Топливная система автомобилей Toyota - Энциклопедия японских машин - на Дром

Система впрыска топлива
Система впрыска топлива предназначена для впрыска точно измеренного количества топлива в нужное время. На основе сигналов датчика входа программное устройство электронного блока управления (ЕСМ) решает, когда включать и выключать каждую форсунку.

Система подачи топлива
Система подачи топлива предназначена для бесшумной подачи топлива в необходимом объеме под правильным давлением. Система подачи топлива также должна отвечать требованиям по выхлопным газам и безопасности. Основные компоненты:
- Топливный насос.
- Топливный насос электронного управляющего блока.
- Регулятор давления.
- Схема управления давлением топлива.
- Топливные трубопроводы.
- Топливный бак.
- Топливный фильтр.
- Гаситель пульсации.
- Топливные форсунки.
- Инерционный переключатель.

Обратная система подачи топлива
Когда блок ЕСМ приводит в действие топливный насос, топливо под давлением выходит из бака, проходит через топливный фильтр к направляющей-распределителю для топлива и далее к регулятору давления. Регулятор давления поддерживает давление топлива в направляющей-распределителе на определенном уровне. Избыток топлива, не израсходованный двигателем, возвращается в бак по обратному топливному трубопроводу. Гаситель пульсации, установленный на направляющей-распределителе, используется на многих двигателях для гашения скачков давления в направляющей-распределителе. Форсунки, включаемые электронным блоком управления, подают топливо во всасывающий коллектор. Когда блок ЕСМ отключает топливный насос, обратный клапан в топливном насосе закрывается, поддерживая остаточное давление в топливной системе.

Невозвратная система подачи топлива
Когда блок ЕСМ приводит в действие топливный насос, топливо под давлением подается из насоса на регулятор давления. От регулятора давления излишек топлива направляется на дно топливного бака, топливо под давлением направляется из топливного бака через топливный фильтр, гаситель пульсации на направляющую-распределитель. Когда блок ЕСМ включает форсунки, топливо подается во всасывающий коллектор.

Давление топлива в системе поддерживается на постоянном уровне 44-50 фунтов на кв. дюйм (301-347 кПа), более высоком, чем давление в возвратной топливной системе. Программирующее устройство блока управления и более высокое давление позволяют не использовать вакуум-модулированный регулятор давления.

Невозвратная система подачи топлива была одобрена, так как она снижает испарительный выхлопы, поскольку нагретое топливо не возвращается в топливный бак. В возвратной системе подачи топлива нагретое двигателем топливо возвращается в топливный бак и содержит большее количество топливных паров.

Топливный насос
Топливный насос установлен в баке и погружен в топливо. Топливо охлаждает и смазывает насос. При прохождении тока через мотор якорь и насосное колесо вращаются. Насосное колесо направляет топливо в фильтр и выводит топливо под давлением через выпускное отверстие. Перекачивающая способность топливного насоса превышает потребности двигателя. Это значит, что насос всегда обеспечивает двигатель достаточным количеством топлива.

Выпускной обратный клапан, расположенный в выпускном отверстии, поддерживает остаточное давление топлива в топливной системе, когда двигатель выключен. Это улучшает пусковые характеристики и уменьшает паровую пробку. Без остаточного давления топлива в системе нужно было бы создавать давление каждый раз  при запуске двигателя, а это увеличивало бы время запуска (проворачивания коленвала). Когда выключается горячий двигатель, температура топлива в трубопроводе вокруг двигателя возрастает. Удержание системы под давлением повышает точку кипения топлива и предотвращает испарение топлива.

Перепускной клапан давления открывается, если давление в топливной системе повышается. Это защитное устройство для предотвращения разрыва и повреждения насоса топливным трубопроводом.

Во многих моделях топливный насос является частью устройства топливного насоса. Это устройство содержит фильтры, устройство давления (только топливной системы), датчик
и топливный насос. Многие из компонентов можно приобретать отдельно.

Струйный насос
Струйный насос – это дополнительный насос, который используется, когда дно топливного бака разделено на две камеры. Избыток топлива, проходящий через обратный топливный трубопровод, попадает в трубку Вентури. Это создает участок низкого давления вокруг трубки Вентури, при этом топливо забирается из камеры В и направляется в камеру А.

Регуляторы топливного насоса
За многие годы было использовано множество различных регуляторов и схем управления топливным насосом. Основные методы:
- Контроль включения/выключения с помощью электронного блока управления
- Контроль включения/выключения с помощью выключателя топливного насоса
- Двухскоростной регулятор включения/выключения с резистором
- Двухскоростной регулятор включения/выключения с электронным блоком управления топливного насоса
- Трехскоростной регулятор включения/выключения с электронным блоком управления топливного насоса
Самый надежный способ определения типа схемы управления топливным насосом – найти схему в соответствующем руководстве EVVD.

Ниже описаны основные методы управления топливным насосом. Необходимо помнить, что топливный насос работает только во время запуска или работы двигателя.

Контроль включения/выключения с помощью электронного блока управления
Ниже объясняется, как активируется цепь топливного насоса.

Запуск двигателя
Когда двигатель запускается, ток идет от гнезда IG замка зажигания на катушку L1 главного реле системы EFI, включая реле. Одновременно ток идет от гнезда ST замка зажигания на катушку L3 реле открытия цепи, включая ее и приводя в действие насос. Теперь топливный насос подает топливо в систему впрыска топлива.

Примечание: Реле открытия цепи в данном примере подключено со стороны заземления.

Работа двигателя
После запуска двигателя и поворота ключа зажигания в положение «включено»  (IG), ток на катушку L3 отключается, но электронный блок управления поддерживает топливный насос во включенном состоянии с помощью катушки L2 до тех пор, пока блок управления принимает сигнал NE. Если сигнал NE теряется в любое время после запуска, блок управления отключает топливный насос.

Остановленный двигатель
Когда двигатель останавливается, подача сигнала NE в блок управления прекращается. Это отключает транзистор и, таким образом, прерывает токопрохождение на катушку L 2 реле открытия цепи. В результате реле открытия цепи открывается, отключая топливный насос.

Примечание: Резистор R и конденсатор С в реле открытия цепи предназначены для предотвращения открывания контактов реле во время прохождения тока в катушке L2 из-за электрических шумов (топливные насосы с блоком ЕСМ) или резкого снижения объема всасываемого воздуха (топливные насосы с переключателем топливного насоса). Они также служат для предотвращения скопления искр на контактах реле. В некоторых моделях катушка L3 в реле открытия цепи не предусмотрена.

Контроль включения/выключения с помощью выключателя топливного насоса
Переключатель топливного насоса используется в старых транспортных средствах с крыльчатым расходомером воздуха. Когда двигатель работает, воздух передвигает крыльчатку, закрывая переключатель топливного насоса. Ниже объясняется принцип работы цепи.

Когда двигатель запускается, ток идет от гнезда IG замка зажигания на катушку L1 главного реле системы EFI, включая реле. Одновременно ток идет от гнезда ST замка зажигания на катушку L3 реле открытия цепи, включая ее и приводя в действие насос. После запуска двигателя цилиндры начинают забирать воздух, при этом открывается измерительная пластинка внутри расходомера воздуха. Это включает выключатель топливного насоса, подсоединенный к измерительной пластинке, и ток проходит на катушку L2 реле открытия цепи.

Работа двигателя
После запуска двигателя и переключения зажигания с сигнала ST назад на сигнал IG прохождение тока на катушку L3 реле размыкания цепи прекращается. Однако, ток продолжает поступать на катушку L2 во время работы двигателя, поскольку включается переключатель топливного насоса  внутри расходомера воздуха. В результате реле размыкания цепи остается в рабочем положении, обеспечивая бесперебойную работу топливного насоса.

Остановка двигателя
Когда двигатель останавливается, измерительная пластина полностью закрывается, и переключатель топливного насоса отключается. Это останавливает прохождение тока на катушку L2 реле размыкания цепи. В результате реле размыкания цепи остается в нерабочем положении, и топливный насос прекращает работу.

Двухскоростное управление топливным насосом
Двигатели с большим рабочим объемом требуют большего объема топлива во время запуска и работе при больших нагрузках, чем двигатели с небольшим рабочим объемом. Для удовлетворения этой потребности используются топливные насосы высоко мощности, однако они производят больше шума и потребляют больше энергии. Для преодоления этих недостатков и увеличения срока службы насоса используется двухскоростной регулятор топливного насоса.

Двухскоростной регулятор включения/выключения с резистором
В этом устройстве используется реле с двойным контактом и добавочный ограничительный резистор.
 

Двухскоростной регулятор включение/выключения с блоком ECU топливного насоса
Данный тип схож с другими системами но использует блок ECU топливного насоса. Однако, в этой системе регулятор включения и выключения и регулятор скорости топливного насоса контролируются блоком ECU топливного насоса на основании сигналов блока ECM. Кроме того, блок ECU топливного насоса оснащен функцией диагностики системы топливного насоса. При обнаружении неполадок клемма D1 посылает сигналы на блок ЕСМ.

Высокая скорость
Во время запуска или работы при большой нагрузке блок ECM посылает сигнал HI (около 5 вольт) на клемму FPC блока ECU топливного насоса. Затем блок ECU топливного насоса подает полную мощность аккумулятора на топливный насос.

Низкая скорость
После запуска двигателя во время работы на холостых оборотах или при малых нагрузках блок ЕСМ посылает низкий сигнал (около 2,.5 вольт) на блок ECU топливного насоса. Затем блок ECU топливного насоса подает меньшее напряжение (около 9 вольт) аккумулятора на топливный насос.
 

Трехскоростной регулятор топливного насоса
В данной системе топливный насос контролируется в три этапа (высокая скорость, средняя скорость и низкая скорость).

Высокая скорость
Когда двигатель работает при больших нагрузках на высоких оборотах или запускается, блок ЕСМ посылает сигнал 5 вольт на блок ECU топливного насоса. Затем блок ECU насоса подает на топливный насос мощность, заставляя топливный насос работать на высокой скорости.

Средняя скорость
При высоких нагрузках на низкой скорости блок ЕСМ посылает на регулятор топливного насоса сигнал в 2,5 вольт. Блок ECU подает на топливный насос примерно 10 вольт. Это считается средней скоростью.

Низкая скорость
На холостых оборотах или при малых нагрузках блок ECМ посылает на блок ECU топливного насоса сигнал в 1,3 вольт. Блок ECU подает на топливный насос 8,.5 вольт, предотвращая излишний шум и снижая расход мощности.

Инерционный переключатель
Инерционный переключатель топливного насоса отключает топливный насос, когда автомобиль попадает в аварию, сводя к минимуму утечку топлива.

Работа
Инерционный переключатель состоит из шара, тяги с пружиной, точки контакта и переключателя сброса. Если сила столкновения превышает установленную величину, шар приходит в движение, тяга с пружиной падает, открывая точку контакта. Это размыкает цепь между блоком ЕСМ и блоком ECU топливного насоса, и топливный насос отключается. Если инерционный переключатель топливного насоса отключен, его можно переустановить, нажимая на переключатель сброса не менее 1 секунды.

Регуляторы давления
Регулятор давления должен непрерывно и точно поддерживать правильный уровень давления топлива. Это важно, поскольку блок ЕСМ не измеряет давление в топливной системе. Он предполагает, что давление верно. Существует два основных типа регуляторов давления.

Модулированные регуляторы давления
В возвратной системе подачи топлива используется регулятор давления, расположенный между топливной направляющей и возвратным трубопроводом топливного бака. Существует два типа регуляторов давления. Один тип модулирован вакуумом, другой – атмосферным давлением.

Вакуум-модулированный регулятор давления
Для обеспечения точного измерения топлива вакуум-модулированный регулятор давления поддерживает постоянную разницу в давлении в топливной форсунке. Это означает, что давление в топливной направляющей всегда поддерживается на постоянном уровне выше абсолютного давления  в коллекторе.

Низкое давление во всасывающем коллекторе (например, на холостых оборотах) оттягивает мембрану, снижая давление пружины. При этом больший объем топлива возвращается в топливный бак, и давление в топливной направляющей снижается. Открытие дросселя повышает давление в коллекторе. При меньшем вакууме давление пружины мембраны повышается, ограничивая отток в топливный бак. Это повышает давление в топливной направляющей.

 Регулятор давления, модулированный атмосферным давлением
Регулятор давления, модулированный атмосферным давлением, модулирует топливное давление при изменениях атмосферного давления. Шланг подсоединяется от регулятора давления к впускному шлангу воздуха между воздушным фильтром и дроссельной шайбой. Давление пружины и атмосферное давление удерживают давление топливо на постоянном уровне 226-265 кПа (38-44 фунта на кв. дюйм). По мере изменения давления воздуха, например при подъеме на высоту, давление в топливной направляющей снижается, поскольку давление на мембрану падает.

Невозвратная система подачи топлива с регулятором постоянного давления
В невозвратной системе подачи топлива используется регулятор постоянного давления, расположенный в топливном баке над топливным насосом. Этот тип регулятора поддерживает постоянное давление топлива вне зависимости от давление во всасывающем коллекторе. Топливное давление определяется пружиной, установленной внутри регулятора. Топливо из топливного насоса преодолевает давление пружины, и некоторое количество топлива перепускается в топливный бак. Давление тполива не регулируется.

Высокотемпературный регулятор топливного давления
Некоторые двигатели оснащены высокотемпературным регулятором давления топлива для предотвращения паровой пробки, облегчения запуска и улучшения дорожных качеств автомобиля. Трехсторонний клапан VSV подсоединен к вакуумной линии регулятора топливного давления. При нормальных условиях клапан VSV  отключен, и вакуум двигателя управляет регулятором давления. Если двигатель запускается при температуре охладителя 85ºС (185ºF) или выше, и температура всасываемого воздуха выше определенного уровня, блок ЕСМ включает клапан VSV. Вакуум двигателя закрывается, и атмосферное давление воздействует на мембрану регулятора давления. Давление повышается, препятствуя образованию паровой пробки. После запуска двигателя клапан VSV может оставаться включенным примерно 120 секунд.

Компоненты системы подачи топлива. Топливный трубопровод и соединители

В современных автомобилях используются разнообразные материалы и соединители для топливных трубопроводов. Сталь и синтетические материалы применяются в зависимости от расположения и года выпуска модели. При обслуживании топливных трубопроводов необходимо соблюдать правильные процедуры.

Соединители бывают резьбовые и быстрого соединения.

Топливный бак предназначен для безопасного хранения топлива и паров топлива. В основном он содержит устройство топливного насоса и клапаны защиты от переворачивания.

Топливные фильтры
Обычно в системе подачи топлива  используются два топливных фильтра. Первый фильтр – это фильтр топливного насоса, расположенный со стороны всасывания топливного насоса. Этот фильтр предотвращает повреждение топливного насоса загрязнениями. Второй фильтр, расположенный между насосом и топливной направляющей, удаляет пыль и загрязнения из топлива до его подачи в форсунки. Этот фильтр удаляет из топлива мельчайшие частицы, поскольку форсункам требуется абсолютно чистое топливо.

Фильтр может быть расположен в топливном баке и являться частью устройства топливного насоса или за пределами бака в топливном трубопроводе, идущем к топливной направляющей. Фильтр сконструирован таким образом, что не нуждается в техническом обслуживании и замене.

Засоренный топливный фильтр препятствует попаданию топлива в форсунки. Поэтому при высоких нагрузках двигатель может плохо запускаться, переполняться топливом или терять мощность. При полностью забитом фильтре двигатель не будет запускаться.

Демпфер пульсации
Быстрое открывание и закрывание топливных форсунок вызывает скачки давления в топливной направляющей. В результате количество впрыскиваемого топлива оказывается больше или меньше необходимого. Демпфер пульсаций, установленный на топливной направляющей, гасить эти перепады давления. Когда давление внезапно начинает подниматься, мембрана с пружиной слегка отодвигается назад, увеличивая объем топливной направляющей. Давление топлива моментально сбрасывается со слишком высокого уровня.  Когда давление внезапно начинает падать, мембрана с пружиной расширяется, слегка сокращая рабочий объем топливной направляющей. Давление топлива моментально поднимается со слишком низкого уровня. Не всем двигателям требуется использование демпфера пульсации.

Винт, установленный в верхней части демпфера, облегчает проверку давления в топливной системе. Когда винт поднят, это означает, что топливная направляющая по давлением. В большинстве случаев проверка таким способом адекватна. Винт не полежит регулировке и используется для калибровки демпфера на заводе-изготовителе.

Процесс впрыска топлива
Топливная форсунка, включенная блоком ЕСМ, распыляет и направляет топливо во всасывающий коллектор.

Топливные форсунки
На каждом цилиндре во всасывающем коллекторе перед впускным клапаном(и) установлено по одной форсунке. Форсунки устанавливаются с изолятором/прокладкой на конце коллектора для защиты форсунки от нагрева и предотвращения попадания атмосферного давления в коллектор. Форсунка защищена трубопроводом подачи топлива. Уплотнительное кольцо между подающим трубопроводом и форсункой предотвращает утечку топлива.

Различным двигателям требуются различные форсунки. Форсунки в открытом виде предназначены для пропускания определенного количества топлива. Кроме того, количество отверстий в наконечнике форсунки изменяется в зависимости от типа двигателя и года выпуска модели. При замене форсунки необходимо использовать форсунку правильного типа.

Внутри форсунки расположен соленоид и игольчатый клапан. Цепь топливной форсунки подключена к заземлению. Для включения форсунки блок ЕСМ включает транзистор, замыкая контакт на заземление. Магнитное поле толкает игольчатый клапан вверх, преодолевая давление пружины, и топливо выходит из форсунки. Когда блок ЕСМ отключает цепь, давление пружины выталкивает игольчатый клапан на месте, прерывая поток топлива.

www.auto.vl.ru

• Перепечатка разрешается только с разрешения автора и при условии размещения ссылки на источник