Digifant - одна из первых систем электронного мультиточечного впрыска (не
путать с моновпрыском) разработанная в 80х годах и применялась на многих двигателях и автомобилях концерна Volkswagen до 2000года. С годами производились некоторые модификации и улучшения датчиков, блоков управления, но принцип работы системы оставался прежним.
Основные отличительные особенности системы:
1.Одновременный впрыск со всех форсунок дважды за оборот коленвала.
2.Получение информации о положении коленчатого вала с датчика Холла расположенного в трамблере, механически связанным с распредвалом и выдающим информацию ТОЛЬКО о верхних мертвых точках каждого цилиндра. Более подробной информации об угле положения коленвала система не имеет.
Общая схема системы показана на рисунке.
Как у любой системы управления двигателем, основная цель работы Digifant обеспечить точное поддержание требуемого (стехиометрического) соотношения в подаваемой в цилиндры смеси бензина к воздуху (лямбда=1, или 1:14.7), и оптимального угла опережения зажигания при любых условиях работы двигателя, для обеспечения наилучших условий сгорания смеси и поддержания требуемых оборотов двигателя при его управлении.
Регулятор давления топлива
Топливный насос роликового типа, включается ЭБУ на 3 сек при включении зажигания для создания давления в рампе, и далее работает постоянно при старте и работе двигателя. При работе насос через фильтр создает давление топлива в рампе. Регулятор давления топлива мембранного типа поддерживает постоянным СУММАРНОЕ давление топлива в форсунке на уровне 3 Бар. Суммарное давление в форсунке складывается из давления топлива в рампе, выталкивающего топливо, и изменяющегося при работе двигателя ВАКУУМА во впускном коллекторе, всасывающего топливо.
Бензин в цилиндры дозируется путем изменения ДЛИТЕЛЬНОСТИ открытия форсунок при каждом обороте двигателя в пределах от 1 до 20 тысячных долей секунды. При постоянном давлении бензина, его количество, проходящее через форсунку, будет прямо пропорционально времени ее открытия (длительности импульса впрыска). Для этого давление в форсунке должно быть строго постоянным, несмотря на то, что всасывающий вакуум во впускном коллекторе постоянно меняется при изменении оборотов, нагрузки двигателя и степени открытия дроссельной заслонки, а давление, создаваемое топливным насосом, зависит от меняющегося от 9 при запуске до 15 при езде вольт, напряжения бортовой сети, степени износа и разброса параметров самого насоса, магистралей, фильтров и пр. Для стабилизации используется регулятор давления мембранного типа (см. рис ниже)
Работа его весьма проста: бензонасос создает избыточное давление, а регулятор просто сливает излишек топлива обратно в бензобак, снижая давление до требуемого. Работает это так: топливо, поступающее из бака под избыточным давлением до 6 бар, создаваемым бензонасосом, попадает в регулятор и проходит в рампу. Пружина вакуумной камеры запирает отверстие линии возврата топлива с силой, точно откалиброванной на требуемые 3 бара. Как только давление в магистрали (и следовательно рампе) превышает 3 бара, диафрагма отодвигается, открывая сливное отверстие, излишек топлива сливается в обратную магистраль, как только давление упало ниже 3 бар, диафрагма прижимается пружиной и сливное отверстие закрывается. Таким образом, давление удерживается точно на 3 барах. Как только возникает вакуум при работе двигателя, его сила прикладывается к обратной стороне диафрагмы, ослабляя силу прижима пружины, и соответственно, давление открытия сливного отверстия уменьшается ровно на силу вакуума, и давление в рампе падает ровно на ту же величину. Таким образом, СУММАРНОЕ давление топлива и силы вакуума, под которым вытекает топливо из форсунок ВСЕГДА остается ровно 3 бара, что и необходимо для точного дозирования впрыска!
При отключении топливного насоса, давление в рампе спадает до 3 бар и пружина в регуляторе, запирает сливное отверстие, предотвращая дальнейшее падение давления в рампе. От возврата топлива в бензонасос защищает обратный клапан в самом бензонасосе. Таки образом магистраль и рампа остаются заполнены и под давлением, что облегчает последующий пуск, не требуя их накачки и заполнения.
Дроссельная заслонка
Дроссельная заслонка по командам водителя открывается и закрывается, подавая различное количество воздуха в цилиндры. ЭБУ узнает о положении дроссельной заслонки от датчика ее положения. В ранних системах это включатели концевого типа, замыкающиеся на холостом ходу и на полной нагрузке, в более поздних – потенциометрические датчики, дающие информацию о точном угле открытия заслонки.
Расходомер
Расходомер флюгерного типа (подробности тут ) измеряет объем проходящего через него в цилиндры воздуха, по углу положения отклоняемой проходящим воздухом заслонки, и передает информацию в ЭБУ. Там же расположен датчик температуры воздуха, информация от которого, позволяет ЭБУ вычислять МАССУ воздуха, которая меняется при изменении температуры при том же объеме, который показывает расходомер и корректировать подачу топлива в зависимости и температуры воздуха. Там же в расходомере расположен винт коррекции СО (или механический или электронный в новых модификациях), необходимый для окончательной регулировки двигателя (подробности о регулировке тут ).
Система стабилизации холостого хода
Система стабилизации холостого хода несет функцию НЕ ТОЛЬКО стабилизации холостого хода при изменении нагрузки двигателя, она призвана обеспечивать быстрый пуск двигателя, а также плавный сброс оборотов двигателя до оборотов холостого хода при сбросе газа, без «пиления», «провалов» и «зависаний» оборотов. Следует понимать, что ОСНОВНЫМ инструментом системы стабилизации холостого хода в Digifant является НЕ КЛАПАН ХОЛОСТОГО РЕГУЛИРОВКИ ХОДА, как принято считать ошибочно, а РЕГУЛИРОВКА УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ЗАЖИГАНИЯ! Именно изменение УОЗ позволяет оперативно изменять мощность двигателя на каждом обороте, добиваясь уменьшения числа оборотов при запаздывании зажигания и повышения оборотов при опережении. Тогда как клапан регулировки ХХ вступает в действие, корректируя зазор в дроссельной заслонке, только после исчерпания возможности регулировки по углу зажигания и делает это медленно за многие секунды.
Схема системы стабилизации холостого хода приведена на рисунке ниже.
Принцип работы системы следующий: При работе двигателя ЭБУ подает импульсный широтно модулированный ток частотой 150гц в соленоид клапана ХХ, обеспечивая его НАЧАЛЬНОЕ положение и, следовательно, воздушный зазор в зависимости от температуры, оборотов двигателя и прочих условий. Байпасный канал с винтом ХХ обеспечивает регулировку суммарного воздушного зазора, состоящего из суммы начального зазора дросселя, начального зазора клапана ХХ и сечения байпасного канала в соответствии со спецификацией изготовителя. Расходомер измеряет проходящий воздух и ЭБУ подает соответствующий этому воздуху бензин. Если концевик дросселя замкнут (или потенциометрический датчик показывает, что дроссельная заслонка закрыта) система начинает стабилизировать число оборотов двигателя на величине холостого хода в 850+-50 об/мин. Для этого угол опережения зажигания изменяется ЭБУ соответственно регулируя мощность двигателя. Если достичь требуемого числа оборотов, регулировкой УОЗ не удалось, ЭБУ начинает изменять ток, подаваемый в соленоид клапана ХХ увеличивая его для увеличения зазора, и уменьшая для его уменьшения. При этом разница силы магнитного поля соленоида и усилия прижимной пружины клапана изменяет положение тарелки (или плунжера в новом клапане). Зазор изменяется, больше или меньше воздуха попадает в цилиндры, расходомер сообщает о количестве этого воздуха ЭБУ и тот корректирует подачу топлива. В результате изменяется мощность двигателя и соответственно число оборотов в минуту. При включении кондиционера или срабатывании концевика гидроусилителя руля, обороты холостого хода повышаются.
При сбросе газа, как только датчик угла дросселя указывает на холостой ход, система ХХ переключается на программу плавного снижения оборотов двигателя, для обеспечения ровного без переколебаний и провалов уменьшения оборотов до холостых.
При запуске двигателя, расходомер НЕ РАБОТАЕТ, а система холостого хода в зависимости от показаний датчика температуры двигателя и воздуха, устанавливает требуемый пусковой зазор в клапане холостого хода, который призван обеспечить наилучшее соотношение бензина к воздуху и осуществить наиболее легкий пуск при данной температуре. Количество топлива при этом ЭБУ подает по заранее запрограммированной программе в зависимости от температуры и положения клапана ХХ. Если пуск происходит затрудненно, то система холостого хода, начинает изменять в процессе пуска зазор в клапане, пытаясь «поймать» то положение, при котором двигатель «схватит». Как только число оборотов двигателя превысит 600 в минуту, система из режима пуска переходит в режим прогрева (с повышенными оборотами ХХ) и далее штатной работы и поддержки холостого хода.
Клапан регулировки холостого хода
Клапан регулировки холостого хода (подробности тут ) представляет собой соленоид с подпружиненным клапаном, открывающим и запирающим воздушный канал, меняя его сечение и следовательно, количество пропускаемого воздуха по командам ЭБУ. В клапанах старого вида 037906457D см. рис. используется запорный клапан тарельчатого типа, изображенный на схеме системы, в клапанах нового типа, более надежный – плунжерный с боковым перекрытием воздуховода. Клапана взаимозаменяемы, кроме регулировочных параметров – на старом клапане ХХ устанавливается при регулировке на 950+-50 об.мин, в новых на 850+-50.
Система лямбда регулирования
Система лямбда регулирования используется не на всех членах семейства Digifant. Там где она есть, ее назначение – это коррекция состава смеси для поддержания ее строго в стехиометрическом соотношении 1:14.7, что обеспечивает возможность оптимальной работы катализатора, не работающем корректно за пределами своей оптимальной зоны. Система лямбда регулирования начинает функционировать ТОЛЬКО после прогрева двигателя до температуры более 70 градусов. Она не работает при пуске и на холодном двигателе. Сигнал о составе смеси, поступает с лямбда зонда. Сигнал, сообщающий о бедной смеси – напряжение менее 0.5 вольт, сигнал о богатой смеси напряжение более 0.5 вольт. В процессе работы ЭБУ добавляет подачу бензина при получении сигнала о бедной смеси и убавляет при получении сигнала о богатой. Таким образом, смесь и сигнал с лямбда зонда колеблется бесконечно от бедной к богатой каждые несколько секунд, имея в среднем точно правильную смесь. ЭБУ в состоянии определить, если лямбда зонда нет, и при этом отключает лямбда регулирование. Подробнее здесь.
Система контроля детонации
Детонация – это нежелательное турбулентное горение смеси с цилиндрах, приводящее к преждевременному разрушению деталей двигателя и потере мощности. Детонация в основном, происходит при чрезмерно раннем зажигании, также бедные смеси более склонны к детонации.
Система контроля детонации в Digifant адаптивно обеспечивает наиболее ранний возможный угол зажигания, тем не менее, не приводящий к детонации в цилиндрах. Осуществляется это путем мониторинга сигнала с датчика детонации микрофонного типа, установленного на блоке цилиндров. При работе двигателя, на каждом обороте система сдвигает угол опережения зажигания на небольшую величину в раннюю сторону. Если после очередного сдвига с датчика детонации поступил сигнал о детонации, угол зажигания сдвигается в сторону запаздывания и вся процедура повторяется. Так происходит постоянно, и таким образом угол опережения постоянно находится в оптимальном положении, не приводящем к детонации.
Система зажигания и тактирования работы двигателя
Тактирующий сигнал, синхронизирующий работу форсунок и зажигания с положением коленчатого вала поршней в цилиндрах, поступает с датчика Холла, расположенного в трамблере. (Подробности тут ) Трамблер связан механически с распредвалом, и имеет внутри металлическую шторку с прорезями по количеству цилиндров и датчик Холла (магнитного потока). В момент перехода от шторки к прорези сигнал с датчика холла меняется от +12 вольт до 0 вольт. В процессе регулировки двигателя (подробности здесь ), трамблер устанавливается так, что момент смены сигнала совпадает с верхней мертвой точкой (ВМТ) каждого цилиндра. Таким образом, ЭБУ узнает момент времени, когда подать искру на свечи и включить форсунки. Также подсчетом числа изменений этого сигнала в секунду вычисляется число оборотов двигателя необходимое для расчетов всех параметров его управления. В трамблере также установлен бегунок, распределяющий высоковольтный сигнал зажигания по свечам конкретных цилиндров. Поскольку положение трамблера на двигателе не фиксировано, в процессе регулировки двигателя необходимо корректно установить его правильное положение, чтобы оно СТРОГО соответствовало расчетному, с точностью не более +-1 градус, иначе вся работа двигателя будет нарушена. Регулировка опережения зажигания осуществляется ЭБУ в соответствии с записанной в нем карте опережения зажигания и работы систем контроля детонации и холостого хода. С выхода ЭБУ один сигнал зажигания поступает на усилитель зажигания (встроен в сам ЭБУ в двигателях G60) и с него на катушку зажигания и трамблер, обеспечивающий распределение искры по конкретным цилиндрам.
Карты зажигания (см рис. ниже) уникальны для каждой модели двигателей системы (которых более 50) и даже для каждой модификации конкретного двигателя, например гольф или пассат, седан или хэчбэк, автоматическая коробка или ручная, с лямбда зондом или без. То есть хотя ЭБУ на Гольф можно поставить на Пассат, как часто делают неграмотные "электрики", а ЭБУ на автоматическую коробку на двигатель с ручной или с седана на хэчбэк, но карты зажигания будут немного разные, что приведет с неоптимальному расходу топлива и работе двигателя. Карта, хранящаяся в ЭБУ (см. рисунок ниже) имеет 16 точек по нагрузке двигателя и 16 по оборотам итого 256 точек. При запуске они интерполируются в памяти на более подробную карту с 4096 точками.
Обратите внимание, что в районе холостого хода, на карте есть некая "лощина", которая призвана осуществлять оперативную регулировка холостого хода, и тольок при исчерпании возможносте регулировки по зажигания задействуется клапан регулировки ХХ.
Режим «базовых установок»
Режим «базовых установок» (подробнее тут) является НЕОБХОДИМЫМ режимом в системе и предназначен для того, чтобы произвести все начальные установки, необходимые для корректной работы системы Digifant, которые не определены конструкцией двигателя. В первую очередь он позволяет установить корректное положение трамблера с требуемой точностью, абсолютно необходимое для корректной и слаженной работы всей системы во времени. Далее устанавливается положение винта регуляторов СО и холостого хода. В обычном режиме работы двигателя НЕВОЗМОЖНО установить ни один из этих параметров, та как ЭБУ производит их постоянную динамическую регулировку, в силу чего они не фиксированы, а постоянно изменяются во времени при работе двигателя. В режиме «базовых установок» автоматические регулировки отключаются, и параметры фиксируются на средних настроечных значениях, где уже их можно отрегулировать до фабричных спецификаций по указанным методикам. В силу износа и разброса параметров деталей двигателя рекомендуется проводить базовые установки раз в год-два и при каждой замене деталей двигателя.
Методики входа в режим «базовых установок» и их проведения разнятся от года выпуска и номеров ЭБУ, точные методики необходимо уточнять для каждого конкретного ЭБУ. В старых ЭБУ в данный режим заходят путем снятия фишки датчика температуры двигателя, в боле новых с диагностической программы.
Алгоритмы работы
Алгоритмы работы системы достаточно просты и мало отличаются от всех остальных систем управления, за исключением подробностей описанных выше. Водитель управляет дроссельной заслонкой для дозирования количества воздуха. Расходомер измеряет количество поданного воздуха, по сигналам датчиков и встроенной карте подачи топлива и угла опережения зажигания ЭБУ производит расчет количества впрыскиваемого топлива (дозируемого путем изменения длительности открытия форсунок) и угла опережения зажигания. В процессе работы система контроля детонации обеспечивает отсутствие детонации и оптимальный угол зажигания, а система стабилизации холостого хода поддерживает требуемые обороты двигателя и обеспечивает пуск. Система лямбда регулирования стабилизирует оптимальный состав смеси.
(С) Леонид. А. 2019
Копирование без указания первоисточника запрещено.
