. Этилированный выводит ее из строя, так как свинец забивает микропоры керамического блока, покрывает контактную поверхность датчика кислорода, в результате чего последний начинает выдавать неверную информацию об избытке кислорода в отработавших газах, а контроллер в свою очередь увеличивает подачу топлива. В этом случае владельцы замечают, что у автомобиля ухудшилась динамика, двигатель стал работать неравномерно и активно "пожирать" бензин. Все попытки что-то изменить в конструкции самостоятельно, отсоединяя датчики или заменяя их на новые, а также демонтируя нейтрализатор (иногда его просто пробивают насквозь, ломая керамический блок-наполнитель), лишь в некоторой степени компенсируют возникшие неполадки. Расход бензина и токсичность выхлопа остаются повышенными.  
    Нейтрализатор может выйти из строя и в случае пропусков в системе зажигания. Несгоревшая смесь достигнет нейтрализатора, температура в нем резко возрастет, и в керамическом блоке могут появиться трещины.  
    Владельцам автомобилей с СЦВ не стоит экономить на моторном масле, Примеси, содержащиеся в низкосортных смазочных материалах, отрицательно влияют на работоспособность нейтрализатора. Ведь малая часть масла даже в исправном двигателе попадает в цилиндры и сгорает там. По той же причине нежелательно использовать для уплотнения стыков силиконовые герметики. Содержащийся в них кремний нейтрализатору противопоказан.  
Система улавливания паров бензина  
    При неработающем двигателе пары бензина из топливного бака 12 собираются в сепараторе 13, где частично конденсируются и возвращаются уже в виде конденсата. По мере накопления паров бензина они поступают в гравитационный клапан 16, а из него - в двухходовой клапан 17. При заданном давлении пары бензина в двухходовом клапане 17 открывают выпускной клапан и поступают в адсорбер 19, где поглощаются адсорбентом (активированным углем).  
    При работе двигателя контроллер включает на определенное время электромагнитный клапан 18 продувки адсорбера. Тогда наружный воздух входит в адсорбер, насыщается парами бензина и поступает в задроссельное пространство агрегата 3 впрыска топлива. По мере расходования бензина в топливном баке 12 создается разрежение и наружный воздух через адсорбер 19 проходит в двухходовой клапан 17, где открывает обратный клапан. Далее воздух через гравитационный клапан 16 и сепаратор 13 поступает в топливный бак 12.  
    Объем применяемого сепаратора (100 мл) недостаточно велик, и при определенных условиях (например, при стоянке автомобиля с полностью заправленным баком на солнце или в жарком помещении в течение длительного времени) часть жидкого топлива может попасть в адсорбер, что приведет к его переполнению и преждевременному выходу из строя. Вот почему бак на этих автомобилях не рекомендуется заправлять "под крышку".  
    Гравитационный клапан предотвращает выход топлива через систему вентиляции в отсек двигателя при опрокидывании автомобиля в случае аварии. Клапан не требует обслуживания; необходимо лишь первоначально проконтролировать его правильную установку - конусообразным торцом вертикально вниз, при этом штуцеры должны быть направлены горизонтально. Если по ошибке клапан смонтировали перевернутым, он закроется и разобщит полость бака с атмосферой. Тогда по мере выработки бензина бак будет деформирован давлением окружающего воздуха. К аналогичным последствиям приводит и пережатие вентиляционных трубок при монтаже или их повреждение, смятие во время эксплуатации.  
    Предохранительный клапан предназначен для аварийного сброса значительного избыточного давления при использовании метансодержащего бензина, применяемого в ряде стран.  
    Двухходовой клапан необходим, чтобы поддерживать небольшое избыточное давление в баке во избежание перегрузки адсорбера. При увеличении разрежения в баке клапан открывается для подачи воздуха. Клапан позволяет использовать невентилируемые крышки горловины бака.  
    Сепаратор, гравитационный, аварийный и двухходовой клапаны установлены за декоративной облицовкой бака в багажном отделении седана ВАЗ-21073, за левой боковиной багажного отсека на универсале ВАЗ-21044, за правой боковиной обивки на "Ниве" ВАЗ-21214. Адсорбер установлен в моторном отсеке и рассчитан на пробег 80 тыс. км.

Электрооборудование (Рис. 2)    

 На рисунке приведен фрагмент принципиальной схемы электрооборудования автомобиля ВАЗ-21044-40. Остальные позиции те же, что и на принципиальной схеме электрооборудования автомобилей ВАЗ-2105 и ВАЗ-2104. Потенциометром 106 корректируют момент зажигания.  
    Октан-потенциометр, применяемый в СЦВ, позволяет корректировать угол зажигания в сторону запаздывания - от О до 8° по отношению к установленному электронным блоком (контроллером), причем коррекция производится ЭБУ только в том диапазоне оборотов двигателя, где наиболее велика вероятность детонации. Это позволяет использовать неэтилированный бензин с пониженным октановым числом (до 91 включительно) за счет незначительного ухудшения скоростных показателей и топливной экономичности. 

    Согласно "Руководству по обслуживанию", регулировка октан-потенциометра возможна только на сервисных станциях с использованием специального контрольно-диагностического прибора ТЕСН-1". Попытка изменить регулировку без прибора не приводит к изменению угла опережения зажигания и не рассматривается в "Руководстве". Однако, как показывает практика, при возникновении детонации двигателя все-таки можно изменить настройку системы зажигания без прибора. Для этого достаточно лишь... обесточить ЭБУ, попросту говоря, отсоединить любую клемму аккумулятора. После этого, сняв заглушку, отверткой вращают регулировочный винт на 1...15 оборотов по часовой стрелке: чем больше поворачивается винт регулировки, тем больше угол запаздывания. Дальнейшее вращение винта уже не меняет настройки. После регулировки подсоединяют клемму аккумулятора и при пробных выездах проверяют, исчезла ли детонация. Возможна и обратная регулировка.  
    Сравнивая автомобили, оснащенные СЦВ, с аналогами, где установлен двигатель рабочим объемом 1,7 л без впрыска (с карбюратором), можно отметить: максимальная мощность снизилась с 58 до 57,3 кВт (примерно на 1 л. с.), максимальный крутящий момент незначительно возрос (со 127 до 128,3 Н-м), максимальная скорость автомобиля снизилась на 2-5 км/ч, время разгона увеличилось, расход топлива на установившихся режимах движения возрос.  
Чем вызвано ухудшение характеристик автомобилей по сравнению с карбюраторными вариантами? Прежде всего, требованием к стабильности состава топливно-воздушной смеси. Это необходимо для эффективной очистки газов от вредных компонентов в нейтрализаторе и для сохранения долговечности последнего. То есть даже при резком' нажатии педали газа или интенсивном торможении двигателем ЭБУ все равно скорректирует количество подаваемого топлива до заданного соотношения (14,6/1), не позволяя двигателю работать на сильно обогащенных или обедненных смесях. Именно это электронное регулирование, обеспечивающее наилучшие показатели по токсичности, приводит к некоторому ухудшению других показателей.  
    Автомобили, двигатели которых заправлены соответствующим сезону маслом, а аккумуляторы исправны и заряжены, пускаются зимой даже при температуре окружающего воздуха • -30...32°С, не требуя никакой дополнительной подготовки. После пуска двигателя включается подогреватель впускной трубы, который вместе с электробензонасосом потребляет много электроэнергии; в случае недостаточного заряда аккумулятора, что видно на шкале вольтметра, для нормальной подзарядки иногда требуется увеличить обороты. По этой же причине все автомобили с СЦВ комплектуют генераторами повышенной мощности.  
    Автомобили с СЦВ недостаточно интенсивно замедляются в режиме торможения двигателем. Это особенно заметно при движении с прогретым мотором: приходится пользоваться тормозами для достижения желаемого замедления. Об этом должен помнить водитель, особенно при езде по скользким дорогам и на затяжных спусках.  
    При движении по неровным покрытиям и при переезде препятствий не надо забывать, что самая нижняя точка автомобиля - нейтрализатор, находящийся при полной нагрузке всего в 80-100 мм от поверхности дороги, что сказывается на проходимости.  
    Тех, кто надеется в случае отказа СЦВ вернуться к карбюратору, придется разочаровать. Приведем только список деталей, которые необходимы для такой переделки: бензобак, трубопроводы системы питания, бензонасос и детали его привода, карбюратор, впускной коллектор, система зажигания (катушка, прерыватель-распределитель, проводка) и кое-что по мелочи плюс демонтаж системы впрыска. Большая работа и немалые затраты. Поэтому, прежде чем купить автомобиль, оборудованный СЦВ, оцените свои возможности: сумеете ли вы обеспечить ему такую эксплуатацию, которая гарантировала бы долгую и надежную работу системы впрыска, или нет.