Как указывалось выше, в дизелях образование горючей смеси происходит внутри цилиндра. В цилиндр на такте впуска поступает чистый воздух, который сжимается на такие сжатия до давления 10 МПа. В конце такта сжатия в цилиндр под большим давлением (200...250 МПа) впрыскивается топливо, которое воспламеняется за счет высокой (до 500...700 °С) температуры сжатого воздуха. В связи с этим система топливоподачи дизельных двигателей обеспечивает подачу и регулирование количества топлива от бака до цилиндров двигателя. Система топливоподачи дизельного двигателя показана на рис. 2.62 и в основном включает в себя;
• топливный бак с заливной горловиной и сетчатым фильтром;
• фильтр грубой очистки топлива;
• топливоподкачивающий насос низкого давления;
• фильтр тонкой очистки топлива;
• топливный насос высокого давления (ТНВД);
• трубопроводы с клапанами;
• форсунки.
Конструкция топливного бака автомобиля с дизелем практически не отличается от конструкции бака автомобиля с бензиновым двигателем, рассмотренной выше.
Фильтр грубой очистки топлива предназначен для удаления механических примесей размером 0,03...0,1 мм. В настоящее время на дизелях больших и особо больших автобусов применяется фильтр грубой очистки унифицированной конструкции. Фильтр представляет собой стакан, внутри которого находится направляющий конус с установленным внутри него фильтрующим элементом. Под конусом к внутренней поверхности стакана приварен успокоитель. Стакан закрыт крышкой, в которой расположены входной и выходной штуцеры. Топливо, входя в стакан через входной штуцер, огибает конус и, резко меняя направление движения, через фильтрующий элемент попадает в выходной штуцер. При резком изменении направления потока топлива инерция грубых включений отбрасывает их на внутреннюю поверхность стакана, и они оседают вниз под успокоитель. Стакан имеет внизу резьбовую пробку, через которую осевшие примеси удаляются при ТО вместе с частью топлива.
Датчик положения распределительного вала предназначен для определения верхней мертвой точки первого цилиндра при такте сжатия. В двигателе ЗМЗ-4062.10 датчик установлен в приливе головки блока цилиндров у четвертого цилиндра со стороны выпускного коллектора. На распределительном валу выпускных клапанов закреплена пластина. При прохождении пластины мимо торца датчика происходит изменение магнитного потока, вызывающее в обмотке сердечника датчика переменный электрический сигнал. Сигнал датчика, обработанный ЭБУ, позволяет синхронизировать подачу топлива в форсунки на такте впуска.
Датчик кислорода (Х-зонд) устанавливается в выпускном тракте и служит для определения содержания кислорода в отработавших газах. По содержанию остаточного кислорода в выхлопных газах можно судить о коэффициенте а избытка воздуха горючей смеси, подаваемой в цилиндры. Сигнал датчика кислорода подается в ЭБУ и при отклонении значения от нормы ЭБУ изменяет продолжительность впрыска топлива. На современных двигателях с принудительным впрыском топлива применяют циркониевые или титановые датчики. На двигателе ЗМЗ-4062.10 — циркониевый датчик (рис.2.61.а). В металлическом корпусе 1 установлен керамический чувствительный элемент в форме купола, изготовленный из двуокиси циркония. Чувствительный элемент закрыт защитным колпачком с прорезями для прохода отработавших газов к датчику. Внутренняя и внешняя поверхности чувствительного элемента покрыты платиной или ее сплавом, которые служат катализатором и токопроводящей средства. Внутренняя полость датчика контактирует с воздухом окружающей среды, наружная — обтекается отработавшими газами. Материал чувствительного элемента представляет собой твердый электролит, поэтому при обтекании датчика отработавшими газами между наружной и внутренней поверхностями чувствительного элемента возникает разность потенциалов, величина которой зависит от содержания кислорода в отработавших газах. Электрический сигнал, вырабатываемый датчиком, подается в ЭБУ для коррекции продолжительности впрыска топлива форсунками, обогащая или обедняя горючую смесь. Поскольку нормальная работа датчика возможна только при определенной температуре (300...400 °С), внутри датчика расположен нагревательный элемент, на который при холодном состоянии датчика подается напряжение 0,45...0,5 В, являющееся опорным напряжением измерительной системы ЭБУ.
Датчик частоты вращения и угла поворота коленчатого вала. В настоящее время наибольшее распространение получили индукционные датчики. Принцип их работы заключается в формировании переменного электрического тока в обмотке неподвижного индукционного датчика при изменении магнитного потока, вызванного попеременным прохождением перед датчиком выступов и впадин вращающегося зубчатого колеса. Датчик частоты вращения коленчатого вала, примененный в двигателе ЗМЗ-4062.10, показан на рис. 2.60. Датчик установлен в приливе передней крышки цепи. В корпусе датчика 2 установлены постоянный магнит 3, сердечник 7 и обмотка катушки I. Перед сердечником 7 с зазором I мм проходят зубья зубчатого колеса 8, прикрепленного к носку коленчатого вала двигателя. 58 зубьев дискового колеса и 58 равноудаленных впадин чередуются при прохождении перед сердечником через 6°. Для создания опорного импульса на дисковом колесе удалены два зуба. Вырезанные зубья определяют начальное положение коленчатого мала. При вращении коленчатого вала двигателя впадины зубчатого колеса изменяют магнитный поток в магнитопроводе датчика, вследствие чего в его обмотке С определенной частотой индуцируется переменный ток, частота колебаний которого соответствует частоте вращения коленчатого нала. Поступающие импульсы обрабатываются в блоке управления. Сначала они проходят формирователь импульсов, который формирует импульсы прямоугольной формы из поступающего сигнала. Прямоугольные импульсы затем поступают на делитель частоты. Делитель частоты преобразует частоту следования импульсов так, что независимо от числа цилиндров на рабочий цикл приходится два импульса работы форсунки. Начало импульса соответствует началу впрыска топлива форсункой. Таким образом, за один оборот коленчатого вала каждая форсунка впрыскивает топливо один раз, независимо от положения впускного клапана. При закрытом клапане топливо остается на нем, а при следующем открытии клапана сдувается воздухом в камеру сгорания. Обеспечить начало впрыска топлива на такте впуска может синхронизация процесса с использованием датчика положения распределительного вала.
Датчик расхода воздуха. На части двигателей ЗМЗ в качестве измерителя расхода
применяется датчик абсолютного давления воздуха (рис 2.57). Он представляет собой изолированный корпус 6, входной штуцер 9 которого связан с впускным трубопроводом. Внутренняя полость датчика разделена мембраной 1. Полость под мембраной 1 соединена с входным штуцером 9. В полости 4 над мембраной — атмосферное давление. Мембрана нагружена пружиной 3, размещенной в верхней полости. На поверхность мембраны напылены кремниевые резисторы 2, к которым подводится постоянное напряжение 5 В. При изменении давления во впускном трубопроводе мембрана деформируется, что ведет к изменению сопротивления резисторов. Выходной электрический сигнал через разъем 8 подается в электронный блок управления ЭБУ. Информация датчика давления необходима в ЭБУ для определения количества воздуха, проходящего через входной трубопровод.
Кроме рассмотренного выше датчика давления в качестве расходомера воздуха на двигателях ЗМЗ-4062.10 может применяться термоанемометрический датчик (рис. 2.58). В этом случае в поток воздуха помещена платиновая пить, через которую из электронного модуля пропускается постоянный ток. Поток воздуха постоянно охлаждает нагретую током нить, увеличение потока воздуха вызывает ее большее охлаждение. В цепь питания нити включен термокомпенсационный резистор. Электронный модуль поддерживает постоянную температуру нагрева нити на постоянном уровне, увеличение тока для поддержания постоянной температуры нити характеризует степень увеличения расхода воздуха. Термоанемометрический датчик отличается от датчика абсолютного давления повышенной точностью измерения расхода воздуха и быстродействием. Недостатком таких датчиков является возможность загрязнения нити инородными частицами. Для очистки нити она периодически нагревается током до 1000 °С.
Датчик температуры охлаждающей жидкости дает информацию о температурном режиме двигателя для корректировки топливоподачи. Датчик установлен в блоке цилиндров и представляет собой металлический корпус, в который вставлен полупроводниковый терморезистор. Сопротивление резистора зависит от температуры охлаждающей жидкости: с увеличением температуры это сопротивление уменьшается, что фиксируется ЭБУ.
Датчик температуры воздуха необходим для коррекции топливоподачи и угла опережения зажигания в зависимости от температуры воздуха во впускном трубопроводе. По конструкции аналогичен датчику температуры охлаждающей жидкости, но имеет другие характеристики.
Датчик детонации (рис 2.59) устанавливается на блок цилиндров в районе четвертого цилиндра, в его изолированном корпусе установлена инерционная масса 7, поджимаемая тарельчатой пружиной 6. При колебаниях датчика инерционная масса 7 воздействует на пьезоэлемент 5, деформация кристаллической решетки которого создает импульс напряжения, подаваемый на контакт в штекере 13 и затем — в ЭБУ. При возникновении детонации частота колебания инерционной массы совпадает с его собственной частотой колебаний; вырабатываемый при этом сигнал датчика воспринимается ЭБУ, который меняет угол опережения зажигания.
Регулятор холостого хода является частью системы холостого хода. Общая схема системы представлена на рис. 2.54. Регулятор 2 каналом 3 подключен параллельно впускному трубопроводу. При закрытой дроссельной заслонке 6 регулятор, получая сигнал от блока управления 1, открывает путь воздуху во впускной коллектор 4 в обход закрытой дроссельной заслонки 6. Сигнал блока управления вырабатывается с учетом частоты вращения коленчатого вала на режиме холостого хода и температуры охлаждающей жидкости, данные о которых поступают и блок управления от датчиков: положения дроссельной заслонки 5; температуры охлаждающей жидкости 7; частоты вращения коленчатого вала 8, 9. Регулятор представляет собой поворотную заслонку, управляемую шаговым электродвигателем (рис. 2.55). К корпус регулятора 4 вставлен поворотный стакан 2, в котором закреплен постоянный магнит 3. Стакан 2 установлен в шариковом подшипнике.
В стакане 2 закреплена ось поворотной заслонки 7. Другой конец оси установлен на игольчатом подшипнике 10 в корпусе регулятора. Внутри стакана 2 установлен якорь 5 с обмоткой 13, ось 12 якоря неподвижно закреплена в корпусе регулятора. 
При подаче от электронного блока управления электрического сигнала на обмотку якоря стакан 2 поворачивается, открывая на определенный угол поворотную заслонку 7, направляя тем самым воздух в обход дроссельной заслонки.
Регулятор холостого хода прекращает подачу воздуха во впускной трубопровод при работе двигателя в режиме принудительного холостого хода. В этом случае при вращении коленчатого вала с частотой, превышающей частоту холостого хода и при закрытой дроссельной заслонке ЭБУ подает сигнал на регулятор холостого хода, поворотный стакан которого прекращает подачу воздуха во впускной трубопровод, одновременно прекращается впрыск топлива электромагнитными форсунками. 
Для исключения возможности остановки двигателя при падении частоты вращения коленчатого вала до 1500... 1300 мин _ 1 ЭБУ возобновляет подачу топлива к форсункам и дает сигнал к открытию воздушного канала регулятора холостого хода.
Датчик положения дроссельной заслонки. В системе непосредственного впрыска двигателя ЗМЗ-4062.10 применен датчик положения дроссельной заслонки, представляющий собой сдвоенный переменный резистор, выполненный на керамической подложке (рис.2.56). Датчик состоит из корпуса 1, печатной платы 6 с резисторами R1...R4 и подвижного контакта 3, установленного на поворотной площадке 2 с ограничителем 7. Площадка 2 установлена на оси 8 дроссельной заслонки. Датчик установлен на дроссельном патрубке.
Форсунка предназначена для впрыска топлива во впускной коллектор в районе расположения впускного клапана. Конструкция форсунки представлена на рис. 2.53. В корпус 8 вставлена обмотка электромагнита 7, внутри которой расположен сердечник электромагнита 3 и корпус клапана-распылителя 9. Коническое отверстие клапана-распылителя закрывается иглой 2, конус которой прижимается к седлу клапана-распылителя пружиной. Топливо, подаваемое в форсунку под давлением, через каналы попадает в полость клапана-распылителя. При подаче импульса тока на обмотку электромагнита сердечник 3 поднимается вместе с иглой 2 на 0,15 мм, отверстие в клапане-распылителе открывается и топливо под давлением впрыскивается в полость впускного коллектора на впускной клапан. Перемещение клапана ограничивается зазором между буртом запорной иглы 2 и ограничительной шайбой. Количество впрыскиваемого топлива ограничивается временем открытия клапана-распылителя.
Верхняя часть форсунки устанавливается в приливе рампы топливопровода высокого давления, которая крепится на впускном коллекторе. Нижние концы форсунок устанавливаются в отверстиях впускного трубопровода.
Топливо под высоким давлением через штуцер подводится к каналу рампы и затем к форсункам. Давление топлива регулируется регулятором давления. Лишнее топливо сбрасывается в бак. Регулятор управляется давлением воздуха во впускном трубопроводе, подаваемом в регулятор через штуцер.
Характеристика насоса двигателя ЗМЗ-4062.10
Марка ........................................................................................................52.1159
Номинальное напряжение, В ........................................................................12
Потребляемый ток, А, не более ....................................................................6,5
Производительность, л/ч..............................................................................130
Рабочее давление, МПа, не менее ................................................................0.3
Максимальное давление, МПа............................................................0,45...0,6
За топливным насосом в магистрали высокого давления установлен топливный полнопоточный фильтр тонкой очистки. Фильтр одноразовый, корпус выполнен из алюминия, в качестве фильтрующего элемента используется пористая бумага с размером пор не более 10 мкм. После фильтра топливо подается в топливную магистраль высокого давления, откуда попадает к форсункам с электромагнитным управлением. В топливной магистрали установлен регулятор давления, через который происходит слив в топливный бак неизрасходованного форсунками топлива. Регулятор давления (рис.2.52) представляет собой корпус 1 и крышку 2, разделенные мембраной 4, нагруженной пружиной. Полость Б соединена с впускным коллектором, а полость А заполнена топливом. К мембране прикреплен подвижной клапан 5, который при падении давления в топливной магистрали перекрывает канал в седле корпуса 1, прекращая слив топлива в бак. Соединение верхней полости регулятора с впускным коллектором позволяет открывать клапан для слива избыточного топлива при меньшем давлении в топливной магистрали при падении давления во впускном коллекторе.
Очевидно, что и при механическом управлении форсунками, и при электронном управлении электромагнитными форсунками давление топлива, создаваемое топливным насосом, должно быть существенно выше того, которое создается диафрагменными насосами. Поэтому в системах непосредственного впрыска топлива применяют специальные объемные насосы, которые могут создать давление 0,4...0,5 МПа при производительности 1...2 л/мин. Чаще всего применяют насосы роликового типа (рис.2.51). В корпусе насоса 1 с эксцентриситетом установлен ротор, снабженный пазами (секциями) с цилиндрическими роликами 4. При вращении ротора каждая из секций меняет свой объем. В зоне увеличенного объема устанавливается штуцер всасывающей магистрали, в зоне уменьшенного объема — штуцер напорной магистрали. Применение роликов позволяет уменьшить изнашивание деталей насоса. Вращение ротора обеспечивается электродвигателем, постоянный магнит которого закреплен на статоре топливного насоса, а якорь связан с ротором. Установлен насос в герметичном корпусе под кузовом рядом с топливным баком и связан с ним топливной магистралью, подводящей топливо к штуцеру (возможен вариант установки насоса внутри бака в специальной, постоянно заполненной бензином емкости). Топливо попадает в нагнетательный узел и, через внутреннюю полость электромотора, в нагнетательный штуцер через обратный дан. Предусмотрен предохранительный клапан, перепускающий топливо при повышении давления свыше допустимого обратно во всасывающую полость.
Электродвигатель работает в топливе целиком, что исключает необходимость уплотнения опор его вала.
Современный карбюратор не может полностью обеспечить точное количественное соотношение топлива и воздуха в горючей смеси во всех цилиндрах двигателя. Так, например, при применении современного карбюратора состав смеси в различных цилиндрах многоцилиндрового двигателя может отличаться на 15... 17 %. Кроме этого, непрерывный расход топлива через жиклеры карбюратора придает процессу смесеобразования элемент «стихийности», что не позволяет двигателю развить полную теоретически возможную мощность и обеспечить полное сгорание горючей смеси с минимально возможным содержанием вредных выбросов в отработавших газах. Поэтому в настоящее время карбюраторы вытесняются системами непосредственного впрыска топлива, где строго дозированное количество топлива впрыскивается во впускной трубопровод в зоне расположения впускного клапана или непосредственно в цилиндр во время такта впуска. Впрыск топлива осуществляется специальной форсункой, открывающейся либо давлением топлива, подающегося из специального дозатора-распределителя (система Bosch K-Jetronic), либо электромагнитом (система L-Jetronic). В настоящее время системы с механическим управлением форсунками (K-Jetronic) вытесняются системами с электронным управлением электромагнитными форсунками (L-Jetronic). На отечественных особо малых и малых автобусах применяют систему непосредственного впрыска с электронным управлением электромагнитными форсунками. Общая схема системы непосредственного впрыска, применяемой на двигателе ЗМЗ-4062, устанавливаемом на малых и особенно в малых автобусах, показана на рис.2.50. Система включает в себя воздушный тракт с установленной в нем дроссельной заслонкой 3, топливный бак, магистраль высокого давления, электрический топливный насос 17, топливный фильтр 18, регулятор давления 13 и магистраль слива лишнего топлива, форсунку 5, регулятор холостого хода. Работа системы обеспечивается микропроцессором 12, получающим сигналы от датчиков: положения коленчатого вала 1, температуры воздушного потока 8, температуры охлаждающей жидкости 21, датчика положения распределительного вала 19, кислородного датчика в выпускной магистрали (Х-зонд), датчика расхода воздуха 4, датчика положения дроссельной заслонки 2, датчика детонации 14. Микропроцессор вырабатывает управляющий сигнал, поступающий на форсунку 5 и на регулятор холостого хода. Учет всех факторов, от которых зависит устойчивая работа двигателя при минимизации вредных выбросов, обеспечивает высокие потребительские качества такой системы.
Газовый редуктор низкого давления снижает давление газа до значения, необходимого для нормального смешения воздуха и природного газа в карбюраторе-смесителе. Схема ГРНД показана на рис. 2.48. В редукторе происходит двухступенчатое понижение давления газа. На входе в ГРНД установлен электромагнитный клапан, прекращающий подачу газа от ГРВД при выключенном зажигании. При включенном зажигании и неработающем двигателе газ из ГРВД поступает на вход в ГРНД и через открытый клапан 50 — в полость Г. В полостях А, Б и В — давление атмосферное. По мере заполнения полости Г газом давление в ней растет до величины 0,12...0,15 МПа. При достижении этого давления мембрана 45 прогибается, преодолевая сопротивление пружины 36, при этом привод 43 закрывает клапан 50. Таким образом происходит первая ступень редуцирования (понижения) давления. При пуске двигателя возникающее во впускном коллекторе разрежение устанавливается через канал 18 в полости А. Кольцевая мембрана 56, преодолевая усилие пружины, перемещается вниз, освобождая мембрану 1 от упоров 2. При этом усилия пружины 64 становится недостаточно для удержания клапана 32 и он под давлением газа из полости Г открывается. Газ перетекает в полость В второй ступени редуктора, создавая там избыточное давление 50... 100 Па. Из полости В газ через калиброванное отверстие поступает в смеситель.
Степень открытия клапана 32 зависит от соотношения давлений в полостях Б и В. Увеличение расхода воздуха вызывает увеличение расхода газа из полости В, давление в ней падает, и атмосферное давление в полости Б вызывает увеличение прогиба мембраны 2 и, соответственно, увеличение степени открытия клапана 32. В итоге количество подаваемого в смеситель газа растет. Так осуществляется автоматическое регулирование качества смеси.При полных нагрузках срабатывает пневматический привод клапана экономайзера 26, через который газ из полости В напрямую по каналу 18 попадает в смеситель параллельно с газом, поступающим через калиброванное отверстие. Таким образом происходит дополнительное обогащение смеси, необходимое для получения максимальной мощности.
Приготовление горючей смеси при использовании в качестве топлива сжатого природного или сжиженного нефтяного газа происходит в специальном смесителе. 
Чаще всего такой смеситель представляет собой проставку 2 между частью карбюратора, в которой находится диффузор 4, и частью карбюратора, в которой расположена дроссельная заслонка 1(рис.2.49).
Loading ...