Система контроля за парами топлива бензинового двигателя 5.0 NA V8
Система контроля за парами топлива бензинового двигателя 5.0 NA V8
Рассматривается система контроля за парами топлива EVAP бензинового двигателя 5.0 NA V8: её назначение, основные компоненты и принцип работы. Как пары топлива из бака улавливаются угольным адсорбером, при каких условиях выполняется продувка адсорбера и чем отличаются системы для автомобилей Северной Америки, оснащённые блоком диагностики течи бака DMTL.
Система EVAP (система улавливания паров топлива) бензинового двигателя 5.0 NA V8 уменьшает количество углеводородов, попадающих в атмосферу из топливного бака в результате испарения топлива. В состав системы входит угольный адсорбер, продувочный клапан и вентиляционные трубки. Вентиляционные трубки соединены с элементами системы при помощи быстродействующих разъёмов.
Пары топлива образуются в топливном баке. Чем выше температура топлива, тем больше образуется паров. Пары топлива поступают в угольный адсорбер по вентиляционным трубкам топливного бака через сепаратор жидкости/паров.
Пары из сепаратора жидкости/паров поглощаются и сохраняются в угольном адсорбере. Поскольку имеется ограничение по количеству паров, которые могут содержаться в адсорбере, пары топлива выдуваются из адсорбера при работе бензинового двигателя 5.0 NA V8 и сгорают в нем.
Расположение элементов системы контроля за парами топлива бензинового двигателя 5.0 NA V8 (все регионы, кроме стран Северной Америки)
1 - трубка от угольного адсорбера к клапану продувки; 2 - сепаратор паров топлива; 3 - заливной патрубок топливного бака с крышкой заливной горловины; 4 - фильтр атмосферной вентиляции; 5 - трубка от сепаратора паров топлива к угольному адсорберу; 6 - трубка от топливного бака к сепаратору паров топлива; 7 - топливный бак; 8 - соединитель продувочной линии с впускным коллектором; 9 - продувочный клапан; 10 - угольный адсорбер
Расположение элементов системы контроля за парами топлива бензинового двигателя 5.0 NA V8 (для стран Северной Америки)
1 - трубка от угольного адсорбера к клапану продувки; 2 - насос DMTL (блок диагностики течи бака); 3 - сепаратор паров топлива; 4 - заливной патрубок топливного бака с крышкой; 5 - фильтр атмосферной вентиляции; 6 - трубка от сепаратора паров топлива к угольному адсорберу; 7 - трубка от топливного бака к сепаратору паров топлива; 8 - топливный бак; 9 - штуцер продувочной линии компрессора; 10 - продувочный клапан; 11 - угольный адсорбер
Продувочный клапан и трубки бензинового двигателя 5.0 NA V8
Продувочный клапан установлен на кронштейне, закрепленном на левой крышке головки цилиндров бензинового двигателя 5.0 NA V8. Трубка к двигателю от продувочного клапана соединяется с впускным коллектором (на автомобилях с атмосферными двигателями) или с передней крышкой SC (механический компрессор) (на автомобилях с SC) с помощью быстроразъемного соединения. Трубка к угольному адсорберу от продувочного клапана установлена между левой крышкой головки цилиндров и крышкой катушки зажигания. Затем от задней стенки левой головки блока цилиндров трубка проходит через заднюю секцию двигателя, вдоль правой стороны коробки передач, вдоль топливного бака и далее обратно от топливного бака к угольному адсорберу.
Электромагнитный продувочный клапан является нормально закрытым клапаном, то есть закрытым при выключенном питании. Работой клапана управляет ECM (модуль управления двигателем), клапан включается при наличии условий работы бензинового двигателя 5.0 NA V8, подходящих для продувки угольного адсорбера.
Продувочный клапан управляется сигналом PWM (широтно-импульсная модуляция) частотой 10 Гц, который подается из ECM. При такой частоте импульсов поток продувочного газа становится практически непрерывным. Коэффициент заполнения импульса (скважность) может меняться от 0% до 99% (процент открытого состояния).
Система EVAP (система улавливания паров топлива) бензинового двигателя 5.0 NA V8 уменьшает количество углеводородов, попадающих в атмосферу из топливного бака в результате испарения топлива. В состав системы входит угольный адсорбер, продувочный клапан и вентиляционные трубки. Вентиляционные трубки соединены с элементами системы при помощи быстродействующих разъёмов.
Пары топлива образуются в топливном баке. Чем выше температура топлива, тем больше образуется паров. Пары топлива поступают в угольный адсорбер по вентиляционным трубкам топливного бака через сепаратор жидкости/паров.
Пары из сепаратора жидкости/паров поглощаются и сохраняются в угольном адсорбере. Поскольку имеется ограничение по количеству паров, которые могут содержаться в адсорбере, пары топлива выдуваются из адсорбера при работе бензинового двигателя 5.0 NA V8 и сгорают в нем.
Продувочный клапан и трубки бензинового двигателя 5.0 NA V8
1 - трубка к двигателю; 2 - трубка от угольного адсорбера; 3 - продувочный клапан
Угольный адсорбер бензинового двигателя 5.0 NA V8
Адсорбер бензинового двигателя 5.0 NA V8 расположен посередине перед запасным колесом. Он крепится сзади болтами, которые вкручиваются в держатель запасного колеса. На передней части адсорбера имеются две проушины, находящиеся в опорном кронштейне блока электронного стояночного тормоза EPB (электронный стояночный тормоз).
На всех автомобилях, кроме предназначенных для рынка Северной Америки (NAS), объём адсорбера составляет 1400 см3. В автомобилях для рынка Северной Америки (NAS) объём адсорбера составляет 3000 см3.
На адсорбере бензинового двигателя 5.0 NA V8 имеется три штуцера, к которым присоединяются трубки воздушной вентиляции, продувочного клапана и вентиляции топливного бака. На автомобилях для Северной Америки насос DMTL установлен между штуцером воздушной вентиляции и вентиляционной трубкой.
В адсорбере бензинового двигателя 5.0 NA V8 находится активированный древесный уголь. При изготовлении активированного угля применяется специальная технология обработки кислородом. Кислородная обработка раскрывает миллионы микроканалов между атомами углерода, резко увеличивая активную поверхность угля и его поглощающую способность. После такой обработки уголь становится «активированным». Для того чтобы автомобили для Северной Америки отвечали более строгим требованиям норм состава выбросов, в установленных на них адсорберах используется древесный уголь более высокого качества. Фильтр вентиляционного отверстия предотвращает всасывание пыли в систему. Фильтр фиксируется крышкой топливоналивной горловины.
Угольный адсорбер бензинового двигателя 5.0 NA V8 (для всех автомобилей, кроме предназначенных для рынка Северной Америки (NAS))
1 - угольный адсорбер; 2 - штуцер трубки воздушной вентиляции; 3 - штуцер трубки вентиляции топливного бака; 4 - штуцер трубки продувочного клапана
Угольный адсорбер бензинового двигателя 5.0 NA V8 (автомобили для рынка Северной Америки (NAS))
1 - угольный адсорбер; 2 - насос системы DMTL (постоянного контроля герметичности топливного бака); 3 - штуцер трубки продувочного клапана; 4 - штуцер трубки вентиляции топливного бака; 5 - штуцер трубки воздушной вентиляции
Блок диагностики течи бака бензинового двигателя 5.0 NA V8 (только для стран Северной Америки)
Необходимость использования системы DMTL на автомобилях для Северной Америки установлена в законодательном порядке. DMTL периодически проверяет герметичность EVAP и топливного бака (проверка выполняется при выключенном зажигании).
В состав системы DMTL входят описанные ранее компоненты системы улавливания паров топлива (EVAP) бензинового двигателя 5.0 NA V8 и насос DMTL.
Насос соединен со штуцером вентиляции адсорбера. В состав насоса входит электрический воздушный насос, нагревательный элемент с положительным температурным коэффициентом PTC (положительный температурный коэффициент), нормально открытый многоходовой клапан и мерная шайба (калиброванное отверстие). Насос системы DMTL бензинового двигателя 5.0 NA V8 включается только при выключенном зажигании и управляется при помощи ECM. Блок ECM также контролирует работу электрического воздушного насоса и следит за исправностью многоходового клапана.
Насос DMTL бензинового двигателя 5.0 NA V8
Работа системы DMTL бензинового двигателя 5.0 NA V8
Для проверки герметичности системы EVAP и топливного бака блок ECM включает воздушный насос и измеряет силу потребляемого насосом тока. Сначала блок ECM устанавливает опорное значение силы тока, прокачивая воздух в атмосферу через мерную шайбу. Определив опорное значение силы тока, ECM закрывает многоходовой клапан, изолируя систему EVAP от внешней среды. Питание на клапан продувки не поступает и, следовательно, он остаётся закрытым. Насос уже не прокачивает воздух через мерную шайбу, а подаёт его в систему EVAP.
Неактивная система DMTL бензинового двигателя 5.0 NA V8
В неактивном состоянии питание на электродвигатель насоса DMTL и электромагнит многоходового клапана не подается. Когда ECM подает питание на продувочный клапан, фильтрованный свежий воздух поступает в систему улавливания паров через открытый многоходовой клапан насоса DMTL. Фильтрованный воздух входит в систему, компенсируя разрежение бензинового двигателя 5.0 NA V8 для вытягивания углеводородных паров, накопленных в адсорбере.
Неактивная система DMTL бензинового двигателя 5.0 NA V8
1 - дроссельная заслонка; 2 - поток воздуха к двигателю; 3 - продувочный клапан; 4 - угольный адсорбер; 5 - топливный бак; 6 - насос DMTL в сборе; 7 - вход воздуха; 8 - воздушный фильтр; 9 - многоходовой клапан; 10 – насос; 11 - калиброванное отверстие
Активная система DMTL бензинового двигателя 5.0 NA V8
Когда ECM активирует систему DMTL, он сначала активирует только электродвигатель насоса DMTL. Насос нагнетает воздух через калиброванное отверстие 0,5 мм, вызывая возникновение в электродвигателе конкретного значения силы тока. Это значение приравнивается к размеру калиброванного отверстия.
Когда на электромагнит многоходового клапана подается питание, клапан закрывается, изолируя систему EVAP от атмосферы. Если система EVAP герметична, давление в ней начнёт расти, увеличивая нагрузку на насос и силу потребляемого им тока. Измеряя силу тока и скорость её изменения, ECM определяет, есть утечка в системе EVAP или нет.
Во время нормальной работы автомобиля ECM включает нагревательный элемент в насосе. Это предотвращает образование конденсата, мешающего правильному измерению силы тока.
Утечки классифицируются следующим образом:
незначительная – эквивалентна отверстию диаметром 0,5-1,0 мм;
значительная - эквивалентна отверстию диаметром от 1,0 мм и более.
При соблюдении совокупности перечисленных ниже условий ECM выполняет проверку герметичности на предмет значительной утечки при каждом выключении зажигания.
Автомобиль неподвижен.
Двигатель остановлен.
Атмосферное давление превышает 70 кПа, т.е. приблизительная высота над уровнем моря составляет менее 3047 м.
Температура наружного воздуха находится в диапазоне от 0 до 40°C.
Коэффициент насыщения угольного адсорбера не превышает 5 (где 0 означает отсутствие топливных паров, 1 – стехиометрический уровень топливных паров, а более 1 – насыщение топливными парами).
Уровень топлива в баке составляет от 15 до 85% от номинального объёма.
Перед последней остановкой двигателя он проработал не менее 10 минут.
Напряжение аккумуляторной батареи находится в пределах 10-15 В.
После последнего выключения двигателя прошло не менее 180 минут
Отсутствуют зарегистрированные неисправности элементов системы EVAP, системы измерения температуры наружного воздуха и уровня топлива в баке.
На раздаточной коробке включен повышенный диапазон.
Блок ECM проводит проверку на наличие незначительных утечек после каждой второй проверки на значительные утечки.
После завершения проверки герметичности ECM выключает насос системы DMTL и открывает (выключает питание) многоходовой клапан.
Если во время проверки герметичности открывается крышка наливной горловины бака (происходит резкое падение силы тока, потребляемого насосом) или выполняется заправка топливом (повышается уровень топлива), то ECM прекращает проверку.
Если во время проверки выявляется утечка, то ECM записывает соответствующий код неисправности. Если утечка обнаружена при двух последовательных проверках, то при следующей поездке ECM включает сигнализатор неисправности системы управления MIL (контрольная лампа системы управления двигателем) на панели приборов.
Продолжительность проверки на наличие утечек может находиться в диапазоне между 60 и 900 секундами в зависимости от результатов проверки (результирующая сила тока согласно давлению в топливном баке в течение заданного интервала времени) и уровня топлива в баке.
Активная система DMTL бензинового двигателя 5.0 NA V8. Фаза 1, опорное измерение
1 - дроссельная заслонка; 2 - поток воздуха к двигателю; 3 - продувочный клапан; 4 - угольный адсорбер; 5 - топливный бак; 6 - насос DMTL в сборе; 7 - вход воздуха; 8 - воздушный фильтр; 9 - многоходовой клапан; 10 – насос; 11 - калиброванное отверстие
Активная система DMTL бензинового двигателя 5.0 NA V8. Фаза 2, определение утечки
1 - дроссельная заслонка; 2 - поток воздуха к двигателю; 3 - продувочный клапан; 4 - угольный адсорбер; 5 - топливный бак; 6 - насос DMTL в сборе; 7 - вход воздуха; 8 - воздушный фильтр; 9 - многоходовой клапан; 10 – насос; 11 - калиброванное отверстие
Подведя итог:
Система EVAP двигателя 5.0 NA V8 предназначена для снижения выбросов углеводородов в атмосферу за счёт накопления паров топлива в угольном адсорбере и последующего их сжигания в двигателе. Управление продувкой выполняет ECM, который открывает продувочный клапан только при подходящих условиях работы двигателя, а на версиях для Северной Америки дополнительно применяется система DMTL, проверяющая герметичность топливного бака и магистралей EVAP после выключения зажигания.



























































































