Рис. 33. Система впрыска топлива автомобилей ВАЗ-21214.
1. Корпус дроссельной заслонки.
2. Регулятор холостого хода.
3. Сектор привода дроссельной заслонки.
4. Корпус топливоподачи.
5. Регулятор давления топлива.
6. Форсунка.
7. Держатель форсунки.
8. Штуцер подвода топлива.
9. Топливный бак.
10. Электробензонасос с датчиком уровня топлива.
11. Магистраль подачи топлива.
12. Магистраль слива топлива.
13. Топливный фильтр.
14. Агрегат центрального впрыска топлива.
15. Датчик положения дроссельной заслонки. 
16. Клапан регулятора давления топлива.
17. Диафрагма.
18. Ось дроссельной заслонки.
19. Дроссельная заслонка.
20. Модуль вакуумных трубок.
21. Клапан регулятора холостого хода.
а. Канал подвода топлива.
b. Канал слива топлива.
с. Патрубок для шланга продувки адсорбера.
d. Патрубок для шланга системы вентиляции картера, 
е. Патрубок для шланга к датчику абсолютною давления,
I. Схема работы регулятора давления топлива.
II. Схема работы регулятора холостого хода:
А - подача воздуха в обход дроссельной заслонки.

На автомобилях ВАЗ-21214 устанавливается двигатель с системой центрального впрыска топлива, т. е. топливо впрыскивается одной форсункой в агрегат центрального впрыска. Здесь топливо перемешивается с воздухом и виде горючей смеси по впускной трубе подается в цилиндры двигателя.

Система впрыска топлива в сочетании с каталитическим нейтрализатором в системе выпуска позволяет снизить токсичность отработавших газов при улучшении ездовых качеств автомобиля. В качестве топлива необходимо применять только неэтилированный бензин. Применение этилированного бензина приведет к повреждению нейтрализатора, датчика кислорода и к отказу системы.

Нейтрализатор устанавливается в системе выпуска отработавших газов перед дополнительным глушителем. Он содержит два окислительных катализатора (ускорителя химической реакции) и один восстановительный. Окислительные катализаторы (платина и палладий) способствуют преобразованию углеводородов в водяной пар, а окиси углерода в двуокись углерода. Восстановительный катализатор (радий) способствует преобразованию окислов азота в безвредный азот.

В связи с тем, что каталитическому нейтрализатору требуется кислород для нейтрализации углеводородов и окиси углерода, и одновременно он должен отнимать кислород для нейтрализации окислов азота, необходимо очень строго поддерживать баланс смеси воздух/топливо (примерно 14,7:1), поступающей в двигатель. Эту функцию выполняет электронный блок управления.

Электронный блок управления (ЭБУ), расположенный под панелью приборов на левой боковине кузова, является управляющим центром системы впрыска топлива. Это специализированный компьютер. Он непрерывно обрабатывает информацию от различных датчиков и управляет системами, влияющими на токсичность отработавших газов и на эксплуатационные показатели автомобиля. ЭБУ выполняет также диагностическую функцию системы впрыска топлива. Он может распознавать неполадки в работе системы, предупреждая о них водителя через контрольную лампу "CHECK ENGINE". Кроме того, он хранит диагностические коды, указывающие области неисправности, чтобы помочь специалистам в проведении ремонта.

Агрегат центрального впрыска топлива 14 устанавливается на впускной трубе вместо карбюратора. В нем находится форсунка 6 для впрыска топлива, регулятор 5 давления топлива, регулятор 2 холостого хода, дроссельная заслонка 19 и датчик 15 положения дроссельной заслонки. Для отбора разрежения имеются три патрубка с, d и е, соединенные с задроссельным пространством.

Форсунка 6 представляет собой электромагнитный клапан. Когда на нее от ЭБУ поступает импульс напряжения, то клапан открывается, и топливо через распылитель тонко распыленной струей под давлением впрыскивается в смесительную камеру над дроссельной заслонкой. После прекращения подачи электрического импульса подпружиненный клапан перекрывает подачу топлива.

Регулятор 5 давления топлива состоит из клапана 16 с диафрагмой 17, поджатого пружиной к седлу в корпусе 4. Когда давление топлива превышает 190...210 кПа, клапан открывается, и избыток топлива по сливной магистрали 12 сливается топливный бак.

Регулятор 2 холостого хода регулирует частоту вращения коленчатого вала на режиме холостого хода, управляя количеством подаваемого воздуха в обход закрытой дроссельной заслонки 19. Он состоит из двухполюсного шагового электродвигателя и соединенного с ним конусного клапана 21. Клапан выдвигается или убирается по сигналам ЭБУ.

Датчик 15 положения дроссельной заслонки установлен на корпусе 1 дроссельной заслонки и связан с осью 18 дроссельной заслонки. Датчик представляет собой потенциометр, на один конец которого подается напряжение питания 5 В, а другой конец соединен с массой. С третьего вывода потенциометра (от ползунка) идет выходной сигнал к ЭБУ.

Электробензонасос 10 двухступенчатый, роторного типа, установлен в топливном баке. Топливо из насоса через топливный фильтр 13 тонкой очистки подается в агрегат центрального впрыска под давлением более 184 кПа. Электробензонасос включается с помощью вспомогательного реле 17 . Топливный фильтр с бумажным фильтрующим элементом установлен в моторном отсеке на левом брызговике.

Датчик температуры охлаждающей жидкости представляет собой термистор (резистор, сопротивление которого изменяется от температуры). Датчик завернут в выпускной патрубок охлаждающей жидкости на головке цилиндров. При низкой температуре датчик имеет высокое сопротивление (100 Ом при -40^оС), а при высокой температуре низкое (70 Ом при 130^оС).

Датчик температуры воздуха, завернутый в дно корпуса воздушного фильтра, также является термистором. При понижении температуры воздуха его сопротивление возрастает, а при повышении - уменьшается.

Датчик концентрации кислорода устанавливается на выпускном коллекторе. Кислород, содержащийся в отработавших газах, реагирует с датчиком кислорода, создавая разность потенциалов на выходе датчика. Она изменяется приблизительно от 0,1 В (высокое содержание кислорода - бедная смесь) до 0,9 В (мало кислорода - богатая смесь). В датчик встроен нагревательный элемент для повышения эффективности его работы.

Датчик абсолютного давления воздуха закреплен в коробке воздухопритока, и соединен шлангом с патрубком е. Чувствительный элемент датчика - миниатюрная диафрагма с напыленным на ней резистором. В зависимости от давления воздуха изменяется натяжение диафрагмы и соответственно меняется сопротивление резистора. Встроенная в датчик микросхема преобразует это изменение сопротивления в изменение напряжения на выходе датчика.

Датчик скорости автомобиля устанавливается на раздаточной коробке между приводом спидометра и наконечником гибкого вала привода спидометра. Принцип действия датчика основан на эффекте Холла. Датчик выдает на ЭБУ прямоугольные импульсы напряжения с частотой, пропорциональной скорости вращения ведущих колес.

Октан-потенциометр установлен в моторном отсеке на стенке коробки воздухопритока и представляет собой переменный резистор. Он выдает в электронный блок управления сигнал корректировки угла опережения зажигания. Регулировка октан-потенциометра выполняется только на станции технического обслуживания с применением диагностического оборудования.

Датчик положения коленчатого вала индуктивного типа, установлен на крышке привода распределительного вала напротив задающею диска на шкиве прикола генератора. На диске имеется 6 прорезей, равно расположенных по окружности и одна прорезь, расположенная на 10о от одной из них и служащая для генерирования импульса синхронизации. При вращении коленчатого вала прорези изменяют магнитное поле датчика, наводя импульсы напряжения переменного тока.

В системе зажигания применяется метод распределения искры, называемый методом "холостой искры". Цилиндры двигателя объединены в пары 1-4 и 2-3 и искрообразование происходит одновременно в двух цилиндрах: в цилиндре, в котором заканчивается такт сжатия (рабочая искра), и в цилиндре, в котором происходит такт выпуска (холостая искра). В связи с постоянным направлением тока в обмотках катушек зажигания, ток искрообразования у одной свечи всегда протекает с центрального электрода на боковой, а у второй - с бокового на центральный. Свечи применяются типа А17ДВРМ или AC.R43XLS с зазором между электродами 1,0-1,13 мм.

Система зажигания. В системе зажигания не используются традиционные распределитель и катушка зажигания. Здесь применяется модуль зажигания, состоящий из двух катушек зажигания и управляющей электроники высокой энергии. Система зажигания не имеет подвижных деталей и поэтому не требует обслуживания. Она также не имеет регулировок (в том числе и угла опережения зажигания), т. к. управление зажиганием осуществляет ЭБУ.

Модуль зажигания получает сигнал от датчика положения коленчатого вала, обрабатывает его и посылает в ЭБУ опорный сигнал с частотой один импульс за I80о поворота коленчатого вала. Модуль зажигания также посылает сигнал для работы тахометра в комбинации приборов. При оборотах двигателя до 500 об/мин зажиганием управляет модуль зажигания путем включения каждой катушки с заданным интервалом только на базе данных частоты вращения коленчатого вала.

При оборотах выше 500 об/мин зажиганием управляет ЭБУ, используя следующую информацию:
- частота вращения коленчатого вала;
- нагрузка двигателя (абсолютное давление воздуха);
- атмосферное (барометрическое) давление воздуха;
- температура охлаждающей жидкости;
- температура воздуха на впуске;
- положение коленчатого вала.

Система улавливания паров бензина. В системе применен метод улавливания паров угольным адсорбером, установленным в моторном отсеке. На неработающем двигателе пары бензина из сепаратора 35 подаются через гравитационный клапан в адсорбер, где они поглощаются активированным углем. Затем при работающем двигателе адсорбер продувается воздухом и пары отсасываются к патрубку с, а затем во впускную трубу для сжигания в ходе рабочего процесса.

ЭБУ управляет продувкой адсорбера, включая электромагнитный клапан 14 (рис. 34), расположенный на крышке адсорбера. При подаче на клапан напряжения он открывается, выпуская пары во впускную трубу. Управление клапаном осуществляется методом широтноимпульсной модуляции. Клапан включается и выключается с частотой 16 раз в секунду (16 Гц). Чем выше расход воздуха, тем больше длительность импульсов включения клапана.

ЭБУ включает клапан продувки адсорбера при выполнении всех следующих условий:
- температура охлаждающей жидкости выше 8O^оС;
- система управления топливоподачей работает в режиме замкнутого цикла;
- скорость автомобиля превышает 21 км/ч. После включения клапана критерий скорости меняется. Клапан отключится только при снижении скорости до 9 км/ч;
- открытие дроссельной заслонки превышает 2%. Этот фактор в дальнейшем не играет значения, если он не превышает 99%. При полном открытии дроссельной заслонки ЭБУ отключает клапан продувки адсорбера.

Рис. 34. Схема электрических соединений системы впрыска.
1. Датчик температуры воздуха.
2. Регулятор холостого хода.
3. Электронный блок управления.
4. Октан-потенциометр.
5. Свечи зажигания.
6. Модуль зажигания.
7. Датчик положения коленчатого вала.
8. Электробензонасос с датчиком уровня топлива.
9. Комбинация приборов с тахометром к контрольной лампой "CHECK ENGINE".
10. Основной блок предохранителей автомобиля.
11. Датчик скорости.
12. Колодка диагностики.
13. Форсунка.
14. Клапан продувки адсорбера.
15. Блок предохранителей системы впрыска.
16. Реле зажигания.
17. Реле включения бензонасоса.
18. Реле электроподогревателя впускной трубы.
19. Электроподогреватель впyскной трубы.
20. Предохранитель подогревателя впускной трубы.
21. Датчик концентрации кислорода.
22. Датчик температуры охлаждающей жидкости.
23. Датчик положения дроссельной заслонки.
24. Датчик абсолютного давления.
А. К клемме "плюс" аккумуляторной батареи.
В. К клемме "15" выключателя зажигания.

Электроподогреватель впускной трубы установлен в нижней части впускной трубы непосредственно под агрегатом центрального впрыска топлива. Он служит для ускоренного прогрева системы впуска холодного двигателя. Это обеспечивает быстрое испарение топлива и его равномерное распределение по цилиндрам. В результате улучшаются ездовые качества с холодным двигателем и уменьшается токсичность отработавших газов.

ЭБУ включает электроподогреватель 19 (рис. 34 с помощью вспомогательного реле 18 при выполнении следующих условий: температура охлаждающей жидкости ниже 65^оС, температура воздуха на впуске ниже 80^оС и напряжение питания более 8 В. Эти условия имеют место на непрогретом работающем двигателе с минимальной электрической нагрузкой от вспомогательных агрегатов.

ЭБУ выключает электроподогреватель при выполнении следующих условий: температура охлаждающей жидкости выше или равна 65^оС, температура воздуха на впуске больше 80^оС и напряжение питания меньше 6 В. Эти условия имеют место на прогретом двигателе и/или при высокой электрической нагрузке от вспомогательных агрегатов.

Работа системы впрыска

Количество топлива, подаваемого форсункой, регулируется электрическим импульсным сигналом от электронного блока управления (ЭБУ). ЭБУ отслеживает данные о состоянии двигателя, рассчитывает потребность в топливе и определяет необходимую длительность подачи топлива форсункой (длительность импульса). Для увеличения количества подаваемого топлива длительность импульса увеличивается, а для уменьшения подачи топлива сокращается.

ЭБУ обладает способностью оценивать результаты своих расчетов и команд, а также запоминать опыт недавней работы и действовать в соответствии с ним. "Самообучение" ЭБУ является непрерывным процессом, продолжающимся в течение всего срока эксплуатации автомобиля.

Обычно к форсунке подается один импульс на один опорный импульс датчика положения коленчатого вала. Топливо подается либо синхронно с опорными импульсами, либо асинхронно, т. е. без совпадения с ними по времени. Синхронный впрыск топлива - наиболее употребительный способ подачи топлива. Асинхронный впрыск топлива применяется, когда необходимо дополнительное топливо при резком открытии дроссельной заслонки, о чем сигнализирует датчик положения дроссельной заслонки. Этот впрыск топлива подобен подаче топлива ускорительным насосом карбюратора при резком открытии дроссельной заслонки.

Независимо от метода впрыска подача топлива определяется состоянием двигателя, т. е. режимом его работы. Эти режимы обеспечиваются ЭБУ и описаны ниже.

Режим пуска двигателя. При включении зажигания ЭБУ включает на 2 сек реле электробензонасоса, и он создает давление в магистрали подачи топлива к агрегату центрального впрыска. ЭБУ учитывает показания от датчиков температуры охлаждающей жидкости и положения дроссельной заслонки определяет правильное соотношение воздух/топливо для пуска.

После начала вращения коленчатою вала ЭБУ будет работать на пусковом режиме, пока обороты не превысят 420 об/мин, в противном случае возможно переключение на режим "продувки" двигателя. Длительность каждого импульса на форсунку при пуске составляет 4-6 мс в зависимости от температуры охлаждающей жидкости и положения дроссельной заслонки.

Режим Продувки двигателя. Если двигатель "залит топливом" он может быть пущен путем полного открытия дроссельной заслонки при одновременном проворачивании коленчатого вала. ЭБУ в этом режиме выдает на форсунку импульсы, соответствующие соотношению воздух/топливо 26:1 (длительность импульса около 2 моек), что "очищает" залитый двигатель. ЭБУ поддерживает указанную длительность импульсов до тех пор, пока обороты двигателя ниже 420 об/мин, и датчик положения дроссельной заслонки показывает, что она почти полностью открыта (более 85%).

Если дроссельная заслонка удерживается почти полностью открытой при попытке нормального пуска "незалитого" двигателя, то двигатель может не пуститься. Соотношение воздух/топливо 26:1 может быть недостаточным для пуска незалитого двигателя, особенно если он не прогрет.

Режим открытого цикла после пуска (без обратной связи). После пуска двигателя (когда обороты более 420 об/мин) ЭБУ будет управлять системой подачи топлива в режиме "открытого цикла". На этом режиме ЭБУ игнорирует сигнал от датчика кислорода и рассчитывает длительность импульса на форсунку по сигналам от датчика положения коленчатого вала (информация о частоте вращения), датчика абсолютного давления воздуха, датчика температуры охлаждающей жидкости и датчика положения дроссельной заслонки.

В режиме открытого цикла рассчитанная длительность импульса впрыска может давать соотношение воздух/топливо, отличающееся от 14,7:1. Примером может служить непрогретое состояние двигателя, т. к. при этом для обеспечения хороших ездовых качеств требуется обогащенная смесь. Система будет оставаться в режиме открытого цикла до тех пор, пока не будут выполнены все следующие условия:
- сигнал датчика кислорода изменяется, показывая, что он достаточно прогрет для нормальной работы;
- температура охлаждающей жидкости больше 32^оС;
- двигатель проработал определенный период времени момента пуска. Время может варьироваться от 6 сек до 5 мин в зависимости от температуры охлаждающей жидкости в момент пуска двигателя. В том случае, если температура была ниже I8^оС, период составляет 5 мин. Если температура была выше 75^оС, задержка составляет 6 сек.

Режим замкнутого цикла после пуска (с обратной связью). На режиме замкнутого цикла ЭБУ сначала рассчитывает длительность импульса на форсунку на основе сигналов от тех же датчиков, что и в режиме открытого цикла. Отличие состоит в том, что в режиме замкнутого цикла ЭБУ еще использует сигнал от датчика кислорода для корректировки и тонкой регулировки расчетного импульса, чтобы точно поддерживать соотношение воздух/топливо на уровне 14.6... 14.7:1. Это позволяет каталитическому нейтрализатору работать с максимальной эффективностью.

Режим обогащения при ускорении. ЭБУ следит за резкими изменениями положения дроссельной заслонки (по датчику положения дроссельной заслонки) и за давлением во впускной трубе (по датчику абсолютного давления) и обеспечивает подачу добавочного количества топлива за счет увеличения длительности импульса на форсунку.

Если возросшая потребность в топливе слишком велика из-за резкого открытия дроссельной заслонки, то ЭБУ может добавить асинхронные импульсы на форсунку в промежутках между синхронными, которых при нормальной работе приходится один на каждый опорный импульс от датчика положения коленчатого вала.

Режим мощностного обогащения. ЭБУ следит за сигналом датчика положения дроссельной заслонки и частотой вращения коленчатого вала для определения моментов, в которые водителю необходима максимальная мощность двигателя. Для достижения максимальной мощности требуется обогащенная горючая смесь, и ЭБУ изменяет соотношение воздух/топливо приблизительно до 12:1. На этом режиме сигнал датчика концентрации кислорода игнорируется, т. к. он будет указывать на обогащенность смеси.

Режим обеднения при торможении. При торможении автомобиля с закрытой дроссельной заслонкой могут увеличиваться выбросы в атмосферу токсичных компонентов. Чтобы не допустить этого, электронный блок управления следит за уменьшением угла открытия дроссельной заслонки и величины давления во впускной трубе и своевременно уменьшает количество подаваемого топлива путем сокращения импульса впрыска.

Режим отключения подачи топлива при торможении двигателем. При торможении двигателем с включенной передачей и сцеплением ЭБУ может на короткие периоды времени полностью отключить импульсы впрыска топлива. Отключение подачи топлива наступает при выполнении всех следующих условий:
1. Температура охлаждающей жидкости выше 44^оС.
2. Частота вращения коленчатого вала выше 3150 об/мин.
3. Скорость автомобиля выше 42 км/ч.
4. Дроссельная заслонка закрыта.
5. Сигнал датчика абсолютного давления показывает отсутствие нагрузки двигателя (давление меньше 24 кПа).
6. Таблица, вложенная в постоянную память ЭБУ и сравнивающая частоту вращения коленчатого вала со скоростью автомобиля, определяет включенную передачу коробки передач.

При торможении автомобиля двигателем любое из следующих условий вызовет возобновление импульсов впрыска топлива:
1. Частота вращения коленчатого вала ниже 2100 об/мин.
2. Скорость автомобиля менее 42 км/ч.
3. Дроссельная заслонка открыта не менее, чем на 2%.
4. Сигнал датчика абсолютного давления во впускной трубе показывает наличие нагрузки (давление более 25 кПа).
5. Сцепление выключено. Это может быть определено по быстрому падению частоты вращения коленчатого вала.

Компенсация падения напряжения питания. При падении напряжения питания система зажигания может давать слабую искру, а механическое движение "открытия" форсунки может занимать больше времени. ЭБУ компенсирует это путем увеличения времени накопления тока в катушке зажигания при падении напряжения питания ниже 12 В, а при падении напряжения ниже 8 В путем увеличения оборотов холостого хода и длительности импульса впрыска.

Режим отключения подачи топлива. При выключенном зажигании топливо форсункой не подается, чем исключается самовоспламенение смеси при перегретом двигателе. Кроме того, импульсы впрыска топлива не подаются, если ЭБУ не получает опорных сигналов положения коленчатого вала, т. е. это означает, что двигатель не работает.

Отключение подачи топлива также происходит при превышении предельно допустимой частоты вращения коленчатого вала двигателя, равной 6500 об/мин. Импульсы впрыска возобновятся после падения частоты вращения коленчатого вала ниже 5850 об/мин.