Система распределенного впрыска K-Jetronic: устройство и принцип действия

Для гарантии непрерывного впрыска воздушно-бензиновой смеси в рабочие цилиндры ДВС, вне зависимости от позиционирования автомобиля относительно линии горизонта, в недрах конструкторских бюро была создана механистическая система распределенного впрыска. Ее название - K-Jetronic.

Изначально данная концепция рассматривалась как замена стремительно устаревающему карбюраторному впрыску и в базе своей имела достаточно сложную организацию, в состав которой были вписаны несколько ключевых компонентов.

Устройство системы K-jetronic

• Традиционной дроссельной заслонкой;
• Воздушным расходомером;
• Топливным дозатором-распределителем;
• Регулятором, управляющим давлением;
• Пусковой форсункой;
• Впрыскивающими форсунками;
• Термическим реле;
• Клапаном добавочного воздуха.

Назначение дроссельной заслонки, которая управляется с помощью механического привода, связывающего ее с педалью акселератора (газа), заключается в регулировании подачи объема воздуха, идущего на образование рабочей топливной смеси.

При помощи воздушного расходомера осуществляется замер порций воздуха, отмеряемых за счет пропорционального смещения напорного диска, соединенного системой из двух рычагов с поршнем дозаторного распределителя.

После открывания заслонки дросселя во впускной коллектор поступает ограниченный объем воздуха, смещающий нагнетательный (напорный) диск, зафиксированный на рычаге. На этом же рычаге, через ось, закреплен упорный рычаг поршня распределения топлива, роликом опирающийся на поршень и имеющий на своем конце винт регулирования качества подготавливаемой к впрыску смеси.

Распределительный дозатор служит для реализации перераспределения полученной смеси топлива с воздухом по форсункам при разнообразных двигательных нагрузках. Поскольку снизу на поршень оказывается воздействие со стороны рычага напорного диска, а сверху - давление, создаваемое в регуляторе управляющего давления, согласующим результатом этих воздействий оказывается подготовка топливно-воздушной смеси в стехиометрическом соотношении (1 к 14.7), необходимом для качественной работы катализатора. Следствием использования такого конструкционного решения оказывается увеличенный срок его службы.

Вместе с тем регулятор, управляющий давлением, служит для сохранения в системе неизменного по своей величине давления топлива. Он создает необходимые условия для поддержания подпорного давления на верхушке плунжера, вследствие чего создаются предпосылки для формирования обогащенной, либо обедненной воздушно-топливной смеси. Что, в свою очередь, гарантирует безотказную работу двигателя в различных режимах, в частности:

• при его холодном запуске;
• при прогреве в режиме холостого хода;
• при пиковой нагрузке.

Чтобы добиться беспроблемного запуска двигателя в условиях пониженных наружных температур (менее 10 °C), система K-Jetronic содержит два конструкционных элемента: пусковую форсунку и клапан добавочного воздуха.

Благодаря наличию форсунки пуска, когда двигатель только запускается или работает в режиме прогрева на холостых оборотах, осуществляется подача дополнительной порции топлива во впускной коллектор двигателя. Работает эта форсунка в паре с термическим реле, которое исполняет ее управляющую роль.

Термореле монтируется на блоке цилиндров силового агрегата и служит для контроля температуры охлаждающей жидкости, циркулирующей по его рубашке. Как понятно из вышесказанного, при низкой температуре окружающего воздуха, реле подает сигнал на пусковую форсунку. При достижении запрограммированного уровня температуры охлаждающей жидкости форсунка прекращает свою работу.

Для того, чтобы обеспечить постоянную подачу топлива под давлением, используются индивидуальные для каждого цилиндра форсунки впрыска.

Клапан добавочного воздуха служит для подачи дополнительной воздушной порции, когда осуществляется запуск мотора без задействования дроссельной заслонки. При холодном двигателе клапан полностью открыт, как только мотор начинает прогреваться, клапан, под воздействием биметаллической пластины, связанной с клапанной диафрагмой, постепенно прикрывается вплоть до полного перекрытия подачи воздуха.

В качестве регулировочных инструментов холостого хода завод-производитель силовой установки использует специальные регулировочные винты:

• Первый из них используется для установки частоты вращения коленчатого вала при холостом ходе;
• Второй - для регулирования качественных характеристик смеси, влияющих на концентрацию в выхлопе угарного газа.

Принцип работы K-jetronic

Нажатие на педаль акселератора активирует дроссельную заслонку, которая открывается. Воздух, поступающий через заслонку, воздействует на напорный диск воздушного расходомера. Диск при этом смещается, что обеспечивает движение плунжера дозатора-распределителя.

Под неизменным давлением, которое гарантируется наличием в системе регулятора давления, топливо подается к распределительному дозатору. Через кинематическую связь плунжера дозатора и диска воздушного расходомера осуществляется регулировка давления топливной смеси, поступающей в форсунки.

При постоянстве диаметра каналов впрыска форсунок, объем подаваемого топлива зависит от давления, развиваемого на входе в форсунки. Топливная дозировка реализована через синхронизированную работу воздушного расходомера и топливного дозатора и напрямую связана с режимом работы силового агрегата.

Увеличение оборотов двигателя в момент пуска и при работе в режиме холостого хода обеспечивается за счет подачи дополнительной порции воздуха, проходящего во впускной коллектор через специальный клапан (доп. подачи воздуха), и одновременно с воздухом подается и дополнительная порция топлива. За подачу топлива отвечает пусковая форсунка.

Недостатки системы впрыска K-jetronic

На практике система K-Jetronic продемонстрировала изменение параметров создаваемой смеси. Ведь, несмотря на то, что ее разработчики рассчитывали на получение стабильных результатов, на деле происходило не только загрязнение, но и износ взаимодействующих пар конструкции, что дисгармонично сказывалось на конечных параметрах системы в целом.

При изнашивании цилиндро-поршневой группы возрастал объем картерных газов, которые стало необходимым дожигать, а образование продуктов сгорания, оседающих в системе, приводило к сужению сечений загрязняющегося со временем впускного коллектора.

В итоге поступающее в цилиндр количество воздуха также сокращалось и прекращало соответствовать заветному соотношению 1 к 14.7. Помимо этого не оставались в своей первозданности и форсунки. Постепенное засорение выпускных каналов (отверстий) в определенный момент времени становилось вне допустимых норм, и приводило к чрезмерному обеднению смеси.