Какое полузабытое, а для кого-то и вообще незнакомое слово – экономайзер! Карбюраторы, которые долгие годы исправно трудились на автомобиле, постепенно уступили свое место различным системам впрыска. Но автомобильный век долог, и порой кому-то приходится сталкиваться с машинами, в которых еще находится место для карбюратора. Ну а его нормальная работа обеспечивается рядом дополнительных устройств, среди них невозможно не упомянуть экономайзер топлива.
Что такое экономайзер в автомобиле?
Работа ДВС основана на сгорании топливовоздушной смеси (ТВС). Ее состав зависит от нагрузки мотора, и должен быть разным при ее изменении. Это означает изменение соотношение между кислородом (воздухом) и бензином при изменении условий движения. Нужные пропорции обеспечивает карбюратор, или в современных машинах – контроллер впрыска. Поэтому, прежде чем говорить про экономайзер, надо рассмотреть работу карбюратора.
Как работает карбюратор
Понять его принцип работы поможет приведенный рисунок.
Это самый простой вариант карбюратора, можно сказать, только поясняющий его устройство и основную идею. Бензин находится в поплавковой камере на постоянном уровне, который поддерживается работой игольчатого клапана. Через воздушный фильтр воздух всасывается в цилиндры двигателя. Он проходит смесительную камеру, благодаря имеющемуся там сужению, в этом месте создается разрежение по отношению к поплавковой, в которой поддерживается уровень атмосферного давления.
Из-за возникшей разницы давлений в смесительную камеру попадает горючее. Проходя через жиклер, оно разбивается на мелкие капельки, испаряется и смешивается с воздухом, вследствие чего образуется ТВС, поступающая в цилиндры мотора. Соотношение между этими компонентами зависит от положения заслонки карбюратора, связанной с положением педали акселератора. Чем сильнее на автомобиле она нажата, тем больше открыта заслонка, выше степень разрежения и больше бензина поступает на образование смеси.
Назначение экономайзера
В тот момент, когда заслонка почти полностью открыта, автомобильный мотор испытывает максимальные нагрузки, а значит, для их преодоления ему требуется большее количество бензина, чем во время работы на обычных режимах. При этом и начинает работать экономайзер, топлива на образование смеси поступает больше, и смесь становится обогащенной. Его назначение и устройство, а также для чего нужен экономайзер, становится понятно из рисунка:
Дроссельная заслонка карбюратора через тяги и рычаги связана со специальным клапаном. Когда она полностью открыта, это вызывает его срабатывание, и дополнительное количество бензина, проходя жиклер экономайзера, идет на образование ТВС. Такое поступление топлива вызывает обогащение смеси и обеспечивает работу мотора при повышенной нагрузке. Когда отпускается педаль газа, заслонка прикрывается, пружина закрывает клапан и работа экономайзера прекращается.
Конструктивно устройство экономайзера может быть выполнено различными способами, конкретную реализацию их затрагивать не будем, т.к. для карбюратора после появления контроллеров впрыска история развития закончилась.
Экономайзер принудительного холостого хода (ЭПХХ)
Рассматривая автомобильный экономайзер, нельзя обойти стороной и такое устройство, как ЭПХХ. У него совсем другое назначение, чем у обычного экономайзера. Если последний, как мы только что рассмотрели, обогащает топливную смесь при значительных нагрузках, то ЭПХХ, наоборот, обеспечивает экономию топлива. Режим принудительного холостого хода – особый вариант движения.
Как правило, это связано с торможением двигателем при движении на спуске или накатом, когда скорость включена и газ отпущен. ЭПХХ дополняет имеющуюся в карбюраторе систему холостого хода. Она выполняет подачу топлива в двигатель при закрытой заслонке. В этом случае за счет разрежения, создаваемого под ней, горючее по специальному каналу холостого хода проходит через жиклер и поступает в мотор, что и обеспечивает его работу в таком режиме.
Однако если при этом машина двигается накатом или с горки, то коленчатый вал вращается с большей частотой, чем свойственно режиму холостого хода, что вызывает повышенное потребление бензина и снижает эффективность торможения двигателем. Для исключения этого срабатывает ЭПХХ, и поступление топлива прекращается. В режиме принудительного холостого хода поступление бензина прерывается с помощью электромагнитного клапана, управляемого достаточно простым электронным блоком.
Исходными данными для срабатывания ЭПХХ (электромагнитного клапана) являются сигнал датчика о закрытой заслонке и повышенное число оборотов коленвала. Такой режим ЭПХХ поддерживает пока:
- скорость движения при отпущенной дроссельной заслонке не уменьшится;
- не будет выключена передача и автомобиль начнет двигаться в режиме обычного холостого хода;
- водителем не будет нажата педаль газа и движение продолжится с повышенной скоростью, экономайзер выключится по положению заслонки.
Работа экономайзера в составе карбюратора обеспечивает обогащение ТВС при повышенной нагрузке, а также экономию топлива и лучшую эффективность торможения мотором в режиме принудительного холостого хода.
" alt="">
Все современные автомобили с двигателями внутреннего сгорания любого типа (карбюраторный, инжекторный, дизельный) имеют систему холостого хода.
Данная система обеспечивает стабильную работу двигателя на холостом ходу (ХХ), когда полностью закрыта дроссельная заслонка акселератора.
Одним из основных элементов этой системы является электромагнитный клапан холостого хода, называемый также «электропневмоклапан», «электромагнитный клапан», «регулятор холостого хода».
Назначение клапана ХХ
Клапан холостого хода обеспечивает поступление топливо-воздушной смеси во входной коллектор двигателя по отдельному дополнительному каналу ХХ в обход дроссельной заслонки, управляемой педалью акселератора.
В зависимости от типа двигателя клапан холостого хода регулирует подачу либо топлива, либо воздуха.
В карбюраторных и дизельных двигателях он управляет подачей во входной коллектор топлива, необходимого для стабильных холостых оборотов двигателя.
В бензиновых инжекторных двигателях обеспечивает подачу нужного количества воздуха.
Принцип работы клапана ХХ
По своей сути клапан холостого хода является электромеханическим исполнительным устройством, работающем под управлением электронного блока, подающего электрические сигналы на его открытие или закрытие.
При этом происходит изменение диаметра проходного сечения канала ХХ, подающего во впускной коллектор двигателя необходимое количество топлива или воздуха.
В бензиновых карбюраторных двигателях электромагнитный клапан ХХ установлен непосредственно в корпусе карбюратора и входит в систему экономайзера принудительного холостого хода (ЭПХХ) топливной системы.
Управление работой клапана ХХ осуществляет блок управления ЭПХХ, установленный в моторном отсеке автомобиля.
При включении зажигания с блока управления подается питание на электромагнитный клапан, который открывается и обеспечивает подачу бензина по каналу ХХ во впускной коллектор двигателя.
При выключении зажигания клапан холостого хода обесточивается и перекрывает подачу топлива.
Для регулировки объема топлива, подаваемого по каналу холостого хода, в нем установлен регулировочный винт, называемый «винт холостого хода».
В бензиновых инжекторных двигателях клапан холостого хода, чаще называемый «регулятор ХХ», монтируется в корпусе дроссельной заслонки и входит в систему электронного управления двигателя (ЭСУД).
Его работой управляет электронный блок ЭБУ (контроллер), расположенный, как правило, в салоне автомобиля под передней панелью.
Блок управления фиксирует сигналы от датчиков, контролирующих отдельные параметры работы двигателя, обрабатывает полученную информацию и выдает управляющий сигнал на регулятор холостого хода.
По команде от блока ЭБУ регулятор ХХ увеличивает или уменьшает объем подаваемого через него воздуха во входной коллектор двигателя, обеспечивая заданные обороты ХХ.
В дизельных двигателях клапан холостого хода устанавливается в корпусе топливного насоса высокого давления (ТНВД) и также как в инжекторе подключен к блоку управления ЭБУ двигателем, расположенном в моторном отсеке.
Но при этом он регулирует подачу в цилиндры топлива, а не воздуха, обеспечивая необходимые обороты на холостом ходу.
Основные виды и устройство клапанов ХХ
В зависимости от типа двигателя применяются три основных вида электромагнитных клапанов:
Соленоидный вариант представляет собой электромагнит в виде втягивающей катушки с сердечником, установленным на входе в канал холостого хода.
При подаче питания на катушку сердечник втягивается, открывая проходное отверстие канала.
При обесточивании катушки сердечник возвращается в начальное положение, запирая канал.
Роторный тип клапана работает по такому же принципу, как и соленоидный. Но вместо сердечника используется ротор, который вращается в разных направлениях, плавно изменяя сечение проходного канала холостого хода.
При этом применяется широтно-импульсная модуляция (ШИМ), предусматривающая высокую частоту подачи управляющих сигналов на открытие или закрытие клапана.
Шаговый клапан холостого хода, по сути, это электродвигатель, выполненный в виде кольцевого магнита и четырех обмоток.
Управляющие сигналы от блока ЭБУ подаются поочередно на одну из обмоток, в результате чего вращается ротор, плавно изменяющий сечение проходного канала от его полного открытия до полного закрытия.
Признаки неисправности клапана ХХ и его устранение
Неисправный клапан холостого хода может вызывать:
- проблемы с запуском двигателя, он может заводиться и сразу глохнуть;
- нестабильные холостые обороты двигателя;
- выключение двигателя при постановке КПП на нейтраль;
- снижение холостых оборотов при включении нагрузки (печка, фары и т.д.).
Работоспособность электромагнитного клапана холостого хода карбюраторных двигателей можно проверить самостоятельно по легкому щелчку электромагнита в момент включения зажигания.
Для инжекторных и дизельных двигателей, работающих под управлением блока ЭБУ, его неисправность может быть выявлена с помощью диагностического оборудования.
Вывод
Таким образом, клапан холостого хода составляет важный элемент системы питания двигателя, от которого во многом зависит стабильная работа любого современного автомобиля.
Надеемся, что полученные знания помогут Вам в дальнейшем правильно эксплуатировать свой автомобиль.
При движении автомобиля в городе двигатель до 25% времени работает на принудительном холостом ходу, когда коленчатый вал двигателя вращается за счет кинетической энергии автомобиля (автомобиль движется с включенной передачей и отпущенной педалью управления дроссельной заслонкой) На таком ходу двигатель расходует топливо, не выполняя полезную работу, а в результате быстрого закрытия дроссельной заслонки горючая смесь переобогащается, и токсичность отработавших газов увеличивается. Для снижения расхода топлива и токсичности отработавших газов на современных автомобилях установлена электрическая система управления экономайзером принудительного холостого хода (ЭПХХ).
Электрооборудование ЭПХХ включает в себя блок управления электромагнитный клапан и концевой выключатель карбюратора датчик-винт или микровыключатель). Элементы применяемых на автомобилях устройств ЭПХХ приведены в табл. 11.
Режим принудительного холостого хода характеризуется двумя признаками: частота вращения коленчатого вала двигателя больше частоты холостого хода; дроссельная заслонка карбюратора закрыта. Информация о частоте вращения коленчатого вала двигателя поступает в блок управления ЭПХХ (рис. 96) с датчика, в качестве которого используется первичная обмотка катушки зажигания, а информация о закрытии дроссельной заслонки с концевого выключателя (микровыключателя или датчика-винта) карбюратора.
При отпускании педали акселератора вследствие переключения контактов концевого выключателя карбюратора блок управления ЭПХХ вырабатывает сигналы управления электромагнитным (электропневматическим) клапаном подачи топлива в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Если частота вращения коленчатого вала выше частоты холостого хода то блок управления снимает напряжение с электроклапана, и подача топлива в двигатель прекращается.
При этом частота вpaщения коленчатого вала снижается, и когда она станет меньше частоты холостого хода, блок управления подключит напряжение бортовой сети к электроклапану. Подача топлива возобновится и частота вращения коленчатого вала возрастет. При частоте вращения, превышающей частоту холостого хода, блок управления снова отключит электроклапан. Процесс повторяется. Периодическое отключение подачи топлива в этом режиме снижает расход бензина на 2-3%, а токсичность отработавших газов уменьшается на 15-30%.
При нажатии на педаль акселератора контакты концевого выключателя карбюратора переключаются таким образом, чтобы на электроклапан постоянно подавалось напряжение бортовой сети. Топливо при этом подается независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя.
В качестве датчиков положения дроссельной заслонки используется микровыключатель (рис. 97, а), а в автомобилях «Ода», оснащенных карбюратором «Солекс» — датчик-винт (см. рис 97 б). На автомобилях «Ода» применяются два типа блоков управления ЭПХХ — четырехштырьковый 252.3761 и семиштырьковый 502.3761.
Формирование сигналов управления электромагнитным или электропневматическим клапаном в обоих блоках управления происходит одинаково (рис. 98). При закрытой дроссельной заслонке импульсы напряжения, пропорциональные частоте вращения коленчатого вала поступают с первичной обмотки катушки зажигания 1 через микросхему А1 на вход полупроводникового ключа, собранного на транзисторах VT1 и VТ2. Во время действия импульса ключ открывается и конденсатор С1 разряжается В паузах между импульсами конденсатор С1 заряжается. Время зарядки а следовательно и напряжение на С1 увеличиваются с уменьшением частоты вращения коленчатого вала. При частоте превышающей частоту холостого хода, напряжение на С1 мало, транзисторы VT3, VT4, VT5, VT6 закрываются, и на электромагнитный (электропневматический) клапан напряжение не подается. Клапан закрывается, и подача топлива прекращается Часто та вращения коленчатого вала падает. При частоте меньше частоты холостого хода конденсатор С1 во время паузы между импульсами успевает зарядиться до напряжения, превышающего опорное напряжение порогового элемента, собранного на транзисторах VT3, VT4 Транзисторы VT3 и VT4 при этом открываются и через микросхему А2 напряжение подается на базу транзистора VT6. Транзистор VT6, открываясь, позволяет открыться выходному транзистору VT8.
Напряжение подается на электроклапан, который срабатывает и включает подачу топлива
При открытии дроссельной заслонки контакты микропереключателя S1 (рис. 98, а) замыкаются, и напряжение бортовой сети постоянно поступает на электропневмоклапан 2, который постоянно открыт независимо от сигналов блока управления 252.3761.
В схеме с датчиком-винтом (рис 98, б) постоянная подача напряжения на электромагнитный клапан 3 происходит другим образом Когда открыта дроссельная заслонка, контакты датчика-винта S2 размыкаются, при этом транзистор VT7 закрывается и открывается транзисторы VT8 и VT6 Причем через открытый транзистор VT6 напряжение постоянно подается на электромагнитный клапан 3, независимо от частоты выходного сигнала и катушки зажигания.
Схема соединений приборов ЭПХХ в автомобилях «Ода» приведена на рис. 99.
Неисправности электрооборудования ЭПХХ вызывают либо остановку двигателя на холостом ходу (двигатель глохнет или не запускается), либо неустойчивую работу двигателя (при плавном нажатии на педаль подачи топлива частота вращения коленчатого вала изменяется циклично, т.е. периодически возрастает и падает, отчего автомобиль движется рывками), либо неотключение подачи топлива на режимах принудительного холостого хода, что увеличивает его расход.
5.2.1. Двигатель останавливается на холостом ходу
Причинами остановки двигателя могут быть: ненадежность контактных соединений ЭПХХ неисправности электромагнитного клапана (обрыв обмотки, заклинивание запорной иглы) или электропневматического клапана (повреждение диафрагмы, обрыв обмотки электромагнита), неисправности электронного блока или соединительных проводов. Найдите неисправность, пользуясь тестером и куском провода, по схеме, приведенной на рис. 100.
5.2.2. Рывки автомобиля при движении
Такое явление может быть следствием неисправности концевого выключателя (микровыключателя) электропневматического или электромагнитного клапана или блока управления. При поиске неисправности по схеме показанной на рис. 101, достаточно иметь небольшой (длиной около 2 м) кусок провода.
5.2.3. ЭПХХ не отключает подачу топлива на режимах принудительного холостого хода
Причинами повышенного расхода топлива могут быть неисправности элементов ЭПХХ: микровыключателя (концевого выключателя), электропневматического (электромагнитного) клапана, блока управления или соединительных проводов. Здесь также можно обойтись куском провода, чтобы найти неисправность в соответствии со схемой, приведенной на рис. 102.
5.3. УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ
5.3.1. Ремонт электромагнитного клапана
На автомобилях «Ода» с карбюратором «Солекс» в системе ЭПХХ установлен электромагнитный запорный клапан. Если он не срабатывает при подключении к батарее, то сначала выверните его из карбюратора, извлеките жиклер и попробуйте восстановить работоспособность клапана, закапав в отверстие корпуса несколько капель моторного масла. Затем подключите клапан к батарее. Если запорная игла перемещается, поставьте клапан на место. В случае, если клапан по-прежнему не срабатывает, проверьте тестером исправность обмотки клапана (ее сопротивление должно быть в пределах 70-80 Ом). Часто причиной обрыва цепи обмотки является окисление кожуха клапана и контактной пластины обмотки. Чтобы устранить эту неисправность, развальцуйте кожух и зачистите окисленные места. Для надежности соединения обмотки с «массой» пропилите в дне кожуха паз 4 (рис. 103) и припаяйте к контактной пластине 3 и корпусу провод, а затем залейте паз эпоксидным клеем.
Если при поиске неисправности вы обнаружите, что при отключении провода от электромагнитного клапана частота вращения коленчатого вала не снижается, значит, запорный элемент (игла) клапана негерметичен. Неисправность обычно устраняют притиркой иглы к седлу клапана.
5.3.2. Ремонт электропневмоклапана
На автомобилях «Ода», имеющих в системе ЭПХХ электропневмоклапан, работа двигателя с отступлениями от нормы может быть вызвана неисправностью как электрической, так и пневматической частей клапана.
Для проверки работоспособности электропневмоклапана соберите схему, изображенную на рис. 104, насосом 3 создайте разряжение через штуцер 2, предварительно загерметизировав штуцер 1. Если электропневмоклапан исправен то при разряжении 0,85 кгс/см 2 должна загореться контрольная лампа 4.
Двигатель останавливается на холостом ходу при повреждении диафрагмы пневмоклапана (ее нужно заменить) или при обрыве цепи обмотки электромагнита. Последнее определяется по величине сопротивления Цепи, измеренной тестером. Показания тестера должны быть в пределах 32 -42 Ом. Если сопротивление цепи велико, попробуйте восстановить работоспособность электромагнитного клапана, как это описано в пункте 5.3 1 Если в ходе проверки выяснится, что при отключении провода от электропневмоклапана частота вращения коленчатого вала не снижается, значит, нарушена герметичность запорных элементов электромагнитного клапана и пневмоклапана. Запорные элементы нужна заменить.
Отказы электропневмоклапана часто связаны с коррозией сердечника электромагнита из-за попадания в корпус клапана через войлочный фильтр горячего и влажного воздуха из подкапотного пространства при перемещениях сердечника. Чтобы войлочный фильтр работал надежней и сердечник электропневмоклапана не окислялся, через каждые 5-10 тыс. км пробега снимайте резиновый колпачок клапана (рис. 105) и смазывайте фильтр двумя-тремя каплями моторного масла.
5.3 3. Проверка и регулировка датчика-винта
В автомобилях «Ода» с карбюратором «Солекс» в качестве концевого выключателя карбюратора используется датчик-винт.
Если при проверке по схеме вы обнаружите, что в рывках автомобиля виноват датчик винт, попробуйте отрегулировать его Для этого соедините тестер (в режиме вольтметра) одним концом с выводом датчика, а другим — с «+» батареи. При нажатии на педаль подачи топлива показания тестера будут равны нулю. В противном случае выверните датчик-винт. Если это не поможет и показания тестера будут больше нуля, замените датчик-винт, т. к он замыкает на «массу».
Если при проверке по схеме (см. рис. 102) вы обнаружите, что неисправен датчик-винт, то и в этом случае попытайтесь сначала отрегулировать его При подключении тестера (в режиме вольтметра) между «+» батареи и выводом датчика-винта его показания при опущенной педали подачи топлива должны быть больше нуля. Если это не так, заверните датчик-винт до момента отклонения стрелки тестера. В случае сохранения нулевых показаний тестера датчик-винт следует заменить — в нем есть внутренний обрыв.
Для проверки исправности микровыключателя отсоедините от него фиолетовый (розовый) провод и между освободившимся выводом и «массой» подключите контрольную лампу (рис. 106). Затем включите зажигание и нажмите на рычажок 3 микровыключателя. Если выключатель исправен, лампа должна погаснуть, работу микровыключателя можно регулировать на карбюраторе. Поверните рычаг 2 карбюратора (см. рис. 106) против часовой стрелки до упора его в выступ 1 в пределах зазора А При этом должна загореться контрольная лампа КЛ. При установке рычага 2 в исходное положение лампа должна погаснуть. Если при перемещении рычага 2 в пределах зазора А не происходит включение или выключение лампы, ослабьте винты 5 и, поворачивая выключатель 4 относительно верхнего винта, установите его в нужное положение.
Блок управления 502.3701 проверяют вольтметров (рис. 107). Сначала отключите провод от датчика-винта и соедините наконечник провода с «массой». Затем с помощью специального переходного разъема подключите к блоку управления вольтметр, запустите двигатель и, постепенно увеличивая частоту вращения, следите за показаниями вольтметра (после пуска двигателя он не должен показывать менее 10 В, а в момент отключения клапана напряжение должно скачкообразно уменьшиться до величины не более 0,5 В) После отключения клапана постепенно снижайте частоту вращения — напряжение скачкообразно увеличится до величины не менее 10 В. В завершение проверки установите частоту вращения коленчатого вала в пределах 2200-2300 мин -1 , отсоедините от «массы» наконечник провода датчика-винта, а затем снова соедините его с «массой». При отсоединении провода клапан должен включиться, а при присоединении с «массой» — отключиться.
5.3.6. Замена блоков управления ЭПХХ
Вышедший из строя электронный блок 252.3761 можно заменит четырехштырьковым блоком 1412.3733, устанавливаемым на автомобилях ГАЗ-З102. При его отсутствии используйте семиштырьковый блок 502.3761 (но не 50.3761, имеющий другие характеристики), подключив его к микровыключателю, электропневмоклапану и катушке зажигания по схеме, приведенной на рис. 108. Если, наоборот, вышел из строя семиштырьковый блок управления 502.3761 в автомобиле «Ода» с карбюратором «Озон», замените его четырехштырьковым блоком 252.3761, соединив элементы ЭПХХ по схеме (рис. 109).
5.3.7. Если неисправность ЭПХХ обнаружена в пути
Если в пути автомобиль идет рывками или двигатель глохнет на холостом ходу, остановитесь, выключите зажигание, отключите от электроклапана провод питания, заизолируйте его, а затем соедините освободившийся вывод клапана дополнительным проводом с «+» батареи. Электроклапан при этом должен сработать (щелкнуть). С таким подключением электромагнитного клапана вы без забот доедете до гаража. Если же щелчка клапана при его соединении с «+» аккумуляторной батареи не будет, значит, клапан неисправен. В этом случае (в автомобилях «Ода» с карбюратором «Солекс»), когда у вас нет нового электромагнитного клапана выверните старый, удалите подвижный якорь (иглу) и вверните обратно. Можно заранее изготовить заглушку из неисправного электромагнитного клапана, но при замене штатного клапана заглушкой в последнюю нужно установить жиклер холостого хода штатного клапана. В других автомобилях «Ода», если щелчка клапана не будет, снимите со штуцеров пневмоклапанов шланги, резиновой трубкой соедините шланги между собой и закрепите это соединение в удобном месте.
Экономайзер принудительного холостого хода в результате описанных операций будет отключен, расход топлива возрасте, но зато двигатель будет работать нормально.
Электрооборудование автомобилей ИЖ-2126 ОДА
В.В. Литвиненко