Страница:
В состав системы входят также традиционные элементы, используемые в механических устройствах с электронным управлением: редуктор-испаритель с электромагнитным клапаном и смеситель газа, совмещенный с противохлопковым клапаном.
Газовоздушную смесь заданного состава формирует электрический дозатор с шаговым электродвигателем. В состав системы входят эмуляторы, подающие в базовый бензиновый электронный блок управления (ЭБУ) сигналы, имитирующие работу бензиновых форсунок, лямбда-зонда и других элементов.
Большинство функций системы управления «Nicolaus» сведено в один блок (рис. 35), что позволяет эффективнее, автоматически контролировать состав газовоздушной смеси во время работы двигателя на газе сжиженном нефтяном.
Рис. 35. Схема подключения системы «Nicolaus»: 1 – лямбда-зонд; 2 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 3 – блок системы управления БСУ «Nicolaus»; 4 – интегрированный переключатель; 5 – бабина; 6 – персональный компьютер; 7 – тестер программатор АУ215; 8 – датчик положения дроссельной заслонки; 9 – смеситель с противохлопковым клапаном; 10 – дозатор (аттуатор); 11 – штатный электронный блок управления; 12 – редуктор-испаритель; 13 – каталитический нейтрализатор.
При работе на этом топливе в управлении двигателем одновременно участвуют базовый бензиновый ЭБУ (11) и блок системы управления БСУ (3), который представляет собой самостоятельный многофункциональный микропроцессор. Он обрабатывает сигналы, поступающие от датчика кислорода (лямбда-зонда) (1), датчика числа оборотов двигателя RPM5 с катушкой зажигания или с тахометром, датчика положения дроссельной заслонки TRS8 и датчика температуры на редукторе (12).
БСУ – универсален и может устанавливаться практически на любую модель автомобиля при наличии программного обеспечения.
Программное обеспечение этого блока корректируется в зависимости от модели двигателя, дозатора газа, типа смесителя и выполняется непосредственно установщиком газового оборудования с помощью тестера-программатора «Эльпигаз» АЕ215, который может поставляться отдельно. Возможно также подключение блока системы управления через интерфейс (код АЕ 171) к переносному компьютеру 6 с соответствующим программным обеспечением.
При подключении этого прибора к блоку системы управления можно предварительно произвести тестирование основных элементов бензиновой системы и получить визуальное отображение цифровой и графической информации о работе системы управления двигателем на дисплее (7). Все это дает возможность существенно упростить, сделать доступной настройку газовой системы питания и обеспечить надежность ее последующей эксплуатации.
Система управления, на основании анализа полученных сигналов и сравнения их в блоке микропроцессора с заданными значениями подает главный проставляющий сигнал на дозатор с шаговым электродвигателем (аттуатор) (10).
Рис. 36. Дозатор (аттуатор): 1 – шаговый двигатель; 2 – шток.
Аттуатор (рис. 36) – это регулятор, устанавливаемый между редуктором-испарителем (12) и смесителем (9). Аттуатор изменяет поток газа во время работы двигателя по сигналам БСУ, которое использует сигнал от лямбда-зонда таким образом, чтобы газовоздушная смесь, поступающая в двигатель, имела состав, близкий к стехиометрическому (коэффициент избытка воздуха около 1). Это обеспечивает оптимальную и долговременную работу каталитического нейтрализатора (13) и гарантирует выполнение требований к выбросу отработавших газов на уровне, более низком, чем при работе данного двигателя на бензине.
Система позволяет предварительно выбрать смеситель для оптимальной работы с аттуатором.
Опыт эксплуатации систем, оснащенных управляемыми аттуаторами, показывает, что при работе в режиме холостого хода может возникнуть нестабильность. Система «Nicolaus», благодаря возможности точно устанавливать оптимальное начальное проходное сечение аттуатора и проверять этот показатель по отображению на дисплее программатора АЕ215, позволяет практически исключить этот недостаток.
Система «Nicolaus» посредством БСУ генератора сигналов может стимулировать действие лямбда-зонда во время работы двигателя на газе без использования дополнительных адаптеров и эмуляторов. Сигнал лямбда-зонда поступает в БСУ для формирования сигнала управления аттуатором (10) и затем поступает в ЭБУ, моделируя работу на бензине. Исключение составляют системы питания, оснащенные системами бортовой диагностики ЕОВД (European On Board Diagnostic). Отечественные бензиновые впрысковые двигатели пока не оснащаются ЕОВД, хотя их внедрение в автомобильную практику было бы очень полезно. В Европе эти системы устанавливаются с 2001 г.
В БСУ встроены реле для управления электромагнитами, которые используются для отключения цепи бензиновых форсунок (если двигатель не требует эмуляции форсунок) и стирания содержимого памяти ЭБУ в случае, если в процессе работы двигателя на газе блок управления бензиновым впрыском запоминает правильные показания датчиков.
БСУ также соединен с датчиком температуры (2), установленным на редукторе-испарителе (рис. 35). Благодаря этому обеспечивается автоматическое переключение двигателя с бензина на газ – по достижении редуктором-испарителем заданной температуры. Таким образом, газ поступает в двигатель в газообразном состоянии с минимальной задержкой. Водитель может не контролировать степень нагрева двигателя перед подключением на газ. При этом исключается подача в двигатель газа в жидком состоянии.
Интегрированный переключатель (4), входящий в систему, сигнализирует, каков резервный уровень газа в баллоне, переключает работу двигателя с бензина на газ и контролирует заданный режим питания (рис. 35).
Если запуск двигателя на бензине невозможен, можно запустить двигатель в аварийном режиме непосредственно на газе.
Предусмотрена цепь для автоматического управления электромагнитными клапанами для подачи газа на редуктор-испаритель и газовый фильтр.
Система подключена к датчику количества газа в баллоне, которое отображается индикаторами, расположенными на блоке переключателя «бензин – газ».
Таким образом, представленная система «Nicolaus» имеет широкий диапазон функциональных возможностей, обеспечивающих взаимодействие с любыми датчиками, установленными на автомобиле (лямбда-зонд, TRS, RPS), и возможности выбора оптимального режима работы дозатора для получения высоких показателей динамики движения и экономичности автомобиля.
Система «Elisa» (Италия)
Система «Tartarini» (Италия)
Система «Landi Renzo» (Италия)
Газовоздушную смесь заданного состава формирует электрический дозатор с шаговым электродвигателем. В состав системы входят эмуляторы, подающие в базовый бензиновый электронный блок управления (ЭБУ) сигналы, имитирующие работу бензиновых форсунок, лямбда-зонда и других элементов.
Большинство функций системы управления «Nicolaus» сведено в один блок (рис. 35), что позволяет эффективнее, автоматически контролировать состав газовоздушной смеси во время работы двигателя на газе сжиженном нефтяном.
При работе на этом топливе в управлении двигателем одновременно участвуют базовый бензиновый ЭБУ (11) и блок системы управления БСУ (3), который представляет собой самостоятельный многофункциональный микропроцессор. Он обрабатывает сигналы, поступающие от датчика кислорода (лямбда-зонда) (1), датчика числа оборотов двигателя RPM5 с катушкой зажигания или с тахометром, датчика положения дроссельной заслонки TRS8 и датчика температуры на редукторе (12).
БСУ – универсален и может устанавливаться практически на любую модель автомобиля при наличии программного обеспечения.
Программное обеспечение этого блока корректируется в зависимости от модели двигателя, дозатора газа, типа смесителя и выполняется непосредственно установщиком газового оборудования с помощью тестера-программатора «Эльпигаз» АЕ215, который может поставляться отдельно. Возможно также подключение блока системы управления через интерфейс (код АЕ 171) к переносному компьютеру 6 с соответствующим программным обеспечением.
При подключении этого прибора к блоку системы управления можно предварительно произвести тестирование основных элементов бензиновой системы и получить визуальное отображение цифровой и графической информации о работе системы управления двигателем на дисплее (7). Все это дает возможность существенно упростить, сделать доступной настройку газовой системы питания и обеспечить надежность ее последующей эксплуатации.
Система управления, на основании анализа полученных сигналов и сравнения их в блоке микропроцессора с заданными значениями подает главный проставляющий сигнал на дозатор с шаговым электродвигателем (аттуатор) (10).
Аттуатор (рис. 36) – это регулятор, устанавливаемый между редуктором-испарителем (12) и смесителем (9). Аттуатор изменяет поток газа во время работы двигателя по сигналам БСУ, которое использует сигнал от лямбда-зонда таким образом, чтобы газовоздушная смесь, поступающая в двигатель, имела состав, близкий к стехиометрическому (коэффициент избытка воздуха около 1). Это обеспечивает оптимальную и долговременную работу каталитического нейтрализатора (13) и гарантирует выполнение требований к выбросу отработавших газов на уровне, более низком, чем при работе данного двигателя на бензине.
Система позволяет предварительно выбрать смеситель для оптимальной работы с аттуатором.
Опыт эксплуатации систем, оснащенных управляемыми аттуаторами, показывает, что при работе в режиме холостого хода может возникнуть нестабильность. Система «Nicolaus», благодаря возможности точно устанавливать оптимальное начальное проходное сечение аттуатора и проверять этот показатель по отображению на дисплее программатора АЕ215, позволяет практически исключить этот недостаток.
Система «Nicolaus» посредством БСУ генератора сигналов может стимулировать действие лямбда-зонда во время работы двигателя на газе без использования дополнительных адаптеров и эмуляторов. Сигнал лямбда-зонда поступает в БСУ для формирования сигнала управления аттуатором (10) и затем поступает в ЭБУ, моделируя работу на бензине. Исключение составляют системы питания, оснащенные системами бортовой диагностики ЕОВД (European On Board Diagnostic). Отечественные бензиновые впрысковые двигатели пока не оснащаются ЕОВД, хотя их внедрение в автомобильную практику было бы очень полезно. В Европе эти системы устанавливаются с 2001 г.
В БСУ встроены реле для управления электромагнитами, которые используются для отключения цепи бензиновых форсунок (если двигатель не требует эмуляции форсунок) и стирания содержимого памяти ЭБУ в случае, если в процессе работы двигателя на газе блок управления бензиновым впрыском запоминает правильные показания датчиков.
БСУ также соединен с датчиком температуры (2), установленным на редукторе-испарителе (рис. 35). Благодаря этому обеспечивается автоматическое переключение двигателя с бензина на газ – по достижении редуктором-испарителем заданной температуры. Таким образом, газ поступает в двигатель в газообразном состоянии с минимальной задержкой. Водитель может не контролировать степень нагрева двигателя перед подключением на газ. При этом исключается подача в двигатель газа в жидком состоянии.
Интегрированный переключатель (4), входящий в систему, сигнализирует, каков резервный уровень газа в баллоне, переключает работу двигателя с бензина на газ и контролирует заданный режим питания (рис. 35).
Если запуск двигателя на бензине невозможен, можно запустить двигатель в аварийном режиме непосредственно на газе.
Предусмотрена цепь для автоматического управления электромагнитными клапанами для подачи газа на редуктор-испаритель и газовый фильтр.
Система подключена к датчику количества газа в баллоне, которое отображается индикаторами, расположенными на блоке переключателя «бензин – газ».
Таким образом, представленная система «Nicolaus» имеет широкий диапазон функциональных возможностей, обеспечивающих взаимодействие с любыми датчиками, установленными на автомобиле (лямбда-зонд, TRS, RPS), и возможности выбора оптимального режима работы дозатора для получения высоких показателей динамики движения и экономичности автомобиля.
Система «Elisa» (Италия)
В современных двигателях с распределенным впрыском бензина и электронным управлением количество топлива, подаваемое в камеру сгорания, а стало быть, и весь процесс подготовки и сжигания смеси, зависит от сигналов, поступающих с датчиков:
– расходомера, определяющего объем проходящего воздуха;
– датчика, посылающего сигнал о частоте вращения коленчатого вала двигателя;
– датчика, определяющего положение дроссельной заслонки (TPS);
– лямбда-зонда, сигнализирующего о количестве кислорода в выхлопных газах;
– датчика детонации;
– датчика, посылающего сигнал о температуре двигателя.
Компьютер, управляющий впрыском бензина, – бортовой электронный блок управления (ЭБУ) на основании полученных с датчиков сигналов определяет время открытия бензиновой форсунки для каждого цилиндра, обеспечивая при этом подачу оптимального количества бензина на каждом цикле «всасывание» работы цилиндров двигателя.
Современные европейские автомобили снабжают системой бортовой диагностики ЕОВД (Европейская Бортовая Диагностика), контролирующей работу двигателя при подготовке и сгорании топливной смеси. Автомобили, оснащенные этой системой, отвечают самым жестким требованиям, соответствующим новым стандартам по токсичности отработавших газов.
При установке на автомобиль газовых систем требуется оборудование, которое действует на принципах, совместимых с принципами работы системы впрыска бензина. Это системы последовательного или распределенного впрыска газа.
При использовании «Elisa» существенно улучшаются эксплуатационные и экологические характеристики двигателя.
Суть и условия работы двигателя, использующего эту систему, в следующем:
– дозирование газа выполняется на основе исходного сигнала для срабатывания бензинового инжектора;
– место подачи газового топлива максимально приближено к месту подачи бензина – перед впускным клапаном;
– впрыск газа производится в той же фазе цикла и в тот же цилиндр, что и впрыск бензина;
– сигналы электронного блока управления газовым топливом обеспечивают полную совместимость с ЕОВД.
Рассмотрим принцип работы системы «Elisa» фирмы «Эльпигаз» на основе схематичного изображения системы управления подачи газа (рис. 37).
Рис. 37. Схема соединений системы «Elisa»: 1 – блок форсунок четырехсекционный; 2 – газовый фильтр; 3 – редуктор-испаритель; 4 – переключатель вида топлива с указателем уровня газа в баллоне; 5 – ЭБУ газовый; 6 – ЭБУ бензиновый; 7 – бензиновые форсунки; 8 – датчик давления и разрежения.
Газ к форсункам подается под давлением 0,095 МПа оригинальным одноступенчатым газовым редуктором-испарителем (3). В каждый цилиндр газ поступает от соответствующей форсунки. Все форсунки конструктивно выполнены в форме единого блока (1), состоящего из четырех электромагнитных форсунок. Этот вариант дешевле, чем набор отдельных форсунок.
При работе на газовом топливе блок форсунок впрыскивает топливо во впускной трубопровод около впускных клапанов. Управляет открытием и закрытием этих форсунок установленный электронный блок управления газовой системы «Elisa» (5), который соединен с штатным электронным блоком управления (6) впрыскового двигателя; электропроводами, используемыми для управления бензиновыми форсунками.
В этом блоке электрическая цепь управления бензиновыми форсунками (7) размыкается. Таким образом, «газовый» ЭБУ «перехватывает» сигнал управления бензиновыми форсунками и производит корректировку этого сигнала, что необходимо в связи с особенностями работы двигателя на газе.
При корректировке бензинового сигнала придерживаются следующего принципа: количество дозируемого газового топлива, которое определяется временем открытия газовой форсунки, должно быть энергетически эквивалентно количественной потребности в бензине в данный момент, определяемый базовым ЭБУ (обеспечивается временем открытия).
Следует учесть, что увеличение времени открытия газовой форсунки ограничено. Чтобы избежать чрезмерного увеличения времени открытия газовой форсунки, необходимо увеличить ее пропускную способность путем подбора рабочего сечения штуцеров на выходе из форсунок.
Система «Elisa» позволяет, и в этом ее особенность, варьировать в конструкции газовых форсунок их рабочее сечение, чтобы подобрать требуемое.
Газовая форсунка представляет собой электромагнитный клапан, в который на выходе вставлен калиброванный штуцер (рис. 38). В каждый цилиндр газ подается своей форсункой. Газ от штуцера форсунки поступает в штуцер на впускном коллекторе (рис. 39) по резиновому трубопроводу. При этом используется сигнал, предназначенный для бензиновой форсунки того же цилиндра, что позволяет сохранить синхронизированный впрыск и при газовом режиме.
Рис. 38. Схема газовой форсунки: 1 – обмотка катушки соленоида; 2 – клапан; 3 – калиброванный штуцер.
Рис. 39. Коллектор с газовыми жиклерами.
При подборе калиброванных штуцеров необходимо учесть факторы, определяющие выбор диаметра их отверстия (рабочего сечения): мощность двигателя, количество цилиндров (см. табл. 2).
Во время работы на газовом топливе ЭБУ (5) (рис. 37) получает информацию о давлении и температуре газа, поступающего на форсунки, и о разрежении во впускном коллекторе.
Датчик давления и разрежения (8) отслеживает все изменения в газовой магистрали блока форсунок (1) впускного трубопровода, преобразовывает их и передает на ЭБУ газовой системы.
Разница #Р между давлением газа Pr, поступающего из редуктора-испарителя, и разрежением Pv впускного трубопровода есть абсолютное давление, которое и используется газовым ЭБУ для корректировки времени открытия газовой форсунки: #P=Pr—Pv.
Датчик температуры газа, расположенный на блоке форсунок, также подает на ЭБУ газовой системы корректирующий сигнал. Таким образом, происходит измерение и учет величины абсолютного давления и температуры газа, которые постоянно меняются с изменением режимов работы двигателя и других внешних условий. Этим в значительной степени обеспечивается хорошая приемистость автомобиля, особенно на переходных режимах движения.
Оригинальный программный продукт ЭБУ газовой системы «Elisa» позволяет провести индивидуальный подбор, контроль и корректировку параметров впрыска газа. Настройка системы достаточно проста для выполнения благодаря тому, что все процедуры наглядно отображаются в среде Windows на экране персонального компьютера, подключенного через диагностический разъем к ЭБУ газовой системы. Это позволяет установить и настроить систему «Elisa» в мастерской.
Далее делается анализ выхлопных газов, и проверяются параметры во время дорожного теста. Предусмотрена также возможность ввода файла с программой для определенного типа автомобиля.
ЭБУ газовой системы одновременно выполняет задачу эмуляторов, без которых раньше не обходилось переоборудование впрысковых двигателей. Когда ЭБУ газовой системы получает сигнал управления бензиновыми форсунками, он одновременно посылает в базовый ЭБУ имитирующий сигнал нормальной работы электрической цепи этих устройств.
В системе «Elisa» не требуется проведение эмуляции сигнала лямбда-зонда.
Важнейшим достоинством системы «Elisa» является стопроцентное отсутствие «хлопков» во впускном трубопроводе.
Система управления подачей газа успешно эксплуатируется на большинстве известных зарубежных моделей легковых автомобилей (Daewoo, Ford, Renault, Peugeot, Opel, BMW и др.) и на отечественных (Волга, Жигули и др.).
У нас система «Elisa» была установлена на автомобиле ГАЗ-3110 с инжекторным двигателем (рис. 40). Пробег автомобиля с данным оборудованием был успешен. Уже пройдено 40 000 км, включая полный цикл зимней эксплуатации в условиях Москвы. Как показали испытания, эта система работает безотказно.
Рис. 40. Инжекторный двигатель ГАЗ-3110: 1 – датчик давления газа; 2 – электромагнитный газовый клапан; 3 – редуктор-испаритель; 4 – ЭБУ газа.
– расходомера, определяющего объем проходящего воздуха;
– датчика, посылающего сигнал о частоте вращения коленчатого вала двигателя;
– датчика, определяющего положение дроссельной заслонки (TPS);
– лямбда-зонда, сигнализирующего о количестве кислорода в выхлопных газах;
– датчика детонации;
– датчика, посылающего сигнал о температуре двигателя.
Компьютер, управляющий впрыском бензина, – бортовой электронный блок управления (ЭБУ) на основании полученных с датчиков сигналов определяет время открытия бензиновой форсунки для каждого цилиндра, обеспечивая при этом подачу оптимального количества бензина на каждом цикле «всасывание» работы цилиндров двигателя.
Современные европейские автомобили снабжают системой бортовой диагностики ЕОВД (Европейская Бортовая Диагностика), контролирующей работу двигателя при подготовке и сгорании топливной смеси. Автомобили, оснащенные этой системой, отвечают самым жестким требованиям, соответствующим новым стандартам по токсичности отработавших газов.
При установке на автомобиль газовых систем требуется оборудование, которое действует на принципах, совместимых с принципами работы системы впрыска бензина. Это системы последовательного или распределенного впрыска газа.
При использовании «Elisa» существенно улучшаются эксплуатационные и экологические характеристики двигателя.
Суть и условия работы двигателя, использующего эту систему, в следующем:
– дозирование газа выполняется на основе исходного сигнала для срабатывания бензинового инжектора;
– место подачи газового топлива максимально приближено к месту подачи бензина – перед впускным клапаном;
– впрыск газа производится в той же фазе цикла и в тот же цилиндр, что и впрыск бензина;
– сигналы электронного блока управления газовым топливом обеспечивают полную совместимость с ЕОВД.
Рассмотрим принцип работы системы «Elisa» фирмы «Эльпигаз» на основе схематичного изображения системы управления подачи газа (рис. 37).
Газ к форсункам подается под давлением 0,095 МПа оригинальным одноступенчатым газовым редуктором-испарителем (3). В каждый цилиндр газ поступает от соответствующей форсунки. Все форсунки конструктивно выполнены в форме единого блока (1), состоящего из четырех электромагнитных форсунок. Этот вариант дешевле, чем набор отдельных форсунок.
При работе на газовом топливе блок форсунок впрыскивает топливо во впускной трубопровод около впускных клапанов. Управляет открытием и закрытием этих форсунок установленный электронный блок управления газовой системы «Elisa» (5), который соединен с штатным электронным блоком управления (6) впрыскового двигателя; электропроводами, используемыми для управления бензиновыми форсунками.
В этом блоке электрическая цепь управления бензиновыми форсунками (7) размыкается. Таким образом, «газовый» ЭБУ «перехватывает» сигнал управления бензиновыми форсунками и производит корректировку этого сигнала, что необходимо в связи с особенностями работы двигателя на газе.
При корректировке бензинового сигнала придерживаются следующего принципа: количество дозируемого газового топлива, которое определяется временем открытия газовой форсунки, должно быть энергетически эквивалентно количественной потребности в бензине в данный момент, определяемый базовым ЭБУ (обеспечивается временем открытия).
Следует учесть, что увеличение времени открытия газовой форсунки ограничено. Чтобы избежать чрезмерного увеличения времени открытия газовой форсунки, необходимо увеличить ее пропускную способность путем подбора рабочего сечения штуцеров на выходе из форсунок.
Система «Elisa» позволяет, и в этом ее особенность, варьировать в конструкции газовых форсунок их рабочее сечение, чтобы подобрать требуемое.
Газовая форсунка представляет собой электромагнитный клапан, в который на выходе вставлен калиброванный штуцер (рис. 38). В каждый цилиндр газ подается своей форсункой. Газ от штуцера форсунки поступает в штуцер на впускном коллекторе (рис. 39) по резиновому трубопроводу. При этом используется сигнал, предназначенный для бензиновой форсунки того же цилиндра, что позволяет сохранить синхронизированный впрыск и при газовом режиме.
При подборе калиброванных штуцеров необходимо учесть факторы, определяющие выбор диаметра их отверстия (рабочего сечения): мощность двигателя, количество цилиндров (см. табл. 2).
Во время работы на газовом топливе ЭБУ (5) (рис. 37) получает информацию о давлении и температуре газа, поступающего на форсунки, и о разрежении во впускном коллекторе.
Датчик давления и разрежения (8) отслеживает все изменения в газовой магистрали блока форсунок (1) впускного трубопровода, преобразовывает их и передает на ЭБУ газовой системы.
Разница #Р между давлением газа Pr, поступающего из редуктора-испарителя, и разрежением Pv впускного трубопровода есть абсолютное давление, которое и используется газовым ЭБУ для корректировки времени открытия газовой форсунки: #P=Pr—Pv.
Таблица 2. Параметры для выбора калиброванных штуцеров 4-цилиндрового двигателя
Оригинальный программный продукт ЭБУ газовой системы «Elisa» позволяет провести индивидуальный подбор, контроль и корректировку параметров впрыска газа. Настройка системы достаточно проста для выполнения благодаря тому, что все процедуры наглядно отображаются в среде Windows на экране персонального компьютера, подключенного через диагностический разъем к ЭБУ газовой системы. Это позволяет установить и настроить систему «Elisa» в мастерской.
Далее делается анализ выхлопных газов, и проверяются параметры во время дорожного теста. Предусмотрена также возможность ввода файла с программой для определенного типа автомобиля.
ЭБУ газовой системы одновременно выполняет задачу эмуляторов, без которых раньше не обходилось переоборудование впрысковых двигателей. Когда ЭБУ газовой системы получает сигнал управления бензиновыми форсунками, он одновременно посылает в базовый ЭБУ имитирующий сигнал нормальной работы электрической цепи этих устройств.
В системе «Elisa» не требуется проведение эмуляции сигнала лямбда-зонда.
Важнейшим достоинством системы «Elisa» является стопроцентное отсутствие «хлопков» во впускном трубопроводе.
Система управления подачей газа успешно эксплуатируется на большинстве известных зарубежных моделей легковых автомобилей (Daewoo, Ford, Renault, Peugeot, Opel, BMW и др.) и на отечественных (Волга, Жигули и др.).
У нас система «Elisa» была установлена на автомобиле ГАЗ-3110 с инжекторным двигателем (рис. 40). Пробег автомобиля с данным оборудованием был успешен. Уже пройдено 40 000 км, включая полный цикл зимней эксплуатации в условиях Москвы. Как показали испытания, эта система работает безотказно.
Система «Tartarini» (Италия)
Фирма «РАВУЛЬТРАГАЗ» предлагает систему подачи газа для любого автомобиля с впрысковым двигателем, т. е. систему распределенного впрыска, газа сжиженного нефтяного или природного газа (метан). Эта система прошла сертификацию в соответствии с нормами безопасности для автомобилей с бензиновыми двигателями рабочим объемом от 1,3 до 6 л.
Система управляется электронным блоком (ЭБУ), который контролирует время впрыска газа, подаваемого с помощью рампы с форсунками непосредственно во впускные каналы. Таким образом, достигается особенно точная дозировка топлива, что необходимо для оптимизации процесса сгорания. Время впрыска газа рассчитывается на основе времени впрыска бензина, задаваемого бензиновым ЭБУ.
Преимущества системы «Tartarini» заключается: в возможности ее установки на автомобили, отвечающие новым стандартам ЕОВД (Европейская Бортовая Диагностика); в оптимизации расхода топлива; в оптимизации характеристик двигателя и динамики автомобиля; в простоте установки; в предрасположенности к адаптации, когда для ЭБУ газовой системы используют сигналы, сформированные ЭБУ для бензинового топлива.
Принципиальная схема газового оборудования показана на рис. 41.
Рис. 41. Принципиальная схема газового оборудования «Tartarini»: 1 – электронный блок управления; 2 – датчик положения дроссельной заслонки; 3 – датчик частоты вращения коленчатого вала; 4 – лямбда-зонд; 5 – аккумуляторная батарея; 6 – штуцера во впускной трубопровод; 7 – рампа с форсунками газа; 8 – датчик разряжения во впускном трубопроводе; 9 – редуктор-испаритель повышенного давления с газовым клапаном отсечки; 10 – переключатель вида топлива с индексацией уровня газа в баллоне.
Рис. 42. Редуктор повышенного давления: 1 – электромагнитный клапан отсечки газа с фильтром; 2 – штуцер подсоединения вакуумного шланга; 3 – предохранительный клапан; 4 – патрубок выхода газа; 5 – патрубки входа и выхода теплоносителя.
Редуктор-испаритель двухступенчатый повышенного давления, работающий на ГСН, показан на рис. 42. Редуктор вакуумного типа с разгрузочным устройством. В его конструкции применен электромагнитный клапан отсечки газа, который запирает канал поступления газа. Благодаря этому обеспечивается предварительная подача газа до пуска двигателя, что позволяет использовать редуктор на автомобилях с инжекторными двигателями. Редуктор предназначен для перехода газа из жидкого состояния в газообразное и подачи его под постоянным давлением 0,05–0,1 МПа в магистраль форсунок.
Рампа газовых форсунок(рис. 43) – устройство, управляемое ЭБУ газовой системы, предназначенное для подачи необходимого количества топлива в каждый цилиндр двигателя в отдельности. Устанавливать рампу рекомендуется возможно ближе к штуцерам впрыска газа.
Рис. 43. Рампа газовых форсунок: 1 – вход газа; 2 – электрический разъем; 3 – штуцер подключения измерителя давления; 4 – калиброванные штуцеры для подачи газа во впускной трубопровод.
Калиброванные штуцерыдля ГСН используются двух размеров: в автомобилях с объемом двигателя от 1 до 1,3 л – диаметром 1,8 мм; в автомобилях с объемом двигателя от 1,3 до 6 л – диаметром 4 мм.
Блок ЭБУ, имея относительно небольшие размеры, работает как полноценный бортовой процессор. В его задачу входит не только имитация сигналов для штатного «бензинового» ЭБУ, но и прием поступающих сигналов, их обработка и передача команд на все исполнительные узлы, находящиеся в подкапотном отсеке автомобиля. Он обрабатывает сигналы от лямбда-зонда, датчика положения дроссельной заслонки, датчика частоты вращения коленчатого вала, модуля зажигания.
Газовый процессор повторяет всю работу штатного процессора автомобиля.
Наличие газовых форсунок позволяет полностью исключить эффект обратного хлопка, который характерен для традиционных установок более раннего производства с подготовкой газовоздушной смеси в смесителе.
Система управляется электронным блоком (ЭБУ), который контролирует время впрыска газа, подаваемого с помощью рампы с форсунками непосредственно во впускные каналы. Таким образом, достигается особенно точная дозировка топлива, что необходимо для оптимизации процесса сгорания. Время впрыска газа рассчитывается на основе времени впрыска бензина, задаваемого бензиновым ЭБУ.
Преимущества системы «Tartarini» заключается: в возможности ее установки на автомобили, отвечающие новым стандартам ЕОВД (Европейская Бортовая Диагностика); в оптимизации расхода топлива; в оптимизации характеристик двигателя и динамики автомобиля; в простоте установки; в предрасположенности к адаптации, когда для ЭБУ газовой системы используют сигналы, сформированные ЭБУ для бензинового топлива.
Принципиальная схема газового оборудования показана на рис. 41.
Редуктор-испаритель двухступенчатый повышенного давления, работающий на ГСН, показан на рис. 42. Редуктор вакуумного типа с разгрузочным устройством. В его конструкции применен электромагнитный клапан отсечки газа, который запирает канал поступления газа. Благодаря этому обеспечивается предварительная подача газа до пуска двигателя, что позволяет использовать редуктор на автомобилях с инжекторными двигателями. Редуктор предназначен для перехода газа из жидкого состояния в газообразное и подачи его под постоянным давлением 0,05–0,1 МПа в магистраль форсунок.
Рампа газовых форсунок(рис. 43) – устройство, управляемое ЭБУ газовой системы, предназначенное для подачи необходимого количества топлива в каждый цилиндр двигателя в отдельности. Устанавливать рампу рекомендуется возможно ближе к штуцерам впрыска газа.
Калиброванные штуцерыдля ГСН используются двух размеров: в автомобилях с объемом двигателя от 1 до 1,3 л – диаметром 1,8 мм; в автомобилях с объемом двигателя от 1,3 до 6 л – диаметром 4 мм.
Блок ЭБУ, имея относительно небольшие размеры, работает как полноценный бортовой процессор. В его задачу входит не только имитация сигналов для штатного «бензинового» ЭБУ, но и прием поступающих сигналов, их обработка и передача команд на все исполнительные узлы, находящиеся в подкапотном отсеке автомобиля. Он обрабатывает сигналы от лямбда-зонда, датчика положения дроссельной заслонки, датчика частоты вращения коленчатого вала, модуля зажигания.
Газовый процессор повторяет всю работу штатного процессора автомобиля.
Наличие газовых форсунок позволяет полностью исключить эффект обратного хлопка, который характерен для традиционных установок более раннего производства с подготовкой газовоздушной смеси в смесителе.
Система «Landi Renzo» (Италия)
Эти газобаллонные системы хорошо работают на автомобилях «Жигули» и «Волга» с впрысковыми двигателями. В Москве их представляет компания АВТ («Эй-Би-Ти»).
Рис. 44. Схема установки на автомобиль газовой аппаратуры «Landi Renzo»: 1 – эмулятор форсунок; 2 – переключатель вида топлива; 3 – электронный блок управления; 4 – электромагнитный газовый клапан; 5 – газосмесительное устройство; 6 – электрический дозатор газа; 7 – редуктор-испаритель; 8 – лямбда-зонд; 9 – нейтрализатор; 10 – газовый баллон; 11 – запорно-предохранительная арматура; 12 – выносное заправочное устройство.
Газ, заправленный в баллон (10) (рис. 44), через выносное заправочное устройство (12) выходит из баллона в жидком состоянии через блок запорно-предохранительной арматуры. По магистральному трубопроводу газ поступает к газовому электромагнитному клапану (4), который находится в отсеке двигателя. Этот клапан пропускает газ в редуктор-испаритель (7) только при включенном зажигании и только тогда, когда переключатель вида топлива (2) находится в положении «Газ». Клапан снабжен фильтром, очищающим газ от посторонних взвесей и загрязнений.
Далее очищенный сжиженный газ при ступенчатом падении давления и подогрева в редукторе-испарителе переходит в газообразное состояние. Из редуктора паровая фаза газа поступает в газосмесительное устройство (5) (смеситель), расположенное в воздуховоде перед дроссельной заслонкой, где образуется газовоздушная смесь.
Количество газа, подаваемого в смеситель, изменяется в зависимости от режима работы двигателя с помощью дозатора газа (6), установленного на выходе редуктора-испарителя. Управляет дозатором электронный блок (3), получающий информацию о составе отработавших газов и режиме работы двигателя от лямбда-зонда (8), датчиков положения дроссельной заслонки и частоты вращения коленчатого вала. На основании этих данных блок управления подает газ строго в количестве, необходимом для поддержания наилучшей динамики автомобиля, минимального расхода топлива и наименьшего выброса вредных веществ с отработавшими газами.
Во время работы двигателя на газе эмулятор (1) отключает форсунки, одновременно генерируя для блока управления двигателем сигнал, имитирующий их работу. Это сделано, для того чтобы блок управления не отключил систему зажигания, ошибочно предположив, что в цепи питания форсунок появилась неисправность.
Внешний вид элементов системы «Landi Renzo» показан на рис. 45.
Рис. 45. Основные элементы системы «Landi Renzo»: 1 – электронный блок управления LCS – A/1; 2 – электрический дозатор газа; 3 – двухпозиционный переключатель вида топлива с указанием уровня газа в баллоне; 4 – эмулятор форсунок с соединительным кабелем; 5 – газовый электромагнитный клапан; 6 – газосмесительное устройство для приготовления топливовоздушной смеси.
Электронный блок управления (1) обрабатывает сигналы от лямбда-зонда системы зажигания, датчика положения дроссельной заслонки и хранит в памяти значения напряжения на лямбда-зонде, соответствующие стехиометрическому составу смеси, который должен обеспечиваться при любом режиме работы двигателя. Лямбда-зонд (8) рис. 44 контролирует состав отработавших газов в выпускном трубопроводе и постоянно посылает электронному блоку управления сигнал в виде переменного напряжения. Блок проверяет правильность состава смеси, сравнивая полученный сигнал со значениями, хранящимися в его памяти. Если есть различие, блок с помощью шагового электродвигателя изменяет проходное сечение в дозаторе газа (б) рис. 44, (2) рис. 45 до тех пор, пока состав смеси не вернется к стехиометрическому значению (l=1).
Дополнительная функция блока управления – эмуляция лямбда-зонда, т. е. имитация в режиме работы на газе нормального сигнала этого датчика, предназначенного для работы на бензине.
Блок управления выполняет также функцию диагностики системы и может быть перепрограммирован. Эта операция осуществляется с помощью специального тестера-программатора, поставляемого фирмой в систему профессионального сервиса.
Кроме того, электронный блок управления обеспечивает пуск двигателя только на бензине, автоматически отключая подачу газа, а также с помощью переключателя (2) позволяет в любой момент перейти на желаемый вид топлива без остановки двигателя.
Двухпозиционный переключатель (3) рис. 45 со светодиодной индикацией показывает используемый вид топлива и уровень сжиженного газа в баллоне.
Эмулятор (4) рис. 45 во время работы двигателя на газе перекрывает подачу бензина и имитирует для основного блока управления двигателем работу форсунок. Он подключается к системе специальным кабелем.
Модуль эмулятора для каждого автомобиля подбирают в зависимости от установленной на нем системы впрыска.
Газовый электромагнитный клапан (5), расположенный между баллоном и редуктором-испарителем, – это устройство, перекрывающее подачу газа при работе на бензине и при выключении зажигания. Он совмещен с газовым фильтром.
Газосмесители (6) – это устройства, в которых используется эффект трубки Вентури. Они обеспечивают пропорциональное смешивание воздуха с газом на всех режимах работы двигателя. Для каждого конкретного двигателя разработан свой смеситель таким образом, чтобы вместе с редуктором и электронным блоком управления он был оптимален для работы на газе и не оказывал заметного влияния при работе на бензине.
Рис. 46. Схема установки на автомобиль системы «OMEGAS»: 1 – редуктор-испаритель; 2 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 3 – фильтр паровой фазы газа; 4 – газовые форсунки; 5 – ЭБУ подачи газа; 6 – переключатель вида топлива с указанием уровня газа в баллоне; 7 – выносное заправочное устройство; 8 – запорно-предохранительная арматура; 9 – тороидальный баллон; 10 – редуктор с газовым клапаном.
Газ, заправленный в баллон (10) (рис. 44), через выносное заправочное устройство (12) выходит из баллона в жидком состоянии через блок запорно-предохранительной арматуры. По магистральному трубопроводу газ поступает к газовому электромагнитному клапану (4), который находится в отсеке двигателя. Этот клапан пропускает газ в редуктор-испаритель (7) только при включенном зажигании и только тогда, когда переключатель вида топлива (2) находится в положении «Газ». Клапан снабжен фильтром, очищающим газ от посторонних взвесей и загрязнений.
Далее очищенный сжиженный газ при ступенчатом падении давления и подогрева в редукторе-испарителе переходит в газообразное состояние. Из редуктора паровая фаза газа поступает в газосмесительное устройство (5) (смеситель), расположенное в воздуховоде перед дроссельной заслонкой, где образуется газовоздушная смесь.
Количество газа, подаваемого в смеситель, изменяется в зависимости от режима работы двигателя с помощью дозатора газа (6), установленного на выходе редуктора-испарителя. Управляет дозатором электронный блок (3), получающий информацию о составе отработавших газов и режиме работы двигателя от лямбда-зонда (8), датчиков положения дроссельной заслонки и частоты вращения коленчатого вала. На основании этих данных блок управления подает газ строго в количестве, необходимом для поддержания наилучшей динамики автомобиля, минимального расхода топлива и наименьшего выброса вредных веществ с отработавшими газами.
Во время работы двигателя на газе эмулятор (1) отключает форсунки, одновременно генерируя для блока управления двигателем сигнал, имитирующий их работу. Это сделано, для того чтобы блок управления не отключил систему зажигания, ошибочно предположив, что в цепи питания форсунок появилась неисправность.
Внешний вид элементов системы «Landi Renzo» показан на рис. 45.
Электронный блок управления (1) обрабатывает сигналы от лямбда-зонда системы зажигания, датчика положения дроссельной заслонки и хранит в памяти значения напряжения на лямбда-зонде, соответствующие стехиометрическому составу смеси, который должен обеспечиваться при любом режиме работы двигателя. Лямбда-зонд (8) рис. 44 контролирует состав отработавших газов в выпускном трубопроводе и постоянно посылает электронному блоку управления сигнал в виде переменного напряжения. Блок проверяет правильность состава смеси, сравнивая полученный сигнал со значениями, хранящимися в его памяти. Если есть различие, блок с помощью шагового электродвигателя изменяет проходное сечение в дозаторе газа (б) рис. 44, (2) рис. 45 до тех пор, пока состав смеси не вернется к стехиометрическому значению (l=1).
Дополнительная функция блока управления – эмуляция лямбда-зонда, т. е. имитация в режиме работы на газе нормального сигнала этого датчика, предназначенного для работы на бензине.
Блок управления выполняет также функцию диагностики системы и может быть перепрограммирован. Эта операция осуществляется с помощью специального тестера-программатора, поставляемого фирмой в систему профессионального сервиса.
Кроме того, электронный блок управления обеспечивает пуск двигателя только на бензине, автоматически отключая подачу газа, а также с помощью переключателя (2) позволяет в любой момент перейти на желаемый вид топлива без остановки двигателя.
Двухпозиционный переключатель (3) рис. 45 со светодиодной индикацией показывает используемый вид топлива и уровень сжиженного газа в баллоне.
Эмулятор (4) рис. 45 во время работы двигателя на газе перекрывает подачу бензина и имитирует для основного блока управления двигателем работу форсунок. Он подключается к системе специальным кабелем.
Модуль эмулятора для каждого автомобиля подбирают в зависимости от установленной на нем системы впрыска.
Газовый электромагнитный клапан (5), расположенный между баллоном и редуктором-испарителем, – это устройство, перекрывающее подачу газа при работе на бензине и при выключении зажигания. Он совмещен с газовым фильтром.
Газосмесители (6) – это устройства, в которых используется эффект трубки Вентури. Они обеспечивают пропорциональное смешивание воздуха с газом на всех режимах работы двигателя. Для каждого конкретного двигателя разработан свой смеситель таким образом, чтобы вместе с редуктором и электронным блоком управления он был оптимален для работы на газе и не оказывал заметного влияния при работе на бензине.
Особенности системы «Landi Renzo» «OMEGAS»
Итальянская фирма «Landi Renzo» «OMEGAS» приняла новую стратегическую программу по снижению расхода топлива и выпуску экологически чистых транспортных средств, двигатели которых работают и на бензине, и на газе. В разработанной фирмой новой системе (рис. 46), чтобы переключить двигатель с бензинового режима на газовый, пользуются, как обычно, переключателем вида топлива. Газовые форсунки, расположенные над каждым цилиндром, способны реагировать на команды ЭБУ за миллисекунды.