При возникновении неполадок в системе электронный блок управления предупреждает о них водителя с помощью контрольной лампы Check Engine (этот индикатор может быть выполнен как в виде указанной надписи, так и в виде пиктограммы с изображением двигателя). В его оперативной памяти сохраняются диагностические коды, указывающие места возникновения неисправностей. Специалисты с помощью определенных манипуляций или специального считывающего устройства могут получить информацию об этих кодах и быстро обнаружить неполадки.
Датчик положения дроссельной заслонки размещен на дроссельном патрубке и связан с осью дроссельной заслонки. Он представляет собой потенциометр. При нажатии на педаль газа поворачивается дроссельная заслонка и увеличивается напряжение на выходе датчика.
Обрабатывая эту информацию, электронный блок управления корректирует подачу топлива в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки (то есть в зависимости от того, насколько сильно вы нажмете на педаль газа).
Датчик температуры охлаждающей жидкости — это термистор, то есть резистор, сопротивление которого зависит от температуры: при низкой температуре он имеет высокое сопротивление, а при высокой температуре — низкое. Датчик расположен в потоке охлаждающей жидкости двигателя. Электронный блок управления измеряет падение напряжения на датчике и таким образом определяет температуру охлаждающей жидкости. Эту температуру он постоянно учитывает, управляя работой большинства систем.
Датчик положения коленвала (индуктивный) координирует работу форсунок. С его помощью блок управления, получив информацию о положении коленчатого вала и соответственно о тактах двигателя, дает сигнал на срабатывание конкретной форсунки, которая в нужный момент подает распыленное топливо к соответствующему цилиндру.
Системы впрыска современных автомобилей, в отличие от простейшего инжектора, оборудуют целым рядом дополнительных устройств и датчиков, улучшающих работу двигателя: лямбда-зондом, каталитическим нейтрализатором, датчиками детонации и температуры впускного воздуха и т. д.
Система выпуска отработавших газов
Система выпуска отработавших газов состоит из следующих элементов:
¦ выпускного клапана;
¦ выпускного канала;
¦ приемной трубы глушителя;
¦ дополнительного глушителя (резонатора);
¦ основного глушителя;
¦ соединительных хомутов.
Система выпуска предназначена для отвода отработавших газов от цилиндров двигателя, их охлаждения и уменьшения шума при выбросе в атмосферу.
Двигатель выбрасывает через выпускной канал цилиндра отработавшие газы в выпускной коллектор. С этого момента начинается их движение по системе выпуска.
Система выпуска отработавших газов отечественного легкового автомобиля представлена на рис. 2.19.
Продукты сгорания из выпускного коллектора направляются в приемную трубу резонатора (дополнительного глушителя), а потом и основного глушителя. Внутри обоих устройств установлены перегородки с большим количеством отверстий. Газы, с шумом попадающие в глушитель, вынуждены пройти длинный путь по его закоулкам. При этом звуковая волна существенно ослабевает, а газы охлаждаются.
На работу системы выпуска расходуется до 4 % мощности двигателя. Все соединения в системе выпуска отработавших газов должны быть герметичны. Выпускные элементы двигателя соединяются с помощью специальных жаростойких прокладок, трубы глушителя вдеваются друг в друга и стягиваются хомутами.
В отличие от большинства отечественных автомобилей, системы выпуска многих иномарок снабжены еще одним элементом — катализатором (каталитическим дожигателем) отработавших газов, где происходит нейтрализация вредных веществ. Поэтому такой катализатор еще называют нейтрализатором. В нем дожигаются несгоревшие остатки топлива и фильтруются газы перед выбросом в атмосферу. В нейтрализаторе основные токсичные компоненты отработавших газов — окись углерода (СО), углеводороды (СН) и окись азота (NO) — в результате химических реакций превращаются в нетоксичные газы. Катализаторы могут работать только с двигателями, потребляющими высококачественный неэтилированный бензин. В противном случае они тут же засоряются и выходят из строя.
Рис. 2.19. Схема работы глушителя двигателя:
1 — выпускная труба; 2 — перегородка; 3 — перфорированная труба; 4 — перфорированная перегородка; 5 — основной глушитель; 6 — дополнительный глушитель; 7 — газоприемник; 8 — приемные трубы глушителя
Система зажигания
Система зажигания, хотя и является составной частью электрооборудования автомобиля, заслуживает отдельного разговора.
Система зажигания обеспечивает работу двигателя. В самом конце такта сжатия рабочую смесь необходимо поджечь, за это и отвечает система зажигания, которая используется только в бензиновых и газовых ДВС.
С ее помощью топливовоздушная смесь, попавшая в цилиндры двигателя, поджигается в строго определенный момент. Воспламенение смеси внутри цилиндра происходит при образовании высоковольтной искры между электродами свечи зажигания при подаче к ней напряжения 18 000–20 000 В.
Известны три разновидности систем зажигания: контактная, бесконтактная и микропроцессорная.
Контактная система зажигания на современных автомобилях не применяется, однако ранее она была широко распространена. Она состоит из следующих основных элементов:
¦ катушки зажигания;
¦ прерывателя-распределителя;
¦ вакуумного и центробежного регуляторов опережения зажигания;
¦ свечей зажигания;
¦ включателя (замка) зажигания.
Ненамного опередила контактную бесконтактная система зажигания. Она отличается от контактной системы отсутствием прерывателя. Здесь его заменяет специальное устройство — бесконтактный электронный датчик, посылающий импульсы тока низкого напряжения и распределяющий ток высокого напряжения в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя.
В современном автомотостроении широко применяется микропроцессорная система зажигания, входящая в систему управления инжекторными двигателями. Здесь полностью исключены механические приспособления.
Такая система зажигания состоит из модуля зажигания, высоковольтных проводов и свечей зажигания. Устройство управления системой впрыска представляет собой автономный микропроцессорный блок управления зажиганием или блок управления двигателем с подсистемой управления зажиганием.
Это устройство, пользуясь обратной связью, автоматически рассчитывает момент зажигания. При этом учитываются частота вращения коленвала двигателя и его положение, положение распредвала, нагрузка двигателя, определяемая по положению дроссельной заслонки, а также температура охлаждающей жидкости и данные датчика детонации. Регулировка опережения зажигания реализована программно в блоке управления.
Коммутаторы в микропроцессорных системах зажигания также называются воспламенителями. Электронный блок управления выполняет в микропроцессорной системе зажигания функции «головного мозга». Его работа состоит в сборе информации от датчиков. Для определения необходимого момента зажигания считывается информация с датчика положения коленчатого вала, датчика положения распределительного вала, датчика детонации и датчика угла открытия дроссельной заслонки. На основании полученной информации рассчитывается оптимальный момент зажигания, время зарядки катушки и через коммутатор выдаются команды управления первичной цепью катушки.
Блок управления системой зажигания часто объединяют с блоком управления впрыском топлива, устройство которого рассмотрено ранее.
Датчики положения коленчатого и распределительного валов дают информацию о текущих оборотах двигателя, а также о текущем положении распредвала. Датчик детонации во время работы двигателя генерирует сигнал с частотой и амплитудой, зависящей от частоты и амплитуды вибрации двигателя. Этот датчик устанавливают на блоке двигателя.
При возникновении детонации электронный блок управления корректирует угол опережения зажигания. Датчик положения дроссельной заслонки определяет нагрузку на двигатель.
Коммутатор (воспламенитель) — это транзисторные ключи, которые, в зависимости от сигнала с электронного блока управления, включают или отключают питание первичной обмотки катушки зажигания. Если в системе зажигания используется несколько катушек, то и коммутаторов может быть несколько.
Таким образом, ток высокого напряжения в нужный момент доставляется к конкретной свече зажигания. Устройство свечи зажигания показано на рис. 2.20.
Рис. 2.20. Устройство свечи зажигания:
1 — наконечник; 2 — керамический изолятор; 3 — металлический корпус; 4 — металлическое уплотнительное кольцо; 5 — внутреннее уплотнение; 6 — основание «пятиволнистого» изолятора (тепловой конус изолятора); 7 — технологическая фаска; 8 — боковой (заземляющий) электрод; 9 — воздушный зазор между керамическим изолятором и металлическим корпусом свечи; 10 — центральный электрод; 11 — специальное соединение из электропроводящей стекломассы; 12 — керамический корпус; 13 — токопроводящий стержень, запрессованный в токопроводящую стекломассу и связанный с центральным электродом
С помощью свечи зажигания образуется искровой разряд, необходимый для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя.
Главными рабочими элементами свечи являются контактный стержень с центральным электродом, отделенный от «массы» изолятором, и боковой электрод, контактирующий с «массой» через металлический корпус свечи.
Свечи устанавливают (вворачивают) специальным свечным ключом в головку блока цилиндров. Для надежного уплотнения свечи с головкой блока цилиндров используется уплотнительное кольцо. Изоляторы свечей выполняют из материалов, выдерживающих напряжение не менее 30 кВ (уралит, борокорунд и т. п.). Свечи изготавливаются с различной тепловой характеристикой и характеризуются калильным числом. Калильное число определяется как величина, пропорциональная среднему давлению, при котором начинает появляться калильное зажигание, то есть неуправляемый процесс воспламенения рабочей смеси не только искровым разрядом, но и раскаленными элементами свечи или только ими (после выключения зажигания). Калильное зажигание возникает при достижении температуры свечей примерно 900 °C. Чем выше калильное число, тем надежнее работает свеча в двигателе с высокой степенью сжатия. Калильные числа свечей зажигания имеют следующие значения: 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26.
Ресурс современных свечей зажигания составляет около 20 млн искр, что соответствует примерно 15 000 км пробега автомобиля. Поэтому заводы-изготовители предписывают замену свечей через 15 000–20 000 км пробега.
Система охлаждения
Система охлаждения предназначена для поддержания нормального теплового режима двигателя.
При сгорании топливовоздушной смеси выделяется значительное количество тепла, способного вывести из строя агрегаты двигателя.
При перегреве подвижные элементы расширятся, поршни заклинит в цилиндрах, а многие детали будут изогнуты или просто сломаны.
Для отвода избыточного тепла и предназначена система охлаждения. Она же поддерживает оптимальный тепловой режим работы двигателя. На автомобилях в подавляющем большинстве случаев применяется жидкостная система охлаждения.
Нормальная температура охлаждающей жидкости работающего двигателя составляет 80–95 °C. При пуске холодного двигателя система охлаждения помогает ему по возможности быстрее достичь рабочей температуры.
Жидкостная система охлаждения закрытого типа с принудительной циркуляцией и расширительным бачком состоит из следующих основных элементов (рис. 2.21):
¦ рубашки охлаждения (двойных стенок
¦ блока цилиндров и головок, пространство между которыми заполнено охлаждающей жидкостью);
¦ центробежного насоса, обеспечивающего циркуляцию охлаждающей жидкости в системе;
¦ термостата (автоматического клапана, открывающегося при достижении
¦ охлаждающей жидкостью температуры 90–102 °C);
¦ радиатора, выполняющего функцию теплообменника и состоящего из двух бачков, соединенных большим количеством трубок;
¦ вентилятора, обеспечивающего прокачку воздуха между трубками радиатора;
¦ расширительного бачка, поддерживающего постоянный объем циркулирующей жидкости и определенное давление в системе;
¦ соединительных трубопроводов.
Рис. 2.21. Система охлаждения двигателя:
1 — рукав подводящий правый; 2 — термостат; 3 — хомут; 4 — шланг перепускной; 5 — парубок рубашки охлаждения выпускной; 6 — рукав отводящий правый; 7 — шланг насоса охлаждающей жидкости подводящий; 8 — патрубок переходный; 9 — пробка выпуска воздуха; 10 — рукав отводящий левый; 11 — рукав подводящий левый; 12 — труба соединительная; 13 — датчик температуры воды; 14 — сливная пробка; 15 — датчик включения электровентилятора; 16 — радиатор отопителя салона; 17 — электровентилятор; 18 — радиатор; 19 — расширительный бачок; 20 — пробка расширительного бачка; 21 — рубашка охлаждающей жидкости двигателя; 22 — насос охлаждающей жидкости; 23 — термостат; 24 — впускная труба двигателя
В большинстве автомобилей в качестве охлаждающей жидкости применяют специальные составы с низкой температурой кристаллизации — антифризы (от англ. antifreeze — «незамерзающая жидкость»). Предприятия-изготовители присваивают антифризам фирменные названия (например, «Тосол», «Лена» и т. п.) и (или) указывают температуру их замерзания, точнее, кристаллизации (тосол А-40, ОЖ-40, ОЖ-65, где ОЖ — охлаждающая жидкость).
Охлаждающая жидкость циркулирует в системе по малому кругу — при прогреве двигателя и по большому кругу — при его охлаждении. Циркуляцию охлаждающей жидкости по полым зонам неподвижных частей двигателя (рубашке охлаждения) обеспечивает механический насос (водяная помпа). При движении по большому кругу тепло, образующееся при работе двигателя, поглощается циркулирующей жидкостью, а при прохождении последней через радиатор — воздухом. Радиатор отдает тепло воздуху, который обтекает трубки. Воздух проходит через радиатор под действием электрического вентилятора. Он включается при достижении определенной температуры охлаждающей жидкости. В остальное время охлаждение происходит воздухом, проходящим через радиатор за счет движения транспортного средства.
При пуске холодного двигателя, чтобы охлаждающая жидкость не мешала ему быстрее достичь оптимальной температуры, предусмотрен специальный клапан, перекрывающий ее доступ из рубашки охлаждения к радиатору. Этот клапан называется термостатом.
При пуске холодного двигателя термостат (рис. 2.22) остается закрытым и охлаждающая жидкость не может проходить через радиатор, она циркулирует только в головке блока и самом блоке цилиндров (движение жидкости по малому кругу). В результате двигатель быстро прогревается.
При достижении охлаждающей жидкостью установленной температуры термостат открывает ей доступ в радиатор для охлаждения (движение жидкости по большому кругу).
Если радиатор не справляется с охлаждением жидкости до необходимой температуры, в дело вступает электровентилятор.
Обогреватель салона (печка) также относится к системе охлаждения. Главный его элемент — радиатор. Но не тот, который расположен перед двигателем и спрятан за декоративной отделкой передней части автомобиля, а другой, меньших размеров, расположенный за двигателем. Включая обогреватель, водитель открывает кран, и горячий антифриз попадает в радиатор. Так нагревается воздух, поступающий в салон автомобиля. Включать печку следует при прогретом двигателе. Включение обогревателя при холодном двигателе лишь увеличит время прогрева мотора.