устройство, принцип подачи топлива, классификация

Системы впрыска топлива бензиновых двигателей –  это системы для дозированной подачи бензина в ДВС. Тип устройства, характеристика системы влияет на ряд важных показателей. Это экологический класс двигателя, его мощность, топливная эффективность.

Устройство системы впрыска бензинового двигателя может иметь различные конструктивные решения и модификации. О них мы расскажем, останавливаясь на конкретных видах систем впрыска.

Варианты топливных систем бензиновых двигателей

Впрыск топлива в воздушный поток может происходить как за счёт разрежения, так и за счёт избыточного давления. Например, в карбюраторе впрыскивание происходит за счёт разрежения, а в большинстве современных систем — за счёт избыточного давления.

• центральным (например, наддроссельный впрыск),
• распределённый или коллекторный (осуществляется отдельной форсункой в предкамеру, расположенную перед впускным клапаном каждого цилиндра двигателя),
• непосредственный (осуществляется напрямую в камеры сгорания, отдельными форсунками), встречается в разных вариациях, характерен для современных автомобилей. .

Варианты топливных систем бензиновых двигателей (R R. Bosch)

Конструктивное решение с карбюраторами

Дольше всего человечество знакомо с подачей топлива посредством карбюратора. И не потому, что такие решения лучшие, а потому что они – первые. И через множество лет это были единственно доступные системы. Карбюратор был неотъемлемой частью топливной системы на протяжении сотни лет. Нельзя сказать, что сейчас карбюраторы полностью исчезли из жизни, но на легковой и коммерческий транспорт карбюраторы ставить перестали. Их можно увидеть только на средствах малой механизации, которые применяются для садовых, строительных работ.
 
Автопром же перестал выпускать машины с карбюраторной системой еще в 90-е годы прошлого века.
Принцип их действия основан на всасывании  топлива в поток воздуха, проходящего через сужение карбюратора. увеличение скорости движения воздуха в месте сужения воздушного канала формирует  разрежение воздуха. 

Объём воздуха, который проходит через сужение воздушного канала, пропорционален объёму топлива, поступающего через распылитель карбюратора. Благодаря этому несложно в автоматическом режиме поддерживать требуемое отношение топлива к воздуху.
. 

Как работает устройство?

1. Топливо из бака выбирает насос (управляемый механически или электрически – в зависимости от модели).
2. ДВС запускается, и поток воздуха, проходящий через сужение воздушного канала карбюратора, создает разрежение. 
3. В смесительную камеру карбюратора поступает топливо.
4. Жиклер (калиброванное отверстие) дозирует топливо.

С точки зрения работы всё достаточно просто. Так почему же карбюраторы уходят в историю? 

Здесь достаточно много причин:

• Низкая экономичность, а соответственно, и низкий уровень топливной эффективности.
• Проблемы при переменных режимах работы, снижающие динамические качества- автомобиля.
• Прямая зависимость от расположения двигателя в автомобиле.
• Выброс в окружающую среду большого количества вредных веществ (несоответствие нормативам эмиссии газообразных вредных выбросов в атмосферу).

Моновпрыск 

На смену карбюратору пришла система так называемого «над дроссельного впрыска» топлива. Она также известна как моновпрыск или система центрального впрыска.

Принцип базируется на впрыске топлива одной форсункой, установленной на впускном коллекторе двигателя.

Самыми популярными конструкциями системы центрального впрыска являются решения Mono-Jetronic от R. R. Bosch и Opel-Multec (как нетрудно догадаться из названия, это решение корпорации Opel).

Появление моновпрыска приходится на середину 70-х годов 20-го века. В то время системой Mono-Jetronic стали оснащать автомобили Volkswagen и Audi.

Главной задачей при разработке моновпрыска стало нахождение альтернативы карбюраторной системе впрыска. Важно было найти более эффективную систему топливоподачи, которая смогла бы удовлетворить возросшим экологическим требованиям.

Mono-Jetronic: конструктивные элементы

• Регулятор давления. Способен поддержать на стабильном уровне рабочее давление в системе впрыска, а после выключения ДВС сохранить остаточное давление в системе . Это важно для облегчения пуска, создание барьеров против образования паровых пробок.
• Электромагнитный клапан (форсунка). Обеспечивает импульсный впрыск топлива. Управление клапаном осуществляется посредством электросигнала. Он идёт от блока управления.
• Дроссельная заслонка. Регулятор объема поступающего воздуха.
• Привод. Он ответственный за работу дроссельной заслонки.
• Электронный блок управления. «Мозг», синхронизатор.

Входные датчики (момента впрыска, положения дроссельной заслонки, оборотов двигателя, концентрации кислорода и т.д.).

Распределённый впрыск

В 70-е годы появились и системы распределительного впрыска, основанные на подаче топлива отдельной форсункой в предкамеру, расположенную перед впускным клапаном каждого цилиндра двигателя. Впрыск может быть при этом может быть как импульсным, так и непрерывным. 

Мы остановимся на решении K-Jetronic производителя Robert R. Bosch с непрерывным впрыском. K-Jetroniс активно присутствовала на рынке с 1973-го по 1995 годы.  Сначала K-Jetroniс выпускалась с механической системой дозирования. С 1982 года — с электронной начинкой и электронным управлением дозирования. Начиная с версий (модификаций) с электронным управлением система стала называться KE-Jetroniс.

Экономические характеристики автомобилей, их уровень топливной эффективности был существенно улучшен, уровень выбросов вредных веществ в выхлопе также снизился.

В системах K/KE-Jetronic впрыск топлива осуществлялся непрерывно в смесительную камеру перед впускным клапаном. При этом количественное дозирование топлива, поступающего в поток воздуха, производилось за счет взаимосвязанных узлов «расходомер – дозатор».

Помимо дозатора-распределителя обязательный элемент решения – дроссельная заслонка, расположенная за дозатором, у первых версий были вакуумно-механические клапаны коррекции топлива(запуск клапанов в работу возможен как от терморегуляторов, так от разряжения воздуха во впускном коллекторе), в поздних модификациях появились электрические клапаны коррекции топлива. Кроме того, системы  стали оснащать кислородным датчиком (лямбда-зондом). Огромным плюсом схемотехнического решения стало то, что система впрыска могла быть оснащена  катализаторам-, но к уровню надёжности были существенные вопросы.

Дискретный впрыск топлива

Новой эрой стал дискретный впрыск топлива. Первой здесь стала электронная система распределенного впрыска топлива L-Jetronic – опять-таки от R. R. Bosch. С появлением этого решения стало возможным говорить о качественной управляемости, безотказности, надёжности. Да, сразу же стало ясно, что это средний и высокий ценовой сегмент. Поэтому долгое время системы дискретного впрыска топлива сосуществовали с системами непрерывного распределительного впрыска типа K/KE-Jetronic.

Но постепенно L-Jetronic обрела массовость. Её стал активно использовать практически весь европейский автопром. Явные плюсы оценили и водители, и персонал автосервиса: повысилась топливная экономичность авто. Для обслуживания перестали быть нужны сложные навыки (в первую очередь, это стало возможным за счёт того, что отпала надобность выполнять механические настройки).

L-Jetronic несколько раз модернизировалась и уверенно держалась на рынке до появления стандарта Евро-3. После чего более актуальными стали решения на основе термоанемометрических датчиков массметра (массового расхода воздуха). В частности, популярность приобрела модификация LH-Jetronic .

У новой разработки стала доступна индивидуальная регулировка подачи топлива в каждый из  цилиндров
Объединяющая черта систем Mono-Jetronic, L-Jetronic, LH-Jetronic состоит в том, это все эти решения управляют только впрыском топлива, при этом для воспламенения топлива задействована система зажигания с модулем электронного управления. 

Устройства, в которых система и зажигания и впрыск были синхронизированы и объединены, корпорация R.R. Bosch начала выпускать с 1979 года.

Ярким примером решения с объединёнными системами впрыска и зажигания – стала система Motronic от R.R. Bosch. 
Она существовала в нескольких модификациях, появившихся в 90-е годы 20-го века. В эти годы в их конструкции входили механические расходомеры воздуха. Но вскоре вместо них стали использоваться термоанемометрические датчики-расходомеры, расширились возможности для самодиагностики.

Правда, полностью удовлетворить запросам диагноста  системы не могли, поскольку  протокол выявления неисправностей не обладал высокой результативностью. В последующих модификациях эта проблема была успешно решена.

Но самым революционным решением Motronic стало появление датчика абсолютного давления во впускном коллекторе (MAP-sensor).

Использование  MAP-сенсора в системе управления двигателем позволило  готовить качественную топливовоздушную смесь, состав которой близок к желаемому, и, главное, не сложно соблюсти европейские требования к выхлопам автомобилей.

Но для выхода на американский рынок даже этого было недостаточно. По стандартам США в топливной системе должна быть обязательная система контроля утечек паров топлива из бака. Так появилось инновационное решение Motronic M5. С ним появились все условия для того, чтобы исключить эксплуатацию автомобиля с потерявшей герметичность пробкой заливной горловины или неисправной системой вентиляции топливного бака.

Кроме того, эта система соответствует требованиям самого строгого протокола самодиагностики OBD-II/CARB.

А благодаря электроуправлению дроссельной заслонкой отлажено взаимодействие между системой управления двигателем и системой торможения.  

Системы непосредственного впрыска 
 
Особое место среди систем впрыска бензиновых двигателей получили системы непосредственного впрыска.
Их принцип действия основан на том, что топливо посредством инжектора распыляется прямо в цилиндр двигателя.

• Это важно для достижения топливной экономичности.
• Плунжерный насос. Подаёт топливо в рампу, соединённую с форсунками. 
• Регулятор давления топлива. Поддерживает стабильное рабочее давление в топливной рампе. Топливная рампа. Здесь непосредственно происходит процесс распределения топлива по форсункам.
• Предохранительный клапан на рампе. Защищает рампу от предельных давлений.
• Датчик высокого давления. Замеряет давление в рампе, подаёт сигнал блоку управлением двигателя на коррекцию давления.

Согласование взаимодействия  узлов осуществляется посредством электронной системы управления двигателем. От блока электронного управления поступают команды на исполнительные механизмы.

Интересная деталь! Если среди дизельных систем впрыска такие топливные системы были популярны давно, то среди бензиновых распространение получили не сразу. Причина элементарно проста: бензин в отличие от дизельного топлива является плохой смазкой, что вызывало быстрый износ» топливного насоса.

Но с развитием технологий уплотнений разработчики снова смогли заняться бензиновыми системами с прямым впрыском топлива. Система непосредственного впрыска может обеспечивать несколько видов смесеобразования: послойное, однородное (гомогенное), и стехиометрическое. Послойное смесеообразование актуально при малых и средних оборотах, стехиометрическое и гомогенное – при сверхвысоких оборотах, а также при средних и высоких нагрузках.

Самые популярные решения – с послойным смесеобразованием. Их хорошо знают по названию FSI и TFSI (у Volkswagen и у Ауди). Буква “T” в названии свидетельствуют о наличии турбокомпрессора, то есть двигатель, как именуется в просторечии — “турбирован”.

В цилиндр таких бензиновых систем впрыска поступает небольшое количество топлива. Тщательная организация потока воздуха в цилиндре (его траектория движения, подобная «кувырку) и удачно подобранное время впрыска топлива в цилиндр создают  все условия, чтобы это небольшое количество топлива было подано к электродам  свечи зажигания, и произошло воспламенение этой порции горючей смеси.

Почему на эту бензиновую систему впрыска не переходят повсеместно. К сожалению, актуальна такая проблема, как «турбоямы» при резком нажатии на педаль газа.

Этот недостаток полностью устранен при наличии наддувочного агрегата с электроприводом. Такие системы недёшевы. Но оперативно выйти на режим максимальной мощности, избежать «турбоям» при резком нажатии педали на газ с ними – не проблема. Прямой впрыск SC-E актуален, например, для ряда спортивных автомобилей.

Очень высокий интерес – и к битопливным (бинарным) система с газотурбинным наддувом. При работе на бензине можно достичь очень хорошего крутящего момента.

Параметры применяемого топлива прописываются в постоянной памяти. Если нужно заменить бензин на альтернативное топливо, изменяется программа смесеобразования. Это очень удобно.

Какой впрыск лучше?

Очень часто спорят: какой впрыск лучше.  Дешевле всего обойдутся решения, ориентированные на распределённый  впрыск. Подкупает и то, что они не требовательны к качеству топлива.

Если вам важно, чтобы была высокая топливная эффективность при минимальных значениях  вредных выбросов, однозначно стоит выбирать непосредственный впрыск. Да, эти решения дороже. Но лучше  заплатить больше единожды, чем постоянно “съедать” лишнее топливо. 

Кстати, дороговизна решения связана, главным образом, с тем, что производителям пришлось внести кардинальные изменения в конструкцию головок цилиндров, однако в ремонте эти двигатели значительно дороже простых и надёжных двигателей с распределённым предкамерным впрыском топлива.

Не просто изучить топливные системы, а попрактиковаться работать в поиске различных неисправностей в них вам поможет специализированный тренажёр на платформе  ELECTUDE. Отличное подспорье для автомобильных механиков и диагностов. 

Система впрыска

---

При производстве современных автомобилей используются разные системы впрыска топлива. Система впрыска (также известна, как инжекторная система), отвечает за впрыск топлива.

Необходимо отметить, что система впрыска используется и на бензиновых, и на дизельных моторах. Однако особенности их конструкции и работа имеют значительные различия.

С помощью системы впрыска в бензиновом двигателе создается однородная топливно-воздушная смесь, воспламенение которой происходит в принудительном порядке за счет искры. Если говорить о дизельных силовых агрегатах, то в этом случае подача топлива выполняется под высоким давлением, порция топлива перемешивается со сжатым нагретым воздухом и практически мгновенно воспламеняется. Величина порции определяется давлением впрыска. Отсюда следует, что чем больше давление, тем выше мощность силового агрегата.

Система впрыска является неотъемлемой частью топливной системы машины. А форсунка (инжектор) является основным рабочим устройством любой системы впрыска.

Системы впрыска бензиновых двигателей

В зависимости от метода создания топливно-воздушной смеси, различают несколько видов систем впрыска: центральный, распределенный, непосредственный. Системы распределенного и центрального впрыска относятся к системам предварительного впрыска. Другими словами, впрыск в них выполняется во впускном коллекторе, не достигая до камеры сгорания.

Центральный впрыск (или моновпрыск) осуществляется одной форсункой, которая устанавливается во впускном коллекторе. По сути это карбюратор с форсункой. На сегодняшний день такие системы перестали производить, но и сейчас они встречаются на легковых авто. Данная система имеет определенные преимущества: надежность и простота конструкции. Из недостатков можно назвать низкие экологические показатели и большой расход топлива.

Система распределенного впрыска (т.н. многоточечная система) – наиболее распространенная системой впрыска в бензиновых силовых установках. Подразумевает подачу топлива на каждый цилиндр посредством отдельной форсунки. Топливно-воздушная смесь создается во впускном коллекторе. Из преимуществ системы выделяют: незначительный уровень вредных выбросов, умеренное потребление топлива, не слишком требовательна к качеству топлива.

Непосредственный впрыск – данная система считается наиболее перспективной. Топливо подается в камеру сгорания каждого цилиндра. Такая система способствует созданию наиболее сбалансированного состава топливно-воздушной смеси на всех режимах работы мотора, повышает степень сжатия, обеспечивая таким образом полное сгорание смеси, повышение мощности двигателя, экономию топлива, снижение вредных выбросов. Наряду с этим, непосредственный впрыск имеет определенные недостатки – система отличается довольно сложной конструкцией и жесткими эксплуатационными требованиями, в частности очень чувствительна к качеству топлива, особенно содержанию в нем серы.

Комбинированная система впрыска объединяет систему распределенного и непосредственного впрыска на одном ДВС. Применяется для снижения вредных выбросов в атмосферу.

На бензиновых силовых агрегатах системы впрыска могут иметь электронное и механическое управление. Наиболее совершенным считается электронное управление, поскольку обеспечивает ощутимую экономию топлива и минимизирует выброс вредных веществ.

Впрыск топлива может производиться импульсивно (дискретно) или непрерывно. Если говорить об экономичности, то перспективным является импульсивный впрыск, и именно поэтому его используют все современные системы.

В силовых агрегатах система впрыска, как правило, связана с системой зажигания, образуя при этом объединенную систему впрыска и зажигания (к примеру, системы Fenix, Motronic). А система управления двигателем обеспечивает согласованную работу этих систем.

Системы впрыска дизельных двигателей

В дизельных силовых установках впрыск топлива осуществляется двумя способами: непосредственно в камеру сгорания либо в предварительную камеру.

ДВС с впрыском топлива в предварительную камеру отличаются плавностью работы и низким уровнем шума. Однако на сегодняшний день автопроизводители отдают предпочтение именно системам непосредственного впрыска – хотя они и отличаются повышенным уровнем шума, системы обеспечивают высокую экономичность. Главным элементом конструкции системы впрыска дизельного мотора является ТНВД (топливный насос высокого давления).

Легковые машины с дизельными двигателями могут оснащаться различными конструкциями системами впрыска: с распределительным ТНВД, рядным ТНВД, Сommon Rail, насос-форсунками. Более совершенными считаются две последние системы.

В системе впрыска насос-форсунками за создание высокого давления и впрыск топлива отвечает одна деталь – насос-форсунка. Это устройство имеет неотключаемый привод от распределительного вала силового агрегата, чем и обусловлен быстрый износ. Из-за этого недостатка автопроизводители отдают предпочтение системе Сommon Rail.

Система впрыска Сommon Rail работает по принципу подачи топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления – топливной рампы (от англ. common rail – общая магистраль). Данную систему также называют аккумуляторной системой впрыска. Чтобы улучшить самовоспламенение топлива, снизить уровень шума и вредные выбросы, в системе предусмотрен поэтапный впрыск топлива:

• Предварительный;
• Основной;
• Дополнительный.

В дизельных силовых установках системы впрыска могут иметь электронное и механическое управление. С помощью электроники создана система управлением дизелем. А в механических системах регулирование объема, давления и момента подачи топлива осуществляется механическим способом.

Системы впрыска бензиновых двигателей | Delphi Auto Parts

Переход на новый уровень с новой оригинальной технологией

Наша система Multec® 14 (M14) — первая в отрасли система впрыска, работающая под давлением 350 бар, — обеспечивает переход на качественно новый уровень, увеличивая давление с 200 до 350 бар. Благодаря более быстрому впрыску в камеру сгорания более мелких капель топливной смеси объем выбросов углеводородов и твердых частиц в новейших системах снижается почти на 70 процентов, что повышает топливную экономичность. Но это еще не все — мы уже работаем над решением с давлением 500 бар. 

Высокий профессионализм на рынке послепродажного обслуживания

На рынке послепродажного обслуживания мы также демонстрируем наш высокий профессионализм и богатый опыт. Наша программа техобслуживания систем непосредственного впрыска GDi включает в себя отмеченные наградами многоструйные топливные форсунки Multec® GDi, оптимизирующие подачу и сгорание топлива, малошумные топливные насосы GDi высокого давления и сервисные комплекты, предоставляющие доступ к оригинальным компонентам для высококачественного и комплексного сервисного обслуживания.

Больше, чем просто компоненты

Мы также предлагаем комплексное электронное и гидравлическое диагностическое решение, включая наш хорошо зарекомендовавший себя прибор для бортовой диагностики, комплект для диагностики контуров высокого давления HD3000, позволяющий механикам безопасно установить и электронным образом контролировать любую величину испытательного давления вплоть до 3000 бар, а также универсальный прибор для диагностики контуров . низкого давления LP35.

Обучение от экспертов в сфере производства оригинальных комплектующих

Что еще следует знать об обслуживании систем GDi? Предлагаемые нами специализированные курсы однодневного обучения содержат теоретическую часть, практическую часть, упражнения на автомобиле и охватывают такие ключевые темы, как функционирование компонентов, типичные системы и неполадки, бензиновые системы высокого давления и др. Они помогут вам овладеть необходимыми навыками и знаниями для обслуживания автомобилей с новейшими системами GDi.

Узнать больше о системе GDI

Что такое система впрыска топлива автомобиля и как работает (основы)

Впрыск топлива автомобиля — это система дозированной подачи топлива в цилиндры двигателя. Расскажем про электронные системы подачи топлива, как работают и из каких датчиков состоят.

Как работает

На рисунке схематично показан принцип работы распределенного впрыска.

Подача воздуха (2) регулируется дроссельной заслонкой (3) и перед разделением на 4 потока накапливается в ресивере (4). Ресивер необходим для правильного измерения массового расхода воздуха — измеряет общий массовый расход или давление в ресивере.

Последний должен быть достаточного объема для исключения воздушного «голодания» цилиндров при большом потреблении воздуха и сглаживания пульсаций на пуске. Форсунки (5) устанавливаются в канал в непосредственной близости от впускных клапанов.

Датчики системы впрыска топлива

Для функционирования электронной системы управления двигателем необязательно наличие всех датчиков. Комплектации зависят от системы впрыска, норм токсичности. В программе управления есть флаги комплектации, которые информируют ПО о наличии или отсутствии каких-либо датчиков. Например, в системах Евро-2 отсутствуют датчик неровной дороги.

Датчик кислорода (ДК) — рассчитывает содержание О₂ в отработанных газах. Используется в системах с катализатором под нормы токсичности начиная с Евро-2 и дальше. В Евро-3 используется два датчика кислорода — до катализатора и после.

Датчик фазы нужен для более точного расчета времени впрыска в системах с фазированным впрыском.

Датчик положения коленвала (ДПКВ) — считывает частоту вращения коленвала и его положение. Нужен для общей синхронизации системы, расчета оборотов двигателя и положения коленвала в определенные моменты времени. ДПКВ — полярный датчик. При неправильном включении двигатель заводится не будет. Это единственный «жизненно важный» в системе датчик, при котором движение автомобиля невозможно. Аварии всех остальных датчиков позволяют своим ходом добраться до автосервиса.

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) — определяет массовый расход воздуха, поступающего в двигатель. Измеряется массовый расход воздуха, который потом пересчитывается программой. При аварии датчика его показания игнорируются, расчет идет по аварийным таблицам.

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) — следит за температурой охлаждающей жидкости. Нужен для определения коррекции топливоподачи и зажигания по температуре и управления электровентилятором. При аварии датчика его показания игнорируются, температура берется из таблицы в зависимости от времени работы двигателя. Сигнал ДТОЖ подается только на электронный блок управления, для индикации на панели используется другой датчик. Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) — определяет положение дросселя (нажата педаль «газа» или нет). Служит для расчета фактора нагрузки на двигатель и его изменения в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки, оборотов двигателя и циклового наполнения.

Датчик детонации — контроль детонации мотора. При обнаружении, блок управления двигателем включает алгоритм гашения детонации, оперативно корректируя угол опережения зажигания. В первых системах впрыска применялся резонансный датчик детонации, но был заменён на широкополосный датчик.

Датчик скорости (ДС) — определение скорость движения машины. Используется при расчетах блокировки/возобновления топливоподачи при движении. Этот сигнал так же подается на приборную панель для расчета пробега. 6000 сигналов с ДС примерно соответствуют 1 км. пробега автомобиля.

Датчик фазы (ДФ) — определяет положение распредвала. Нужен для точной синхронизации по времени впрыска в системах с фазированным (последовательным) впрыском. При аварии или отсутствие датчика система переходит на попарно — параллельную (групповую) систему подачи топлива.

Датчик неровной дороги — для оценки уровня вибраций двигателя. Необходим для правильной работы системы обнаружения пропусков воспламенения, чтобы определить причину неравномерности (применяется с Евро-3).

Исполнительные механизмы

По результатам опроса датчиков системы впрыска, программа электронного блока управления осуществляет управление исполнительными механизмами (ИМ). Форсунка — электромагнитный клапан с нормированной производительностью. Служит для впрыска вычисленного для данного режима движения количества топлива.

Бензонасос — предназначен для нагнетания горючего в топливную рампу. Давление в топливной рампе поддерживается вакуумно-механическим регулятором давления. В некоторых системах регулятор давления топлива совмещен с бензонасосом.

Модуль зажигания — электронное устройство управления искрообразованием. Содержит два независимых канала для поджига смеси в цилиндрах. В последних модификациях низковольтные элементы модуля зажигания помещены в электронный блок управления, а для получения высокого напряжения используются выносная двухканальная катушка зажигания или катушки зажигания непосредственно на свече.

Регулятор холостого хода — для поддержания заданных оборотов холостого хода. Это шаговый двигатель, регулирующий канал воздуха в корпусе дроссельной заслонки для обеспечения двигателя воздухом и поддержания холостого хода при закрытой дроссельной заслонке.

Вентилятор системы охлаждения — управляется электронным блоком управления по сигналам датчика температуры охлаждающей жидкости. Разница между включением/выключением обычно 4-5°С.

Сигнал расхода топлива — выдается на маршрутный компьютер — 16000 импульсов на 1 расчетный литр израсходованного топлива. Данные приблизительные, т.к рассчитываются на основе суммарного времени открытия форсунок с учетом некоторого коэффициента. Он необходим для компенсации погрешностей измерения, вызванных работой форсунок в нелинейном участке диапазона, асинхронной топливоподачей и другими факторами.

Адсорбер — элемент замкнутой цепи рециркуляции паров бензина. Нормами Евро не предусмотрен контакт вентиляции бензобака с атмосферой, пары бензина должны собираться (адсорбироваться) и при продувке посылаться в цилиндры на дожиг.

Электронный блок управления

Это микрокомпьютер, обрабатывающий данные, поступающие с датчиков и по определенному алгоритму управляющий исполнительными механизмами.

Сама программа хранится в микросхеме ПЗУ, английское название — CHIP. Содержимое «чипа» — обычно делится на две функциональные части — собственно программа, осуществляющая обработку данных и математические расчеты и блок калибровок. Калибровки — набор (массив) фиксированных данных (переменных) для работы программы управления.

Для правильной работы системы впрыска необходимо наличие исправных датчиков и исполнительных механизмов.

Все об очистке систем впрыска: для чего, как, когда?

Внутри форсунки неизбежно образуются вредные отложения. Качество топлива, экстремальные температурные режимы, долгие простои в городских пробках – все это факторы риска, которые ускоряют процесс образования загрязнений. Сначала к металлу прилипают смолы и примеси, содержащиеся в топливе. Окислившись, они превращаются в устойчивую лаковую пленку.

Исследования наших специалистов показывают, что слой отложений толщиной всего 5 мкм снижает производительность форсунки более чем на 20%, так как ухудшается дисперсность, изменяется размер и форма факела распыла. Происходит потеря герметичности форсунки, сбои при работе системы управления впрыском.

Если загрязнения не удалить на этом этапе, проблемы могут усугубиться: начнется износ деталей, повышенное нагарообразование, закосовывание, возможен выход из строя катализатора, проблемы с запуском и т.д.

Очистка системы впрыска – когда необходима? 

• вы заправляетесь топливом, качество которого вызывает сомнения,
• возникают проблемы с запуском двигателя,
• динамика движения автомобиля ухудшилась,
• есть шум или вибрация при работе двигателя,
• увеличился расход бензина или дизельного топлива,
• вы эксплуатируете автомобиль в городских условиях (пробки, частые остановки и т.д.),
• для профилактики закоксовывания двигателя,
• если пробег автомобиля составляет более 20-30 тыс. км.

Решить уже существующую проблему, а также предотвратить загрязнение способна очистка бензиновых и дизельных систем впрыска. Это одна из самых востребованных операций современных автосервисов. Очистка позволяет удалить до 100% загрязнений на форсунках, а также сохранить высокую работоспособность всей топливной системы автомобиля. LAVR предлагает линейку препаратов и оборудования для проведения процедуры очистки системы впрыска.

Очистка системы впрыска – два способа

1. Безразборный метод.
2. Очистка в ультразвуковой ванне с тестированием на стенде.

При безразборном методе очистки системы впрыска на двигателе автомобиля отключается система подачи топлива. К мотору подсоединяется специальная промывочная станция, через которую подается моющее топливо, на котором работает двигатель. Благодаря этому удаляются вредные отложения на форсунках..

ДДля этого метода LAVR создал препараты ML101, ML101 EURO для бензиновых и ML102 для дизельных агрегатов. Качество, а также эффективность препаратов уже оценили официальные дилерские центры AUDI, BMW, KIA, Mitsubishi, Nissan, Ford, Renault, Skoda, LADA и др. Уникальные запатентованные моющие комплексы LAVR PFS/DET (для бензиновых двигателей) и DFS/DET (для дизелей) быстро, а главное безопасно удаляют до 100% отложений.

Препараты LAVR ML101 и ML102 обладают раскоксовывающим действием, что отличает их от большинства аналогов на рынке. Это способствует дополнительной очистке поршневых колец от нагара и кокса. LAVR ML101 EURO – действует так же эффективно, как LAVR ML101, но более мягко из-за отсутствия раскокосовывающего эффекта. Благодаря чему состав снискал популярность на фирменных СТО и в автоцентрах, обслуживающих иномарки премиум-класса.

Эффект от промывки наблюдается практически сразу после окончания процедуры:

•  снижается расход топлива,
• повышается динамика автомобиля,
• устраняются провалы оборотов на холостом ходу.

О независимых испытаниях препаратов LAVR ML101 читайте здесь.

При очистке системы впрыска в ультразвуковой ванне, форсунки демонтируются, а затем тестируются на стенде, после чего погружаются в емкость, заполненную жидкостью для очистки. Удаление вредных отложений происходит благодаря активным компонентам препарата и микропузырькам, которые образуются под воздействием ультразвука. После повторного тестирования форсунок на стенде детали устанавливаются на место.

Для безразборного способа промывки LAVR предлагает специальное безопасное оборудование – это пневматические станции, которые являются универсальным выгодным инструментом в арсенале любого автосервиса.

Современные пневматические станции ничем не уступают электрическим, а порой даже превосходят их своей надежностью при работе, потому что конструкция не имеет электрических узлов, клапанов или блоков управления. Применение пневматических станций более оправданно с технической точки зрения при обслуживании современных двигателей, в которых отсутствует обратный контур. 

Впрыск – Автомобили – Коммерсантъ

Впрыск

Журнал «Коммерсантъ Автопилот» №1 от 10.01.1995, стр. 71

&nbspВпрыск

       Продолжим рассказ о системах питания двигателя. В предыдущем номере журнала мы воздали последние почести старичку карбюратору по случаю его 100-летнего юбилея. Сейчас речь пойдет о гораздо более современных системах впрыска топлива, хотя лет им на самом деле не меньше, чем карбюратору.
       Для распыления топлива и приготовления топливо-воздушной смеси в любой системе питания используется перепад давления: в карбюраторе он образуется за счет создаваемого двигателем разрежения воздуха, в системах впрыска — за счет давления топлива, создаваемого высокопроизводительным бензонасосом. Разница, казалось бы, непринципиальная. Но перепад давления в системах впрыска почти на порядок выше. Это не только обеспечивает лучшую гомогенизацию и испарение топлива, но, самое главное, позволяет гораздо более точно, гибко и эффективно управлять процессом подачи топлива в двигатель.
       Идея подачи топлива в двигатель под давлением стара так же, как и сам двигатель внутреннего сгорания. Первые опыты в этой области провели еще в конце прошлого века. Интересно, что прежде чем эти системы научились как следует «стоять на ногах», они уже начали осваивать воздушное пространство, ведь именно авиации они многим обязаны в своем становлении и развитии. Достаточно сказать, что аэроплан братьев Райт, первый полет которого состоялся в 1903 году, имел бензиновый двигатель, оснащенный механической системой впрыска.
       Конструкторы автомобильных двигателей тоже не чурались этой идеи. Первое экспериментальное механическое устройство впрыска топлива под давлением появилось на 4-тактном двигателе еще в 1894 году, т. е. годом раньше карбюратора Даймлера и Майбаха. Фирма Bosch начала эксперименты с механическими системами впрыска в 1912 году. Подобными разработками занимались и другие компании. Однако системы механического впрыска монтировались лишь на уникальных гоночных машинах, до серийного производства дело не доходило. Таким образом, на автомобилях того времени безраздельно господствовал карбюратор: он был несравненно проще в производстве, надежнее в эксплуатации и, самое главное, на порядок, а то и на два дешевле.
       Систему впрыска топлива для дизельных автомобильных двигателей фирма Bosch создала в 1927 году. Использовались топливные насосы высокого давления с механическим приводом от двигателя. В 1937 году эта идея была реализована в авиационных моторах, как дизельных, так и бензиновых. Позднее были созданы аналогичные устройства для гоночных автомобилей, а в 1954 году в Германии был представлен публике легковой автомобиль с бензиновым двигателем, оснащенным механической системой впрыска. Это был знаменитый Mercedes-Benz 300SL. Позже подобные системы появились на автомобилях BMW, Jaguar и других фирм.
       В самой автомобильной стране мира — США — первая система впрыска появилась в 1957 году на автомобилях Chevrolet. Это тоже была механическая система, созданная Рочестерским (Rochester) отделением корпорации General Motors. В этом же году фирма Bendix разработала первую систему впрыска с электронным управлением — Electrojector, а фирма Chrysler даже взялась было устанавливать ее на свои автомобили, но высокая стоимость ($400—500 по тем временам было дорого) быстро отпугнула потенциальных покупателей.
       Позже фирма Bosch приобрела лицензию на производство этой конструкции и все свои усилия направила на создание массовой, недорогой и надежной системы впрыска. Однако потребовалось еще 10 лет, чтобы такая система появилась. Это произошло в 1967 году, когда продаваемые в США автомобили Volkswagen стали оснащаться электронной системой впрыска ECGI, позднее получившей название D-Jetronic. Система прожила почти 10 лет, последними автомобилями, на которых она устанавливалась, были Volvo 164E и Mercedes 450 1975 года.
       Систем впрыска на сегодняшний день создано довольно много. Не будем городить сложную классификацию, для наших целей достаточно упомянуть, что впрыск топлива может осуществляться в различные точки двигателя — во впускной коллектор (центральный впрыск — Central-point Injection, иногда Throttle Body Injection), в предклапанное пространство каждого цилиндра (многоточечный впрыск — Multi-point Injection) или же непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра двигателя (непосредственный, или прямой впрыск — Direct Injection).
       Впрыскивать топливо можно как непрерывно (Continuous Injection), так и импульсно, отдельными порциями (Pulsed Injection). Управление впрыском может осуществляться электронным, механическим или комбинированным способами.
       Широко распространенный термин Electronic Fuel Injection (EFI) — электронный впрыск, строго говоря, сегодня ничего особенного не значит, поскольку большинство современных систем впрыска в той или иной степени использует электронные схемы управления. По традиции, этот термин обычно относят к системам импульсного впрыска.
       
       Перед тем как переходить к рассмотрению различных типов и конструкций систем впрыска следует сказать несколько слов, относящихся ко всем системам питания двигателей. Известно, что в зависимости от режима работы двигателя в каждый конкретный момент времени количество подаваемого в него топлива должно строго дозироваться. Для изменения режима работы меняется и количество подаваемого топлива. Кроме того, соответственно изменяются и такие параметры, как момент подачи топлива, время открытия и закрытия клапанов, угол опережения зажигания.
       При создании двигателя инженеры обкатывают его на стенде и на полигоне, подбирая сочетание оптимальных параметров для каждого режима работы. Работа длительная, кропотливая и дорогая. Полученные экспериментальные данные сводятся в электронную карту управления двигателем, которая заносится в память электронного блока (компьютера) и является индивидуальной для каждой модели двигателя. В простых системах компьютер управляет только впрыском топлива, в более сложных компьютеру поручено и управление всеми дополнительными параметрами. Такие электронные блоки называются системами комплексного управления двигателем. Кроме управления впрыском компьютер выбирает оптимальный момент зажигания, регулирует работу двигателя на холостом ходу, управляет давлением наддува и рециркуляцией отработавших газов, включает и отключает компрессор кондиционера и электрический вентилятор системы охлаждения, производит непрерывную самодиагностику и запись всех сбоев в работе системы в специальную область памяти и многое другое. Обязанности современных электронных систем настолько обширны, что впору писать об этом отдельную статью. Здесь же мы попытаемся рассмотреть только те части системы управления двигателем, которые относятся к впрыску.
       
ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ВПРЫСК
       Основные отличия системы впрыска от карбюратора достаточно наглядны, если рассмотреть систему центрального впрыска, например, Bosch Mono-Jetronic, схема которой представлена на рис. 1.
       На впускном коллекторе на месте привычного карбюратора прямо над дроссельной заслонкой (отсюда Throttle Body Injection) расположена электромагнитная форсунка, или инжектор (5). На первый взгляд очень похоже на карбюратор. Да и функции те же, только выполняются по-другому. Форсунка представляет собой быстродействующий электромагнитный клапан с соплом, обеспечивающим высокоэффективное распыливание топлива, когда клапан находится в открытом состоянии. Для открытия клапана на него подается управляющее напряжение. Топливо к форсунке подводится под давлением около 1 кг/см кв. через фильтр (3) электрическим насосом (2), расположенным в бензобаке 1. Распыленное топливо с потоком воздуха всасывается двигателем.
       Количество подаваемого топлива зависит от времени открытия клапана форсунки, дозирование осуществляется дискретно-временным (импульсным) способом. Время открытия клапана (приблизительно от 1 до 20 миллисекунд) определяется электронным блоком — компьютером (7), который сравнивает занесенные в его память экспериментальные данные об оптимальном режиме работы двигателя с информацией о его нагрузочном режиме в данный момент времени, поступающей от установленных на двигателе датчиков (6, 8, 9, 10, 11, 12).
       Частота срабатывания клапана форсунки кратна частоте вращения коленчатого вала двигателя. В более совершенных вариантах такой системы момент впрыска связан также и с фазами газораспределения, т. е. с моментами открытия впускных клапанов.
       Системы центрального впрыска, безусловно, являлись шагом вперед по сравнению с карбюраторными системами питания, но из-за своей простоты не лишены недостатков и уже не удовлетворяют современным требованиям. Основной изъян, как и у карбюратора, — неоднородное распределение смеси по цилиндрам и ее конденсация во впускном коллекторе.
       В Европе и Японии системы центрального впрыска получили распространение в основном на небольших автомобилях, что связано прежде всего с относительной дешевизной этих систем. Немаловажно и то, что под них легко адаптируются карбюраторные двигатели почти без конструктивных переделок или технологических изменений в производстве. А вот в США, где пик популярности систем центрального впрыска пришелся на конец 80-х — начало 90-х годов, их ставили на двигатели любого объема — вплоть до самых больших — 7,5 литровых.
       
МНОГОТОЧЕЧНЫЙ ВПРЫСК
       Более совершенными являются системы многоточечного впрыска, в которых подача топлива к каждому цилиндру осуществляется индивидуально. Устройство такой системы на примере L-Jetronic показано на рис. 2.
       Топливо из бензобака (1) насосом (2) через топливный фильтр 3 подается к общей распределительной магистрали, запитывающей электромагнитные форсунки (5). Давление топлива поддерживается постоянным, благодаря регулятору (4), который направляет излишки топлива обратно в бак. В каждый цилиндр двигателя топливо впрыскивается отдельной форсункой. Принцип дозирования количества топлива, как и во всех системах с электронным управлением, — временной. Клапаны форсунок (рис. 3) управляются электрически и открываются синхронно с работой коленчатого вала двигателя поодиночке или группами по 2 или 3 (т. н. последовательный впрыск — sequental fuel injection). Микропроцессор (компьютер), входящий в состав блока управления (7), обрабатывает поступающие от соответствующих датчиков данные о нагрузочном режиме двигателя, частоте вращения и положении коленчатого вала, положении дроссельной заслонки, температуре охлаждающей жидкости, количестве и температуре поступающего в двигатель воздуха… Эти данные в сопоставлении с заложенными в память блока управления экспериментальными регулировочными характеристиками используются процессором блока для определения длительности импульсов напряжения, подаваемых на клапаны форсунок. В наиболее совершенных моделях систем этого типа определяется также и оптимальный момент впрыска.
       Основной датчик во всех системах впрыска — это устройство, измеряющее количество поступающего в двигатель воздуха, что позволяет судить о нагрузочном режиме двигателя. Измерять количество воздуха можно по-разному. В первой и самой простой системе Bosch D-Jetronic измерялось давление во впускном коллекторе, отсюда обозначение D (Druck по-немецки — давление). Это был косвенный метод, такой же, как в карбюраторе. В 1974 году появилась система L-Jetronic, в которой количество поступающего в двигатель воздуха определялось более точно — по углу отклонения шторки, или лопасти датчика воздушного потока (Luft — воздух). Самый точный метод измерений использован в системах LH-Jetronic (1984 год) и LH-Motronic (1987 год, Motronic по классификации Bosch обозначает систему управления впрыском, объединенную с системой управления зажиганием). Буква H в обозначении — от немецкого Heiss — горячий. Действительно, в термоанемометрах системы LH используется тонкий (70 мкм) платиновый проводник, нагретый до 1000C. Поток проходящего воздуха охлаждает проводник, по изменению его электрического сопротивления определяется количество проходящего воздуха. Преимущество: прямое измерение массы, а не объема воздуха, что позволяет отказаться от поправок на температуру и плотность воздуха, или высоту над уровнем моря.
       
НЕПРЕРЫВНЫЙ ВПРЫСК
       Описанные выше системы являются импульсными, впрыск топлива форсунками осуществляется дискретно, по командам блока управления. Можно сделать проще — подавать топливо из форсунок непрерывно, изменяя лишь его количество в зависимости от нагрузки на двигатель.
       В качестве примера современного устройства непрерывного впрыска можно привести систему К-Jetronic, созданную Bosch в 1973 году и годом позже примененную на Porsche 911T. Буква K в обозначении — от немецкого Kontinuerlich — непрерывный. Система с механическим (иногда его называют гидравлическим) управлением не лишена недостатков. Пожалуй, единственная причина появления механической системы в то время, когда на рынке давно и широко были представлены электронные, заключалась в ее низкой цене, сопоставимой со стоимостью карбюраторных систем питания.
       Работу К-Jetronic (рис. 4) можно описать следующим образом: поток воздуха, засасываемый двигателем, отклоняет напорный диск (6), который через рычаг воздействует на дозирующий плунжер (7), а тот, перемещаясь внутри цилиндра (8), изменяет площадь радиально расположенных дозирующих отверстий (9). Количество отверстий равно количеству цилиндров двигателя. В цилиндр (8) под давлением порядка 5—6 кг/см кв. подается топливо, нагнетаемое электрическим бензонасосом (2). Пройдя дозирующие отверстия (9), топливо по трубопроводам поступает к впрыскивающим форсункам (инжекторам), которые расположены прямо над впускными клапанами. Форсунки в этой системе (рис. 5) — это просто пружинные клапаны с распылителем на конце, которые открываются при определенном давлении. Топливо из форсунок поступает непрерывно, меняется лишь его количество, определяемое положением дозирующего плунжера (на самом деле все несколько сложнее, мы намеренно не описали еще несколько подсистем, но сути это не меняет). Чем выше нагрузка на двигатель, тем сильнее отклоняется напорный диск и тем выше поднимается дозирующий плунжер, увеличивая тем самым площадь отверстий (9), а значит, и подачу топлива к форсункам.
       В момент открытия впускного клапана поступившее топливо смешивается с воздухом и всасывается в цилиндр. Все остальное время, пока впускной клапан закрыт, в зоне над ним происходит накопление и испарение топлива. С технической точки зрения не очень изящно, но тем не менее К-Jetronic неплохо работает, доказательством чему являются миллионы изготовленных экземпляров данной системы и ее многочисленные модификации, выпущенные после 1973 года. Особой любовью такие системы пользовались у инженеров из Штутгарта — вплоть до недавнего времени впрыск топлива на автомобилях Mercedes был представлен почти исключительно системами K- и KE-Jetronic.
       KE-Jetronic является развитием системы К-Jetronic, но в отличие от последней, она снабжена электронным блоком и некоторыми другими дополнениями, сделавшими работу системы более точной и гибкой. Есть вариант KE-Jetronic с лямбда-сенсором. Есть и другие усовершенствования базовой системы: KE3-Jetronic и KE-Motronic, дополненные схемами управления зажиганием. Применяются они в основном на автомобилях Audi под названиями соответственно CIS-E III и CIS-Motronic.
       Стоит сказать, что созданные Bosch системы непрерывного впрыска используются исключительно на автомобилях европейских производителей — c 1989 года ни на одной машине японского или американского происхождения К-Jetronic или ее аналоги не устанавливались. Среди европейских пользователей — все ведущие фирмы: Audi, BMW, Ferrari, Lotus, Mercedes, Peugeot, Porsche, Renault, Rolls-Royce, Saab, Volvo и, конечно, Volkswagen. На 12-цилиндровых двигателях Ferrari (Testarossa) и Mercedes по две системы KE-Jetronic устанавливались параллельно, каждая обслуживала свою группу цилиндров.
       Отличительным внешним признаком системы непрерывного впрыска является отдельный блок, объединяющий в себе измеритель воздушного потока и дозирующее устройство. Этот блок, как правило, крепится между воздушным фильтром и впускным коллектором, с которым соединяется гибким рукавом. От дозирующего устройства к каждому (если впрыск многоточечный) инжектору подведен отдельный тонкий бензопровод. Встречаются, правда, и исключения: на многих двигателях Mercedes, а также на V-образных шестерках Peugeot, Renault и Volvo этот блок крепится прямо на впускном коллекторе и закрыт сверху воздушным фильтром — внешне похоже на обычный карбюратор. В любом случае электрические провода к инжекторам и единый массивный распределительный бензопровод, являющиеся отличительными признаками системы импульсного впрыска, естественно, отсутствуют.
       Для обогащения смеси в момент пуска холодного двигателя в системах многоточечного впрыска во впускной трубопровод раньше устанавливали еще одну, дополнительную форсунку, т. н. инжектор холодного пуска, управляемый термочувствительным переключателем. В последние годы от этого решения отказались, изменив при пуске режим работы стандартных инжекторов.
       
НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ВПРЫСК
       Перспективной разновидностью многоточечного впрыска являются системы непосредственного, или прямого впрыска топлива. От обычных конструкций они отличаются тем, что впрыск бензина происходит не во впускной коллектор, а непосредственно в камеру сгорания. Интересно, что первая в мире система впрыска для серийного бензинового двигателя (Mercedes-Benz 300SL, 1954 год) относилась именно к этой категории. Но там использовались топливные насосы высокого давления с механическим приводом от двигателя, что требовало высокой точности изготовления и тщательной регулировки. Стоимость таких систем и их обслуживания была весьма высока, да и Mercedes-Benz 300SL назвать серийным автомобилем можно лишь с большой натяжкой. Широкого применения они не нашли.
       Реализация на современном техническом уровне идеи прямого впрыска для бензиновых двигателей требует решения ряда конструктивных и технологических проблем, и осуществить ее в массовом производстве пока не удается, тем не менее идея считается весьма перспективной, разработки в этом направлении ведутся многими фирмами.
       На Tokyo Motor Show в конце 1993 года Toyota показала свой новый двигатель D-4 («Автопилот #1). Это 4-цилиндровый бензиновый двигатель с непосредственным впрыском топлива, работающий на переобедненной смеси. Степень сжатия 12,5. Топливо подается под давлением более 100 кг/см кв. Применены быстродействующие пьезоэлектрические инжекторы повышенной точности, которые фирма называет электронными. Момент впрыска регулируется в зависимости от нагрузки на двигатель: при малых и средних нагрузках впрыск происходит позднее, при больших — раньше. Для управления турбуленцией потока в цилиндре применен специальный клапан (swirl control valve) в воздушном впускном патрубке, открывающийся при больших нагрузках.
       Работа над двигателем продолжается, по окончании его доводки конструкторы надеются добиться 20% экономии топлива. Массовое внедрение двигателей с непосредственным впрыском фирмы Toyota ожидают не ранее 2005—2010 годов.
       
ЗАЧЕМ ОНИ ПОНАДОБИЛИСЬ
       А теперь наконец попробуем разобраться, почему собственно системы впрыска получили такое распространение и в чем их преимущество перед теми же карбюраторами?
       Может показаться, что ответ лежит на поверхности — системы впрыска позволяют увеличить мощность, улучшить динамику, двигатель становится более экономичным. Действительно, вначале целью внедрения таких систем на серийных автомобилях было прежде всего улучшение ездовых качеств. Однако обвальное распространение впрыска топлива на современных автомобилях обусловлено прежде всего не техническими, а экологическими соображениями.
       Как известно, при сгорании бензина в двигателе в атмосферу выбрасывается множество вредных для человека и окружающей среды веществ и соединений. Регламентируется пока (к счастью для автопроизводителей и к несчастью для всех остальных) выброс только трех компонентов выхлопа: окиси углерода (CO), углеводородов (НС) и окислов азота (NOx). Снизить их содержание можно совершенствованием двигателя, оптимизацией процесса сгорания топлива, а также установкой в системе выпуска специальных трехкомпонентных (по числу регламентируемых компонентов выхлопа) каталитических нейтрализаторов отработавших газов. Без них выполнить современные, а тем более планируемые в недалеком будущем нормы по токсичности выхлопа невозможно. А применение катализатора обязательно влечет за собой комплектацию автомобиля системой впрыска топлива.
       Массовое внедрение каталитических устройств в системе выпуска отработавших газов и, соответственно, систем впрыска топлива началось в США, где нормы на чистоту выхлопа становились более жесткими, чем в Европе. Уже с 1980 года европейские производители автомобилей были вынуждены поставлять свою продукцию в США с системами впрыска, в то время как на местные рынки по-прежнему шли автомобили с карбюраторными системами питания.
       Разработанные к середине 80-х годов трехкомпонентные катализаторы предназначались для нейтрализации продуктов, образующихся при сжигании в двигателе т. н. нормальной топливо-воздушной смеси (весовое соотношение бензин/воздух 1/14,7). Любое отклонение состава смеси от указанного приводило к падению эффективности работы катализатора и увеличению токсичности выхлопа.
       Поддержание нужного состава смеси на различных режимах работы двигателя при наличии массы возмущающих факторов возлагалось на систему впрыска. Для карбюраторов, даже оснащенных электронным управлением, это была совершенно непосильная задача. Да и упрощенные системы впрыска, например, К-Jetronic или KE-модификация тоже не могли решить ее полностью.
       Выход был найден следующий. В систему впрыска ввели обратную связь — в выпускную систему, непосредственно перед катализатором, поставили датчик содержания кислорода в выхлопных газах, т. н. лямбда-сенсор. По сигналам этого датчика компьютер системы управления регулировал подачу топлива в двигатель, точно выдерживая нужный состав смеси.
       Трехкомпонентный катализатор в сочетании со снабженной лямбда-сенсором системой впрыска работал весьма эффективно — с точки зрения экологов. Но для конструкторов автомобильных двигателей такая схема обернулась серьезной проблемой — дело в том, что максимальная экономичность двигателя достигается при работе на обедненной или даже переобедненной смеси (отношение бензин/воздух 1/25), и конструкторами уже была проделана немалая работа по созданию именно таких двигателей. Однако на обедненных смесях катализатор работает плохо.
       За чистоту выхлопа, достигнутую в результате внедрения катализаторов, пока приходится расплачиваться некоторым увеличением расхода топлива по сравнению с результатами, которых удалось добиться к середине 80-х годов на двигателях без катализаторов. Но увеличение расхода топлива приводит к увеличению общего количества выбросов в атмосферу, пусть даже и более чистых. Круг замыкается. Решение — за экологами, экономистами и политиками.
       Тенденция работать на переобедненных смесях, по-видимому, сохранится. Потребуются, конечно, новые катализаторы, способные работать с такими смесями, а сокращение расхода топлива будет достигаться за счет дальнейшего совершенствования и усложнения систем управления двигателем: в конце концов принцип «Максимально достижимой технологии» — это получение наилучших результатов вне зависимости от сложности и стоимости технических решений.
       Приверженность переобедненным смесям демонстрируют японские конструкторы. Первый двигатель такого типа Toyota выпустила на рынок в 1984 году. Соотношение бензин/воздух 1/25, многоточечный впрыск, мощная система зажигания, 2 впускных клапана/цилиндр, в системе управления двигателем — дополнительный датчик состава смеси или давления в камере сгорания. Экономия топлива 8—10%.
       Похожие двигатели в 1991 году выпустили Mitsubishi и Honda, в 1994 году о завершении аналогичной разработки объявил Nissan. Одна из проблем в таких конструкциях — необходимость повышения турбуленции, или завихрения топливо-воздушной смеси в камере сгорания. Завихрение может происходить по-разному — swirl или tumble — как в стиральных машинах с вертикально или горизонтально расположенной осью барабана. В двигателях Toyota и Nissan для завихрения смеси в одном из двух воздушных впускных патрубков каждого цилиндра применен специальный клапан — swirl control valve. Honda для этих целей использует различающееся на 1 мм по высоте приоткрытие впускных клапанов каждого цилиндра, Mitsubishi — особую конфигурацию впускных патрубков в сочетании с формой днища поршня.
       Пока все созданные двигатели имеют относительно небольшой (до 2,0 литра) объем, который можно будет увеличить лишь после создания катализаторов, хорошо работающих с переобедненными смесями. Определенный прогресс в этом направлении уже достигнут. Toyota, кроме того, небезуспешно экспериментирует с системой из двух датчиков кислорода в выпускной системе, один из которых установлен до катализатора, а второй после. Исследуется метод электроподогрева катализатора для улучшения его работы при пуске холодного двигателя. FIAT предлагает использование двух каталитических нейтрализаторов, один из которых установлен близко к выпускному коллектору и способен работать при более высокой температуре.
       
ВМЕСТО ЗАКЛЮЧЕНИЯ
       Многие до сих пор настороженно относятся к автомобилям, оснащенным системами впрыска топлива. Напрасно. Во-первых, карбюраторные двигатели все равно постепенно отходят в прошлое и волей-неволей к впрыску придется привыкать. Во-вторых, с точки зрения эксплуатации системы впрыска гораздо надежнее карбюраторов, требующих постоянной чистки и регулировки. О выигрыше с точки зрения ходовых качеств автомобиля можно не говорить. И о зимнем запуске двигателя тоже. И о многом другом. Но, конечно, неприятности тоже случаются.
       В первую очередь, заправка этилированным бензином. Его продажа в Москве запрещена, но кто не попадал в ситуацию, когда заправляться приходится за городом? А в других городах? Одной заправки этилированным бензином с гарантией хватает на то, чтобы вывести из строя катализатор. Можно, конечно, не думать об окружающей среде, но от содержащегося в этилированном бензине тетраэтилсвинца страдает не только катализатор — из строя выходит и датчик кислорода, лямбда-сенсор. Это уже хуже, поскольку нарушается управление двигателем. А это потеря мощности и другие прелести.
       Бывают и курьезные случаи. Один из наших коллег за городом оборвал глушитель. Где-то в самой передней части. Грохочет машина, естественно, жутко. И не едет совсем. Сначала думал, что дело в психологии — не хотелось сильно шуметь. Превозмог себя, нажал на газ как следует — все равно не едет, вернее едет, но плохо. Потом только в гараже разобрался — глушитель оборван перед самым цилиндром с катализатором, датчик кислорода торчит наружу. Естественно, сигнализирует, что кислорода много. Умный компьютер понял — подаваемая в двигатель смесь слишком бедная. И обогатил ее до отказа. С соответствующей потерей мощности двигателя.
       Другой пример — добыл себе человек Land Rover. Летом все было нормально, но как только чуть похолодало, начались проблемы. Когда разобрались, выяснилось, что человек из экономических соображений немного схитрил — купил машину по случаю, в исполнении для жарких стран. Естественно, компьютер был запрограммирован на совершенно другой температурный диапазон. Пришлось ставить новый. Этим и закончилась экономия.
       Достаточно распространенное явление в отечественных условиях — загрязнение форсунок инжекторов. От плохого бензина. Проявляется это в повышенной шумности холостого хода, провале или неуверенном наборе скорости при резком нажатии на педаль газа, увеличении расхода топлива, грязном выхлопе. Чаще происходит в небольших автомобилях с тесным подкапотным пространством при коротких поездках по городу с длительными остановками между ними: в неработающем горячем двигателе оставшиеся в соплах форсунок капли топлива испаряются, оставляя осадок, постепенно забивающий тонкий (около 0,05 мм) кольцевой канал (рис. 6). Профилактика — использование высокосортного топлива с хорошими моющими характеристиками. Проверка — только на стенде. Лечение — моющие добавки к бензину, причем использовать рекомендуется только те из них, которые специально предназначены для чистки инжекторов — добавки для карбюраторных двигателей не годятся.
       И здесь мы переходим к важному вопросу. В целом системы впрыска устроены логичнее и даже проще карбюраторов. Но уровень их технического исполнения таков, что найти неисправность без специального диагностического оборудования сложно, а уж отремонтировать — тем более. И вряд ли здесь поможет умелец в робе с продранными локтями, который регулирует карбюраторы на улице. И хотя ломаются системы впрыска крайне редко, ищите хорошую станцию заранее.
       
       Сергей Газетин, Михаил Васильев
       

Комментарии

плюсы и минусы двигателей GDI, что это такое

Gasoline Direct Injection, или же более распространенная аббревиатура GDI, скрывает под собой инжекторную систему подачи топлива для бензиновых двигателей с непосредственным (прямым) впрыском топлива. Конструкция устройств у разных производителей идет под разными аббревиатурами. Mitsubishi (а также KIA и Hyndai) дали название GDI, Volkswagen – FSI, Ford – Ecoboost, Toyota – 4D, Mercedes, BMW и некоторые другие скрывают понятие «непосредственный впрыск» в индексе двигателя. При таких системах подачи топливные форсунки вставлены в головку блока цилиндров, и распыление происходит сразу в каждую камеру сгорания, минуя впускной коллектор и впускные клапана. Топливо подается под большим давлением в цилиндр, чему способствует топливный насос высокого давления (ТНВД).

Отличия и особенности работы двигателей GDI прямого впрыска топлива

По факту мы имеем некий симбиоз дизельного и бензинового двигателей в одном. От дизеля GDI унаследовал систему впрыска и ТНВД, от бензина – сам тип топлива и свечи зажигания. Родоначальником моторов GDI стала компания Mitsubishi, когда в 1995 году был представлен Mitsubishi Galant 1.8 GDI. Сегодняшний двигатель с непосредственным впрыском. Это сложная система механизмов и электронных блоков по характеру и звукам в работе, напоминающим дизель.

Двигатель с непосредственным впрыском топлива явился миру гораздо раньше. В 1950-х годах такие моторы использовал Daimler-Benz на своих гоночных машинах, позже в гражданских, а в авиации они присутствовали еще в начале 1940-х годов.

Различия (разновидности) двигателей GDI. Марки автомобилей, где используется GDI

Предпосылки создания и массового перехода большинства ведущих автопроизводителей на системы впрыска, аналогичных GDI, были достаточно предсказуемы. Экологические нормы, требующие усовершенствования систем выхлопа отработанных газов, а также глобальная задача по созданию экономичных двигателей.

В двигателях GDI реализованы несколько типов смесеобразования топливовоздушной смеси. Это позволило выполнить задачи по экономии топлива, более полному сгоранию смеси и дополнительно увеличить мощность.  В совокупности такой двигатель получился благодаря доработанной системе прямого впрыска, где немалую роль играет электронная начинка.  Блок управления через датчики, раскиданные по системе, оперативно реагирует на малейшие изменения поведения автомобиля и подстраивает работу топливной системы под необходимые требования водителя. 

Преимущества (плюсы) двигателей GDI

• Особенностью двигателей с непосредственным впрыском является возможность работы в нескольких видах смесеобразования. Это является неоспоримым плюсом, так как многообразие в данном виде процедуры дает максимальную эффективность использования топлива. При исправно работающей системе непосредственного впрыска мы получим экономию топлива за счет режима работы на сверхобедненной смеси, причем без потери мощности.
• В двигателях GDI присутствует увеличенная степень сжатия топливовоздушной смеси. Это помогает избежать калильного зажигания и детонации, и таким образом, увеличивается ресурс.
• Также к положительным моментам двигателя с непосредственным впрыском GDI нужно отнести существенное снижение выброса в атмосферу углекислого газа и других вредных веществ. Это достигается за счет многослойного смесеобразования, которое обеспечивает более полное сгорание смеси, что дополнительно влияет на мощность двигателя.

Система GDI в результате работы обеспечивает несколько видов смесеобразования:

• послойное;
• стехиометрическое гомогенное;
• гомогенное.

Такое многообразие делает работу двигателя экономичной, обеспечивает лучшее качество образования смеси, ее полное сгорание, увеличение мощности, уменьшение вредных выбросов. 

Недостатки (минусы) двигателей GDI

Описание двигателей GDI было бы не полным без упоминания отрицательных моментов ах эксплуатации.

• Главный минус связан со сложностями системы впуска и подачи топлива. В таком варианте впрыска, двигатель GDI становится крайне чувствительным к качеству используемого топлива. В итоге проблема закоксовывания форсунок становится актуальной для водителя. Она вызовет потерю мощности и увеличение расхода топлива.
• Также в минусы можно отнести сложность обслуживания и стоимость ремонта, замены деталей и агрегатов топливной системы, поэтому важным моментом является контроль за состоянием топливной системы автомобиля.
• Дополнительно, двигатели GDI и другие с непосредственным впрыском топлива, выбрасывают большее количество сажевых частиц, чем устройства с впрыском MPI (распределенным, в коллектор), что вынуждает ставить сажевые фильтры в последних поколениях моторов.
• Также, двигатели GDI склонны к нагарообразованию во впускном коллекторе и на клапанах при пробеге более 100 тысяч километров, что вынуждает владельцев обращаться в сервис для очистки.

В обслуживании двигатель GDI дороже, но рабочие характеристики перекрывают этот минус. Тем более, есть средства, помогающие повысить ресурс капризных деталей и узлов.

Профилактика неисправностей моторов GDI

Профилактика – простое решение для владельца автомобиля с системой непосредственного впрыска двигателя GDI или аналогичными системами. Как мы уже писали выше, качество топлива будет играть основную роль. Понятно, что без лабораторных исследований судить о качестве этой составляющей невозможно, поэтому в качестве профилактических мер и защиты топливной системы от возникающих проблем могут помочь топливные присадки.

Компания Liqui Moly – один из мировых лидеров в производстве автохимии рекомендует для поддержания необходимого уровня смазывающих и очищающих присадок в используемом топливе применять Langzeit Injection Reiniger, артикул 7568. Постоянное применение присадки значительно снизит риск возникновения поломок связанных с топливом. Пакеты присадок, поднимающие смазывающие свойства топлива, надежно защитят топливную аппаратуру от скорого износа.

Для лечения и профилактики загрязнений форсунок также есть надежное средство, артикул 7554 очиститель систем непосредственного впрыска топлива Direkt Injection Reiniger. Заменяет стендовую очистку форсунок, работает по нагару, смолам. Немаловажный момент, что топливные присадки Liqui Moly начинают работать в системе при повышении температуры, то есть именно там, где чаще всего нужна очистка, а в баке происходит только смешивание с топливом.

Стоит ли покупать автомобили с двигателями GDI

При должном подходе и своевременном обслуживании владелец автомобиля с системой GDI получает комфортный в управлении автомобиль с высокой тягой, мощностью и хорошей экономией топлива. И как показывают продажи таких автомобилей, на дорогах встречаться они будут чаще.

Итог

Двигатели GDI были одними из первопроходцев систем непосредственного впрыска топлива. Обладая очевидными преимуществами, такие моторы требуют специального профилактического ухода. В первую очередь, это уход за форсунками. Наиболее простым способом является использование присадок в топливную систему. Производя профилактический уход за топливной системой автомобилей с двигателями GDI, автовладелец может продлить его ресурс и наслаждаться повышенной мощностью и динамикой.

Автопроизводители не стоят на месте, развитие и усовершенствование двигателей с системами непосредственного впрыска продолжается. Уже представлены автомобили с моторами T-GDI, но это уже другой рассказ.

Система впрыска

— обзор

Экспериментальные аппараты и процедура

Система впрыска, использованная в этом исследовании, представляла собой систему топливного инжектора аккумуляторного типа с электронным управлением (Azetsu et al., 2003; Matsui et al., 1979). С помощью инжектора с одним отверстием диаметром 0,2 мм, приводимого в действие пьезоэлектрическим приводом через удлиненный нажимной штифт, мы могли управлять подъемом иглы и формированием скорости впрыска топлива. Принципиальная схема форсунки и детали показаны на рис.23.1.

Рисунок 23.1. Принципиальная схема инжекторных систем (Мацуи и др., 1979).

Эксперименты проводились в сосуде постоянного объема объемом 2,2 л с кварцевым смотровым окном диаметром 80 мм сбоку, пропеллером смешения газов снизу и инжектором сверху, как показано на рис. 23.2. Условия окружающей среды внутри сосуда создавались высокими температурами и давлением за счет воспламенения водорода в обогащенной кислородом и воздушной смеси. Концентрация кислорода после сжигания водорода составляла примерно 21% по объему (Azetsu et al., 2003; Мацуи и др., 1979).

Рисунок 23.2. Экспериментальные аппараты.

В этом эксперименте было выбрано прямоугольное формирование скорости закачки, как показано на рис. 23.3. Масса впрыскиваемого топлива была установлена ​​примерно на 15 мг для всех экспериментов. Давление нагнетания составляло 100 МПа. Топливо впрыскивалось в сосуд при окружающих условиях 3,0 МПа и температуре около 900 ° C, как показано на рис. 23.4. Расчетные составы окружающего газа: O ₂ 20,9%, N ₂ 70.8% и H ₂ O 8,3%.

Рисунок 23.3. Формирование скорости впрыска топлива при давлении впрыска 100 МПа (Romphol, Wattanavichien, 2006).

Рисунок 23.4. Изменение давления газа внутри сосуда во времени (Romphol, Wattanavichien, 2006).

После сжигания водорода топливо было впрыснуто в емкость и затем сгорело. Фотографии пламени горения распыляемого топлива были сделаны камерой ICCD. Световое излучение пламени измерялось двумя фотодатчиками; фотоумножитель с полосовым фильтром с центром на длине волны 310.3 нм (FWHM: 16,3 нм), используемый для измерения интенсивности испускания радикала ОН, и два фотодиода (используемые для измерения интенсивности светового света) в верхней и средней части окна наблюдения. Начало распыления регистрировалось комбинацией использования гелий-неонового лазера с фотодатчиком. Используя данные фотодиода, оценивали задержку воспламенения и период горения.

Двухцветный метод был применен для оценки двумерного (2D) контура температуры и KL-фактора (KL-фактор — коэффициент, используемый для обозначения сажи) распределения в пламени горения.Эта двухцветная пирометрическая система была настроена путем размещения линзы Vari с двумя разными полосовыми фильтрами 488 нм на центральной длине волны (FWHM: 11,3 нм) и 634 нм на центральной длине волны (FWHM: 8,5 нм) для разделения изображений, которые необходимо разделить. два перед объективом камеры ICCD. Данные об интенсивности обоих фильтров использовались для расчета истинной температуры и KL-фактора.

Для расчета задержки зажигания использовались данные, полученные с помощью He – Ne-лазера и OH-радикала. Было обнаружено, что 10% CPO дает более короткую задержку воспламенения по сравнению с дизельным топливом, как показано на рис.23.5.

Рисунок 23.5. Задержка воспламенения сгорания топлива (Romphol, Wattanavichien, 2006).

Данные 10% пиковой интенсивности, полученные от двух фотодиодов, были выбраны как начало и конец горения. Результат показал, что наблюдаемый период сгорания дизельного топлива с 10% CPO при давлении впрыска 100 МПа был немного короче, чем у дизельного топлива, как показано на рис. 23.6.

Рисунок 23.6. Период горения распыляемого топлива при атмосферном давлении 3 МПа (Romphol and Wattanavichien, 2006).

Количество впрыскиваемого топлива стало немного меньше, а период впрыска стал немного короче для дизельного топлива 10% CPO из-за более высокой вязкости дизельного топлива 10% CPO.

Время экспозиции камеры ICCD было установлено на 10 мкс (микросекунд). Данные по интенсивности пламени горения при распылении были получены двухцветным методом (Wattanavichien, 2004). Некоторые результаты расчетов истинной температуры показаны на рис. 23.7.

Рисунок 23.7. Распределение температуры пламени горения распылением.

Расчетные данные, полученные на основе истинной температуры факела сгорания при струйном сгорании, были использованы для расчета коэффициента KL, коэффициента для индикации количества сажи в пламени, результаты расчетов показаны на рис. 23.8.

Рисунок 23.8. Распределение факторов KL.

Общий коэффициент KL — это сумма коэффициентов KL по площади пламени распылительного горения. Этот коэффициент можно использовать для оценки общего количества сажи от сгорания.

Он был найден, как показано на рис. 23.9 видно, что разница в общем коэффициенте KL между дизельным топливом и 10% CPO очень мала.

Рисунок 23.9. Суммарный коэффициент KL пальмового дизельного топлива 60% и дизельного топлива при давлении впрыска 100 и 60 МПа.

Средний коэффициент KL, который можно использовать для оценки концентрации сажи при распылительном сгорании, был рассчитан из общего коэффициента KL, деленного на площадь пламени распылительного горения во всех областях пламени. Результаты показали, что разница среднего коэффициента KL между дизельным двигателем и 10% CPO также очень мала.

Гистограмма температуры и коэффициент KL были рассчитаны путем оценки значения из подсчитанного количества пикселей пламени распыляемого горения и их преобразования в площадь пламени ( ² мм). Температурный интервал и коэффициент KL были выбраны равными 50К и 0,005 а.е. соответственно. Результаты показаны на рис. 23.10.

Рисунок 23.10. Гистограмма температуры пламени и KL-фактора пальмового дизеля 60% и дизельного топлива при давлении впрыска 100 и 60 МПа.

Из температурной гистограммы было обнаружено, что распылительное горение 10% CPO начиналось при более низкой температуре, чем у дизельного топлива.Температура сгорания распылением повысилась ближе к температуре дизельного топлива в середине периода сгорания. Потом к концу горения стало ниже. Однако различия были очень небольшими.

Гистограмма фактора KL для тайской пальмы 10% CPO не имела значительных различий по сравнению с дизельным топливом. Следовательно, можно было сделать вывод, что разница в эмиссии сажи будет очень небольшой.

Система впрыска насос-линия-форсунка

Система нагнетания-форсунка

Магди К. Хаир

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием.Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Реферат : В системах впрыска дизельного топлива насос-линия-форсунка (P-L-N) насос соединен с форсункой через топливопровод высокого давления. В системе P-L-N могут использоваться линейные, распределительные / роторные и блочные насосы впрыска. В «классическом» варианте система управляется механически с помощью специализированных компонентов, таких как регулятор.В более новых версиях ряд параметров контролируется электронным способом. Система P-L-N заменяется другими типами систем впрыска топлива в новых конструкциях двигателей.

Введение

Система насос-линия-форсунка (P-L-N), также называемая системой насос-труба-форсунка, в течение многих десятилетий была доминирующим типом системы впрыска дизельного топлива практически во всех дизельных двигателях. Хотя система P-L-N была вытеснена системами впрыска топлива с общей топливораспределительной рампой и насос-форсунками в новых конструкциях двигателей для рынков с наиболее строгими стандартами выбросов, эта топливная система остается популярной на рынках с менее строгими стандартами выбросов.Из-за ее исторического значения знание системы P-L-N необходимо для понимания принципов и постоянного развития системы впрыска дизельного топлива.

Система впрыска насос-форсунка-форсунка предназначена для создания высокого давления топлива в насосном элементе, передачи импульса давления топлива по линии впрыска высокого давления и последующего распыления этого топлива в цилиндр через форсунку форсунки [ 113] . Было разработано множество конфигураций P-L-N с различным техническим и / или экономическим обоснованием.Большинство систем P-L-N можно разделить на три категории в зависимости от типа нагнетательного насоса:

• Прямоточные насосы
• Насосный агрегат
• Распределительные (роторные) насосы

Рядные насосы , обслуживающие многоцилиндровые двигатели, содержат столько насосных элементов, сколько цилиндров в двигателе. Насос обычно приводится в действие зубчатым колесом от коленчатого вала и расположен в центральном месте относительно двигателя в сборе. Разработчики двигателя и топливной системы стремятся к тому, чтобы расположение насоса было таким, чтобы все линии впрыска были одинаковой длины между насосом впрыска и входом в форсунки.Из-за сильно пульсирующих систем и волн давления, распространяющихся по узким трубам, управление динамикой линии может быть затруднено и может вызвать неустойчивое поведение впрыска в сопло. Пытаясь свести к минимуму сложности, связанные с динамикой линии, дизайнеры стремятся сделать общую длину линии как можно короче. В некоторых случаях кратчайшая из возможных линий может оказаться слишком длинной для эффективной работы встроенного насоса. Это имеет место на крупных морских и стационарных электростанциях, где огромный размер двигателя не позволяет использовать короткие линии впрыска.Примеры применения этого типа включают двигатели DDC / MTU Series 2000 и MTU / DDC Series 4000. В более старых версиях этих двигателей использовались системы насосов для поддержания коротких линий впрыска между насосом и форсункой. Каждый насос-агрегат устанавливается на двигателе в непосредственной близости от обслуживаемого цилиндра и приводится в действие распределительным валом двигателя. Поскольку в системе блочного насоса для каждого цилиндра используется отдельный насос, эта конфигурация фактически находится где-то между P-L-N и системами насос-форсунок; мы обсудим систему блочного насоса в статье «Насос / насос».

Насосные элементы высокого давления, состоящие из комбинации плунжера и цилиндра, изготовлены из высокопрочной инструментальной стали, и между скользящими / вращающимися частями сохраняются очень жесткие допуски. Эта высокоточная обработка требуется для всех механических компонентов системы впрыска, чтобы обеспечить точное дозирование и синхронизацию впрыска в пределах угла поворота коленчатого вала 1 °. Стоимость таких топливных систем довольно высока, и их трудно оправдать, особенно в двигателях небольших легковых автомобилей.Решением этой проблемы является распределительный насос , в котором один центральный насосный элемент используется для создания высокого давления впрыска. Это топливо высокого давления затем вводится в коллекторную головку или распределительный узел, который направляет его в соответствующий инжектор и цилиндр в соответствии с порядком зажигания двигателя. Уменьшение количества насосных элементов для многоцилиндрового дизельного двигателя до одного снижает стоимость дорогих высокоточных деталей насосного элемента и делает его стоимость более подходящей для рынка небольших автомобилей.

В течение нескольких десятилетий в системах впрыска P-L-N использовалось механическое управление. Были разработаны сложные механические устройства, такие как регуляторы и устройства синхронизации, наддува и управления крутящим моментом, для управления скоростью двигателя и рядом других параметров. С конца 1970-х годов система P-L-N была модернизирована в ходе эволюционного процесса, в котором начальные шаги заключались в простом использовании электрических компонентов для воспроизведения функций, которые ранее выполнялись механическими компонентами. Внедрение электроники в промышленность по производству дизельных двигателей шло медленно, в основном из-за отрицательных финансовых последствий, а также из-за сомнений в надежности электроники в тяжелых условиях применения дизельных двигателей.Неуверенность в том, действительно ли электроника потребуется для соответствия нормам по выбросам, помогая при этом поддерживать хорошие характеристики двигателя, еще больше замедлила продвижение к внедрению электроники в тяжелых дизельных топливных системах. Тем не менее, нормы выбросов продолжали становиться все более жесткими, что вынуждали повышать требования к системе впрыска топлива. Более того, первые демонстрации возможностей электроники помогли сосредоточить внимание на этих разработках и направить больше ресурсов на исследовательские работы.Несколько подробное описание «электронизации» линейных и распределительных / роторных насосных систем с особым учетом некоторых из их основных, а также новых функций дается в последнем разделе этой статьи.

###

Система впрыска топлива Common Rail

Система впрыска топлива Common Rail

Ханну Яэскеляйнен, Магди К. Хаир

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : В системе Common Rail топливо подается к форсункам из аккумулятора высокого давления, называемого рампой. Рельс питается от топливного насоса высокого давления. Давление в рампе, а также начало и конец сигнала, активирующего форсунку для каждого цилиндра, контролируются электроникой. Преимущества системы Common Rail включают гибкость в управлении как моментом впрыска, так и скоростью впрыска.

Введение

Достоинства архитектуры системы впрыска Common Rail были признаны с момента разработки дизельного двигателя.Ранние исследователи, в том числе Рудольф Дизель, работали с топливными системами, которые содержали некоторые важные особенности современных систем впрыска дизельного топлива с общей топливной магистралью. Например, в 1913 году патент на систему впрыска Common Rail с механически управляемыми форсунками был выдан компании Vickers Ltd. из Великобритании [2092] . Примерно в то же время в Соединенных Штатах был выдан еще один патент Томасу Гаффу на топливную систему для двигателя с искровым зажиганием с прямым впрыском в цилиндр, использующего электромагнитные клапаны с электрическим приводом.Дозирование топлива производилось путем контроля времени, в течение которого клапаны были открыты [2085] . Идея использования клапана впрыска с электрическим приводом на дизельном двигателе с топливной системой Common Rail была разработана Бруксом Уокером и Гарри Кеннеди в конце 1920-х годов и применена к дизельному двигателю Atlas-Imperial Diesel Engine Company в Калифорнии в начале 1930-х годов. [2184] [2183] [2178] [2182] .

Работа над современными системами впрыска топлива Common Rail была начата в 1960-х годах компанией Societe des Procedes Modernes D’Injection (SOPROMI) [2086] .Однако пройдет еще 2–3 десятилетия, прежде чем регулирующее давление подстегнет дальнейшее развитие и технология станет коммерчески жизнеспособной. Технология SOPROMI была оценена компанией CAV Ltd. в начале 1970-х годов, и было обнаружено, что она дает мало преимуществ по сравнению с существующими системами P-L-N, которые использовались в то время. По-прежнему требовалась значительная работа для повышения точности и производительности соленоидных приводов.

Дальнейшая разработка дизельных систем Common Rail началась в 1980-х годах.К 1985 году Industrieverband Fahrzeugbau (IFA) из бывшей Восточной Германии разработал систему впрыска Common Rail для своего грузовика W50, но прототип так и не поступил в серийное производство, и проект был заброшен через пару лет [2096] . Примерно в то же время General Motors также разрабатывала систему Common Rail для применения в своих легких двигателях IDI [2174] . Однако с отменой их программы по производству легких дизельных двигателей в середине 1980-х годов дальнейшее развитие было остановлено.

Спустя несколько лет, в конце 1980-х — начале 1990-х, производители двигателей начали ряд проектов по развитию, которые позже были приняты производителями оборудования для впрыска топлива:

• Компания Nippondenso доработала систему Common Rail для грузовых автомобилей [2093] [2094] , которую они приобрели у Renault и которая была запущена в производство в 1995 году на грузовиках Hino Rising Ranger.
• В 1993 году Bosch — возможно, из-за некоторого давления со стороны Daimler-Benz — приобрел технологию UNIJET, первоначально разработанную усилиями Fiat и Elasis (дочерняя компания Fiat), для дальнейшего развития и производства [2099] .Система Common Rail для легковых автомобилей Bosch была запущена в производство в 1997 году для автомобилей Alfa Romeo 156 [194] 1998 модельного года и Mercedes-Benz C-класса.
• Вскоре после этого Лукас объявил о контрактах на Common Rail с Ford, Renault и Kia, производство которых начнется в 2000 году.
• В 2003 году Fiat представил систему Common Rail следующего поколения, способную производить 3-5 впрысков / цикл двигателя для двигателя Multijet Euro 4.

Дополнительную информацию об истории систем Common Rail можно найти в литературе [2178] [2940] .

Целью этих программ развития, начатых в конце 1980-х — начале 1990-х годов, была разработка топливной системы для будущего легкового автомобиля с дизельным двигателем. На начальном этапе этих усилий было очевидно, что в будущих дизельных автомобилях будет использоваться система сгорания с прямым впрыском из-за явного преимущества в экономии топлива и удельной мощности по сравнению с преобладающей в то время системой сгорания с непрямым впрыском. Цели разработок включали комфорт вождения, сравнимый с таковым у автомобилей с бензиновым двигателем, соответствие будущим ограничениям выбросов и улучшенную экономию топлива.Рассматривались три группы архитектур топливной системы: (1) распределительный насос с электронным управлением, (2) насос-форсунка с электронным управлением (EUI или насос-форсунка) и (3) система впрыска Common Rail (CR). В то время как усилия по каждому из этих подходов приводят к коммерческим топливным системам для серийных автомобилей, система Common Rail обеспечила ряд преимуществ и в конечном итоге станет доминирующей в качестве основной топливной системы, используемой в легковых автомобилях. Эти преимущества включали:

• Давление топлива не зависит от оборотов двигателя и условий нагрузки. Это позволяет гибко контролировать как количество впрыскиваемого топлива, так и время впрыска, а также обеспечивает лучшее проникновение и перемешивание распылителя даже при низких оборотах двигателя и нагрузках. Эта особенность отличает систему Common Rail от других систем впрыска, в которых давление впрыска увеличивается с увеличением числа оборотов двигателя, как показано на Рисунке 1 [289] . Эта характеристика также позволяет двигателям создавать более высокий крутящий момент на низких оборотах, особенно если используется турбонагнетатель с изменяемой геометрией (VGT).Следует отметить, что хотя системы Common Rail могут работать с максимальным давлением в рампе, поддерживаемым постоянным в широком диапазоне оборотов двигателя и нагрузок, это делается редко. Как обсуждается в другом месте, давление топлива в системах Common Rail можно регулировать в зависимости от частоты вращения двигателя и нагрузки, чтобы оптимизировать выбросы и производительность, обеспечивая при этом долговечность двигателя. Рисунок 1 . Взаимосвязь между давлением впрыска и частотой вращения двигателя в различных системах впрыска
• Понижены требования к пиковому крутящему моменту топливного насоса. По мере развития двигателей с высокоскоростным прямым впрыском (HSDI) большая часть энергии для смешивания воздуха с топливом поступала от импульса распыления топлива, в отличие от вихревых механизмов, используемых в более старых системах сгорания IDI. Только системы впрыска топлива под высоким давлением были способны обеспечить энергию смешивания и хорошую подготовку к распылению, необходимую для низких выбросов ТЧ и УВ. Для выработки энергии, необходимой для впрыска топлива примерно за 1 миллисекунду, обычный распределительный насос должен обеспечивать почти 1 кВт гидравлической мощности за четыре (в 4-цилиндровом двигателе) импульсов длительностью 1 мс на оборот насоса, что создает значительную нагрузку на приводной вал [922] .Одна из причин тенденции к использованию систем Common Rail заключалась в том, чтобы минимизировать требования к максимальному крутящему моменту насоса. В то время как требования к мощности и среднему крутящему моменту для насоса Common Rail были одинаковыми, подача топлива под высоким давлением осуществляется в аккумулятор, и, таким образом, пиковый расход (и максимальный крутящий момент, необходимый для привода насоса) не обязательно должен совпадать с событие впрыска, как в случае с распределительным насосом. Нагнетательный поток насоса может быть распределен на более длительную часть цикла двигателя, чтобы поддерживать более равномерный крутящий момент насоса.
• Улучшено качество шума. Двигатели DI характеризуются более высоким пиковым давлением сгорания и, следовательно, более высоким уровнем шума, чем двигатели IDI. Было обнаружено, что улучшенный шум и низкие выбросы NOx лучше всего достигаются за счет введения пилотного (ых) впрыска (ов). Это было проще всего реализовать в системе Common Rail, которая была способна обеспечивать стабильную подачу небольшого количества пилотного топлива во всем диапазоне нагрузки / скорости двигателя.

###

Системы впрыска топлива — тогда и сейчас

Двигатель внутреннего сгорания существует уже более 150 лет, и за это время основные принципы остались прежними, но исполнение превратилось в прекрасно элегантную систему.

Для того, чтобы двигатель внутреннего сгорания мог выполнять свою работу, ему нужен способ подвода топлива для… сгорания. Однако, как мы уверены, многие из вас знают; это не так просто, как кажется.

Для правильной работы требуется только правильная смесь топлива и воздуха. Раньше двигатели были невероятно неэффективными и неэффективными. Они создали власть. Вот и все.

Автомобили стали настолько неотъемлемой частью нашего образа жизни, что мы полностью на них полагаемся. Настолько, что существуют строгие правила, обеспечивающие максимальную чистоту и эффективность их работы

Знакомьтесь, система впрыска топлива.

Что случилось с карбюратором?

Система впрыска топлива — одно из тех изобретений, которые вызывают вопрос — почему ее не изобрели раньше?

Современная система впрыска топлива работает путем распыления топлива под высоким давлением, смешивая его с чистым воздухом, когда он проходит через впускной коллектор, прежде чем попасть в камеру сгорания каждого цилиндра.

Ключевым элементом современной электронной системы впрыска топлива является слово «электронный».”

В этих современных системах используются компьютер, датчик кислорода, форсунки, топливный насос и регуляторы давления для обеспечения точного смешивания и подачи топлива в камеру сгорания.

Слишком много топлива? Компьютер корректирует время, в течение которого форсунка остается открытой.

Карбюраторы старой закалки не могли этого сделать. Если не было микса — его не было. Это часто приводило к высоким выбросам, плохой экономии топлива, пропускам зажигания в двигателях, сгоревшим клапанам и сокращению срока службы двигателя. Теперь вы знаете, почему каждую весну ломается ваша газонокосилка.

Если соотношение топлива и воздуха в системе впрыска неправильное, компьютер исправляет это. Что делать, если это нельзя исправить? Загорится индикатор проверки двигателя.

Системы впрыска топлива обеспечивают более низкий расход топлива, большую мощность, повышенную надежность и большие возможности в будущем по сравнению с карбюратором.

Итак, системы впрыска топлива идеальны?

Почти.

Степень контроля, которую системы впрыска топлива обеспечивают по сравнению с традиционным карбюратором, неоспорима.У большинства механиков мурашки по спине пробегают мысли о поломке системы впрыска топлива.

Карбюратор — прекрасное произведение инженерной мысли. Вы можете сравнить его с часовым механизмом или крупнокалиберной винтовкой. Система механических компонентов, работающих в гармонии.

Если он перестает работать, его нужно разобрать, очистить от грязи и починить. Идея этого, вероятно, вызывает мурашки по спине у многих из вас, но, по крайней мере, вы можете физически увидеть проблему.Даже если вы не можете исправить это, вы можете определить, что есть проблема, а затем найти того, кто сможет.

Представьте, что ваш ноутбук полностью собран из механических частей — что-то вроде разностной машины. Если он разбился — вы могли бы открыть его и увидеть застрявшую деталь. Если бы вы сейчас открыли свой собственный ноутбук, он, вероятно, выглядел бы одинаково внутри, независимо от того, работает он или нет.

Если перестала работать система впрыска топлива — вам повезет, если вы заметите какие-либо физические признаки поломки.Самым простым решением было бы заменить блок и надеяться, что это решит проблему.

Часто бывает дорого. Опять же, сколько денег вы сэкономили на топливе за эти годы?

Технологии будут только улучшаться. Наши требования становятся все более конкретными, а наши ожидания — выше.

Прекрасным примером является 4-летнее освобождение от обслуживания новых автомобилей.

Мы просто не ожидаем, что новые машины больше выходят из строя. Сегодня общая тенденция технологий заключается в том, что они все больше и больше выбрасываются.’

Когда-то все знали, как что-то исправить. Дети воспитывались на умении менять свечу зажигания.

Это уже не так.

По мере того, как технологии становятся все более и более сложными, растут и наши ожидания. Цены могут быть высокими, но надежность — тоже. Технология становится более модульной. Если что-то сломается — просто замените.

Возможно, дни «возиться» закончились.

MAT FOUNDRY GROUP ЯВЛЯЕТСЯ ВЕДУЩИМ ПРОИЗВОДИТЕЛЕМ СЕРЫХ И ЧУГУННЫХ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ.ЧТОБЫ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О НАС ПРОСМОТРЕТЬ НАШИ ПРОДУКТЫ ИЛИ СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ СЕГОДНЯ

Классификация системы впрыска | Типы систем впрыска

В предыдущей статье мы обсудили основные различия в функциональности системы впрыска топлива и карбюратора, а также основные требования к системе впрыска топлива. Теперь мы собираемся обсудить классификацию системы впрыска.

Классификация системы впрыска

В обычных двигателях с воспламенением от сжатия воздух сжимается в цилиндре во время такта сжатия, в конце такта сжатия топливо впрыскивается в цилиндр с помощью системы впрыска топлива.

Для распыления топлива или достижения необходимого давления внутри цилиндра мы можем использовать механические средства или сам воздух. Следующая классификация системы впрыска основана на этой функции.

1. Система впрыска воздуха
2. Система впрыска твердого вещества

Теперь давайте обсудим более подробно эти системы впрыска.

1. Система впрыска воздуха

В этой системе впрыска топливо впрыскивается в цилиндр с помощью сжатого воздуха.Поэтому для системы впрыска требуется дополнительная система сжатия. Из-за этой дополнительной системы вес двигателя увеличится, что приведет к снижению выходной мощности торможения.

Этот тип системы впрыска топлива в настоящее время используется очень реже из-за громоздкости двигателя. Так как ему нужна дополнительная механическая компрессорная система.

Ниже приведены преимущества системы впрыска воздуха.

• Можно использовать топливо с высокой вязкостью, которое сравнительно дешевле, чем топливо, используемое в системе впрыска твердого вещества.
• Может достигать более высоких средних эффективных давлений (MEP) благодаря хорошему смешиванию топлива с воздухом.

2. Система твердого впрыска

В этой системе впрыска топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр без помощи сжатого воздуха, как в системе впрыска воздуха.

Это также можно назвать системой безвоздушного механического впрыска.

В этой системе впрыска твердых веществ используются различные типы систем впрыска.

1. Отдельный насос и система форсунок
2. Система форсунок
3. Система Common Rail
4. Система распределителя

Основные компоненты системы твердого впрыска

• Топливный бак
• Насос подачи топлива
• Топливный насос
• Регуляторы
• Форсунка
• Топливные фильтры

Ниже приведено схематическое изображение системы твердого впрыска

Система впрыска топлива двигателя CI

2.1 Индивидуальный насос и система форсунок

Ниже приведено схематическое изображение системы отдельных насосов и форсунок

(a) с отдельными насосами (b) с насосами в группе

В этой системе впрыска каждый цилиндр будет снабжен отдельным насосом и система форсунок. Компрессионные насосы высокого давления будут предоставлены для каждого цилиндра, но расположение будет близко к каждому цилиндру, как показано на рис. (А), или они могут быть сгруппированы вместе, как показано на рис. (B). Насос высокого давления будет управляться с помощью механизма CAM.Насос высокого давления создает необходимое давление, чтобы открыть клапан форсунки и впрыснуть топливо в цилиндр. Количество впрыскиваемого в цилиндр топлива зависит от эффективного хода плунжера.

2.2 Система насос-форсунок

Система насос-форсунок

Сопло топливной форсунки и насос будут заключены в один корпус как единое целое, и этот блок будет предоставлен для каждого цилиндра. Будет насос низкого давления, управляемый коромыслом, приводимым в действие плунжером. Количество впрыскиваемого в цилиндр топлива зависит от эффективного хода плунжера.Эта форсунка и насос низкого давления заключены в единый блок, как показано на рисунке выше.

2.3 Система Common Rail

Система Common Rail

Как мы можем видеть схематическое изображение системы Common Rail выше. Он состоит из общего коллектора для всех форсунок. Топливо в коллектор будет подавать насос высокого давления. Высокое давление в коллекторе подает топливо к каждой форсунке каждого цилиндра. В нужное время коромысло-стержневой механизм позволит открыть клапан, чтобы топливо попало в цилиндр через форсунки.

2.4 Распределительная система

Распределительная система

В этой распределенной системе будет насос, который будет выполнять все три операции: нагнетание давления, дозирование и синхронизацию впрыска. Топливо будет отправлено во вращающийся распределитель для впрыска топлива в каждый цилиндр. Равномерное распределение топлива достигается за счет одного дозирующего устройства. Еще одно преимущество — меньшая стоимость системы впрыска.

Заключение

Как мы видим, различные типы систем впрыска, такие как система впрыска воздуха и система впрыска твердых веществ.И дальнейшая классификация в системе твердого впрыска. Если у вас есть какие-либо дополнительные мысли по этой теме, дайте нам знать в разделе комментариев ниже.

Функция впрыска дизельного топлива

Система впрыска топлива лежит в основе дизельного двигателя. Сжимая и впрыскивая топливо, система нагнетает его в воздух, который был сжат до высокого давления в камере сгорания.

В состав системы впрыска дизельного топлива входят:

• ТНВД — нагнетает топливо до высокого давления
• Трубка высокого давления — подает топливо на форсунку
• Форсунка — впрыскивает топливо в цилиндр
• подкачивающий насос — всасывает топливо из топливного бака
• фильтр топливный — фильтрует топливо

Некоторые типы топливных баков также имеют топливный отстойник на дне фильтра для отделения воды от топлива.

Функции системы

Система впрыска дизельного топлива выполняет четыре основные функции:

Подача топлива

Элементы насоса, такие как цилиндр и плунжер, встроены в корпус насоса высокого давления. Топливо сжимается до высокого давления, когда кулачок поднимает плунжер, а затем направляется к форсунке.

Регулировка количества топлива

В дизельных двигателях поступление воздуха практически постоянно, независимо от частоты вращения и нагрузки.Если количество впрыска изменяется в зависимости от частоты вращения двигателя и время впрыска остается постоянным, мощность и расход топлива изменяются. Поскольку мощность двигателя почти пропорциональна количеству впрыска, она регулируется педалью акселератора.

Регулировка момента впрыска

Задержка зажигания — это период времени между моментом впрыска, воспламенения и сгорания топлива и достижением максимального давления сгорания. Поскольку этот период времени практически постоянен, независимо от частоты вращения двигателя, для регулировки и изменения момента впрыска используется таймер, позволяющий достичь оптимального сгорания.

Топливо для распыления

Когда топливо нагнетается нагнетательным насосом и затем распыляется из форсунки, оно полностью смешивается с воздухом, улучшая тем самым воспламенение. Результат — полное сгорание.

Как работает служба впрыска топлива?

Ответ: Обслуживание топливных форсунок необходимо для сохранения работоспособности вашего автомобиля. Топливные форсунки расположены во впускном коллекторе и распыляют топливо через крошечное сопло.В топливной форсунке используется специальная форсунка для распыления топлива в виде тумана вместо сильной струи. Только подумайте о насадке на шланге, который вы используете во дворе. Вы можете изменить способ выхода воды из форсунки. Там могут быть струйный поток, душ, туман и многие другие настройки. Топливная форсунка должна распылять топливо в виде тумана, потому что ваш двигатель легче сгорит. Когда вы нажимаете на педаль газа, дроссельная заслонка вашего автомобиля (которая открывается и пропускает воздух в ваш двигатель) работает вместе с вашими топливными форсунками.Когда дроссельная заслонка открывается, топливная форсунка распыляет топливо для смешивания с воздухом, а затем попадает в цилиндры сгорания двигателя. Топливные форсунки со временем могут загрязняться и забиваться, что приведет к снижению производительности, плохому расходу топлива и даже загрязнению выхлопных газов. Топливная форсунка может засориться вокруг клапана и форсунки. Отверстие на форсунке топливной форсунки очень маленькое; Поскольку форсунка топливной форсунки должна распылять мелкий туман, любое небольшое скопление топлива может повлиять на работу топливной форсунки.Наращивание может состоять из воска, грязи и других отложений углерода. Большая часть накоплений происходит в результате коротких поездок, что означает, что автомобиль обычно едет всего пятнадцать минут; некачественный бензин, не содержащий моющих средств, также вызывает наросты. Моющие средства действительно могут очистить топливную форсунку во время вождения, но многие нефтеперерабатывающие заводы удаляют моющие средства из своего топлива, чтобы продавать газ по более низкой цене. Если топливная форсунка загрязнена или забита, ваш двигатель не будет получать необходимый поток топлива смешиваться с воздухом, что приведет к ухудшению разгона, производительности двигателя и снижению расхода топлива.Обслуживание впрыска топлива можно выполнить, оставив топливную форсунку в автомобиле или вынув ее. Почти всегда обслуживание впрыска топлива можно производить, если топливная форсунка еще находится в автомобиле, если только ее не нужно заменять. Во время полного впрыска топлива выполняется несколько вещей: проверяется давление и объем вашего топливного насоса; ваш регулятор давления проверен; ваша топливная рампа, которая представляет собой трубу, по которой топливо от вашего насоса поступает в топливную форсунку, и экран топливной форсунки промывается; ваши топливные форсунки промываются и очищаются; промывается дроссельная заслонка и воздушные каналы; компьютер вашего двигателя проверяется, чтобы убедиться, что смесь воздух / топливо правильная и все датчики работают.