Продажа квадроциклов, снегоходов и мототехники
second logo
Пн-Чт: 10:00-20:00
Пт-Сб: 10:00-19:00 Вс: выходной

+7 (812) 924 3 942

+7 (911) 924 3 942

Содержание

Инжекторная система питания

На всех современных автомобилях с бензиновыми моторами используется инжекторная система подачи топлива, поскольку она является более совершенной, чем карбюраторная, несмотря на то, что она конструктивно более сложная.

Инжекторный двигатель – не новь, но широкое распространение он получил только после развития электронных технологий. Все потому, что механически организовать управление системой, обладающей высокой точностью работы было очень сложно. Но с появлением микропроцессоров это стало вполне возможно.

Инжекторная система отличается тем, что бензин подается строго заданными порциями принудительно в коллектор (цилиндр).

Устройство ДВС

Основным достоинством, которым обладает инжекторная система питания, является соблюдение оптимальных пропорций составных элементов горючей смеси на разных режимах работы силовой установки. Благодаря этому достигается лучший выход мощности и экономичное потребление бензина.

Устройство системы

Инжекторная система подачи топлива состоит из электронной и механической составляющих. Первая контролирует параметры работы силового агрегата и на их основе подает сигналы для срабатывания исполнительной (механической) части.

К электронной составляющей относится микроконтроллер (электронный блок управления) и большое количество следящих датчиков:

  • лямбда-зонд;
  • положения коленвала;
  • массового расхода воздуха;
  • положения дроссельной заслонки;
  • детонации;
  • температуры ОЖ;
  • давления воздуха во впускном коллекторе.

Датчики системы инжектора

На некоторых авто могут иметься еще несколько дополнительных датчиков. У всех у них одна задача – определять параметры работы силового агрегата и передавать их на ЭБУ

Что касается механической части, то в ее состав входят такие элементы:

  • бак;
  • электрический топливный насос;
  • топливные магистрали;
  • фильтр;
  • регулятор давления;
  • топливная рампа;
  • форсунки.

Простая инжекторная система подачи топлива

Как все работает

Теперь рассмотрим принцип работы инжекторного двигателя отдельно по каждой составляющей. С электронной частью, в целом, все просто. Датчики собирают информацию о скорости вращения коленчатого вала, воздуха (поступившего в цилиндры, а также остаточной его части в отработанных газах), положения дросселя (связанного с педалью акселератора), температуры ОЖ. Эти данные датчики передают постоянно на электронный блок, благодаря чему и достигается высокая точность дозировки бензина.

Поступающую с датчиков информацию ЭБУ сравнивает с данными, внесенными в картах, и уже на основе этого сравнения и ряда расчетов осуществляет управление исполнительной частью.В электронный блок внесены так называемые карты с оптимальными параметрами работы силовой установки (к примеру, на такие условия нужно подать столько-то бензина, на другие – столько-то).

Первый инжекторный двигатель Toyota 1973 года

Чтобы было понятнее, рассмотрим более подробно алгоритм работы электронного блока, но по упрощенной схеме, поскольку в действительности при расчете используется очень большое количество данных. В целом, все это направлено на высчитывание временной длины электрического импульса, который подается на форсунки.

Поскольку схема – упрощенная, то предположим, что электронный блок ведет расчеты только по нескольким параметрам, а именно базовой временной длине импульса и двум коэффициентам – температуры ОЖ и уровне кислорода в выхлопных газах. Для получения результата ЭБУ использует формулу, в которой все имеющиеся данные перемножаются.

Для получения базовой длины импульса, микроконтроллер берет два параметра – скорость вращения коленчатого вала и нагрузку, которая может высчитываться по давлению в коллекторе.

К примеру, обороты двигателя составляют 3000, а нагрузка 4. Микроконтроллер берет эти данные и сравнивает с таблицей, внесенной в карту. В данном случае получаем базовую временную длину импульса 12 миллисекунд.

Но для расчетов нужно также учесть коэффициенты, для чего берутся показания с датчиков температуры ОЖ и лямбда-зонда. К примеру, температура составляется 100 град, а уровень кислорода в отработанных газах составляет 3. ЭБУ берет эти данные и сравнивает с еще несколькими таблицами. Предположим, что температурный коэффициент составляет 0,8, а кислородный – 1,0.

Получив все необходимые данные электронный блок проводит расчет. В нашем случае 12 множиться на 0,8 и на 1,0. В результате получаем, что импульс должен составлять 9,6 миллисекунды.

Описанный алгоритм – очень упрощенный, на деле же при расчетах может учитываться не один десяток параметров и показателей.

Поскольку данные поступают на электронный блок постоянно, то система практически мгновенно реагирует на изменение параметров работы мотора и подстраивается под них, обеспечивая оптимальное смесеобразование.

Стоит отметить, что электронный блок управляет не только подачей топлива, в его задачу входит также регулировка угла зажигания для обеспечения оптимальной работы мотора.

Теперь о механической части. Здесь все очень просто: насос, установленный в баке, закачивает в систему бензин, причем под давлением, чтобы обеспечить принудительную подачу. Давление должно быть определенным, поэтому в схему включен регулятор.

По магистралям бензин подается на рампу, которая соединяет между собой все форсунки. Подающийся от ЭБУ электрический импульс приводит к открытию форсунок, а поскольку бензин находится под давлением, то он через открывшийся канал просто впрыскивается.

Виды и типы инжекторов

Инжекторы бывают двух видов:

  1. С одноточечным впрыском. Такая система является устаревшей и на автомобилях уже не используется. Суть ее в том, что форсунка только одна, установленная во впускном коллекторе. Такая конструкция не обеспечивала равномерного распределения топлива по цилиндрам, поэтому ее работа была сходной с карбюраторной системой.
  2. Многоточечный впрыск. На современных авто используется именно этот тип. Здесь для каждого цилиндра предусмотрена своя форсунка, поэтому такая система отличается высокой точностью дозировки. Устанавливаться форсунки могут как во впускной коллектор, так и в сам цилиндр (инжекторная система непосредственного впрыска).

На многоточечной инжекторной системе подачи топлива может использовать несколько типов впрыска:

  1. Одновременный. В этом типе импульс от ЭБУ поступает сразу на все форсунки, и они открываются вместе. Сейчас такой впрыск не используется.
  2. Парный, он же попарно-параллельный. В этом типе форсунки работают парами. Интересно, что только одна из них подает топливо непосредственно в такте впуска, у второй же такт не совпадает. Но поскольку двигатель – 4-тактный, с клапанной системой газораспределения, то несовпадение впрыска по такту на работоспособность мотора влияния не оказывает.
  3. Фазированный. В этом типе ЭБУ подает сигналы на открытие для каждой форсунки отдельно, поэтому впрыск происходит с совпадением по такту.

Примечательно, что современная инжекторная система подачи топлива может использовать несколько типов впрыска. Так, в обычном режиме используется фазированный впрыск, но в случае перехода на аварийное функционирование (к примеру, один из датчиков отказал), инжекторный двигатель переходит на парный впрыск.

Обратная связь с датчиками

Одним из основных датчиков, на показаниях которого ЭБУ регулирует время открытия форсунок, является лямбда-зонд, установленный в выпускной системе. Этот датчик определяет остаточное (не сгоревшее) количество воздуха в газах.

Эволюция датчика лямбда-зонд от Bosch

Благодаря этому датчику обеспечивается так называемая «обратная связь». Суть ее заключается вот в чем: ЭБУ провел все расчеты и подал импульс на форсунки. Топливо поступило, смешалось с воздухом и сгорело. Образовавшиеся выхлопные газы с не сгоревшими частицами смеси выводится из цилиндров по системе отвода выхлопных газов, в которую установлен лямбда-зонд. На основе его показаний ЭБУ определяет, правильно ли были проведены все расчеты и при надобности вносит корректировки для получения оптимального состава. То есть, на основе уже проведенного этапа подачи и сгорания топлива микроконтроллер делает расчеты для следующего.

Стоит отметить, что в процессе работы силовой установки существуют определенные режимы, при которых показания кислородного датчика будут некорректными, что может нарушить работу мотора или требуется смесь с определенным составом. При таких режимах ЭБУ игнорирует информацию с лямбда-зонда, а сигналы на подачу бензина он отправляет, исходя из заложенной в карты информации.

На разных режимах обратная связь работает так:

  • Запуск мотора. Чтобы двигатель смог завестись, нужна обогащенная горючая смесь с увеличенным процентным содержанием топлива. И электронный блок это обеспечивает, причем для этого он использует заданные данные, и информацию от кислородного датчика он не использует;
  • Прогрев. Чтобы инжекторный двигатель быстрее набрал рабочую температуру ЭБУ устанавливает повышенные обороты мотора. При этом он постоянно контролирует его температуру, и по мере прогрева корректирует состав горючей смеси, постепенно ее обедняя до тех пор, пока состав ее не станет оптимальным. В этом режиме электронный блок продолжает использовать заданные в картах данные, все еще не используя показания лямбда-зонда;
  • Холостой ход. При этом режиме двигатель уже полностью прогрет, а температура выхлопных газов – высокая, поэтому условия для корректной работы лямбда-зонда соблюдаются. ЭБУ уже начинает использовать показания кислородного датчика, что позволяет установить стехиометрический состав смеси. При таком составе обеспечивается наибольший выход мощности силовой установки;
  • Движение с плавным изменением оборотов мотора. Для достижения экономичного расхода топлива при максимальном выходе мощности, нужна смесь со стехиометрическим составом, поэтому при таком режиме ЭБУ регулирует подачу бензина на основе показания лямбда-зонда;
  • Резкое увеличение оборотов. Чтобы инжекторный двигатель нормально отреагировал на такое действие, нужна несколько обогащенная смесь. Чтобы ее обеспечить, ЭБУ использует данные карт, а не показания лямбда-зонда;
  • Торможение мотором. Поскольку этот режим не требует выхода мощности от мотора, то достаточно, чтобы смесь просто не давала остановиться силовой установке, а для этого подойдет и обедненная смесь. Для ее проявления показаний лямбда-зонда не нужно, поэтому ЭБУ их не использует.

Как видно, лямбда-зонд хоть и очень важен для работы системы, но информация с него используется далеко не всегда.

Напоследок отметим, что инжектор хоть и конструктивно сложная система и включает множество элементов, поломка которых сразу же сказывается на функционировании силовой установки, но она обеспечивает более рациональный расход бензина, а также повышает экологичность автомобиля. Поэтому альтернативы этой системе питания пока нет.

Система впрыска топлива бензиновых (инжекторных) и дизельных двигателей

Содержание статьи

В современных автомобилях в бензиновых силовых установках принцип работы системы питания схож с тем, который применяется на дизелях. В этих моторах она разделена на две – впуска и впрыска. Первая обеспечивает подачу воздуха, а вторая – топлива. Но из-за конструктивных и эксплуатационных особенностей функционирование впрыска существенно отличается от применяемого на дизелях.

Отметим, что разница в системах впрыска дизельных и бензиновых моторов все больше стирается. Для получения лучших качеств конструкторы заимствуют конструктивные решения и применяют их на разных видах систем питания.

Устройство и принцип работы инжекторной системы впрыска

Второе название систем впрыска бензиновых моторов – инжекторная. Основная ее особенность заключается в точной дозировке топлива. Достигается это путем использования в конструкции форсунок. Устройство инжекторного впрыска двигателя включает в себя две составляющие – исполнительную и управляющую.

В задачу исполнительной части входит подача бензина и его распыление. Она включает в себя не так уж и много составных элементов:

  1. Бак.
  2. Насос (электрический).
  3. Фильтрующий элемент (тонкой очистки).
  4. Топливопроводы.
  5. Рампа.
  6. Форсунки.

Но это только основные компоненты. Исполнительная составляющая может в себя включать еще ряд дополнительных узлов и деталей – регулятор давления, систему слива излишков бензина, адсорбер.

В задачу указанных элементов входит подготовка топлива и обеспечение его поступления к форсункам, которыми и осуществляется их впрыскивание.

Принцип работы исполнительной составляющей прост. При повороте ключа зажигания (на некоторых моделях – при открытии водительской двери) включается электрический насос, который качает бензин и заполняет им остальные элементы. Топливо проходит очистку и по топливопроводам поступает в рампу, которая соединяет собой форсунки. За счет насоса топливо во всей системе находится под давлением. Но его значение ниже, чем на дизелях.

Открытие форсунок осуществляется за счет электрических импульсов, подаваемых с управляющей части. Эта составляющая системы впрыска топлива состоит из блока управления и целого комплекта следящих устройств – датчиков.

Эти датчики отслеживают показатели и параметры работы – скорость вращения коленчатого вала, количества подаваемого воздуха, температуры ОЖ, положения дросселя. Показания поступают на блок управления (ЭБУ). Он эту информацию сравнивает с данными, занесенными в память, на основе чего определяется длина электрических импульсов, подаваемых на форсунки.

Электроника, используемая в управляющей части системы впрыска топлива, нужна, чтобы высчитать время, на которое должна открыться форсунка при том или ином режиме работы силового агрегата.

Виды инжекторов

Но отметим, что это общая конструкция системы подачи бензинового мотора. Но инжекторов разработано несколько, и каждая из них обладает своими конструктивными и рабочими особенностями.

На автомобилях применяются системы впрыска двигателя:

  • центрального;
  • распределенного;
  • непосредственного.

Центральный впрыск считается первым инжектором. Его особенность заключается в использовании только одной форсунки, которая впрыскивала бензин во впускной коллектор одновременно для всех цилиндров. Изначально он был механическим и никакой электроники в конструкции не использовалось. Если рассмотреть устройство механического инжектора, то она схожа с карбюраторной системой, с единственной разницей, что вместо карбюратора использовалась форсунка с механическим приводом. Со временем центральную подачу сделали электронной.

Сейчас этот тип не используется из-за ряда недостатков, основной из которых — неравномерность распределения топлива по цилиндрам.

Распределенный впрыск на данный момент является самой распространенной системой. Конструкция этого типа инжектора расписана выше. Ее особенность заключается в том, что топливо для каждого цилиндра подает своя форсунка.

В конструкции этого вида форсунки устанавливаются во впускном коллекторе и располагаются рядом с ГБЦ. Распределение топлива по цилиндрам дает возможность обеспечить точную дозировку бензина.

Непосредственный впрыск сейчас является самым совершенным типом подачи бензина. В предыдущих двух типах бензин подавался в проходящий поток воздуха, и смесеобразование начинало осуществляться еще во впускном коллекторе. Этот же инжектора по конструкции копирует дизельную систему впрыска.

В инжекторе с непосредственной подачей распылители форсунок располагаются в камере сгорания. В результате компоненты топливовоздушной смеси здесь запускаются в цилиндры по отдельности, и уже в самой камере они смешиваются.

Особенность работы этого инжектора заключается в том, что для впрыскивания бензина требуется высокие показатели давления топлива. И его создание обеспечивает еще один узел, добавленный в устройство исполнительной части – насос высокого давления.

Системы питания дизельных двигателей

И дизельные системы модернизируются. Если раннее она была механической, то сейчас и дизеля оснащаются электронным управлением. В ней используются те же датчики и блок управления, что и в бензиновом моторе.

Сейчас на автомобилях применяется три типа дизельных впрысков:

  1. С распределительным ТНВД.
  2. Common Rail.
  3. Насос-форсунки.

Как и в бензиновых моторах, конструкция дизельного впрыска состоит из исполнительной и управляющей частей.

Многие элементы исполнительной части те же, что и у инжекторов – бак, топливопроводы, фильтрующие элементы. Но есть и узлы, которые не встречаются на бензиновых моторах – топливоподкачивающий насос, ТНВД, магистрали для транспортировки топлива под высоким давлением.

В механических системах дизелей применялись рядные ТНВД, у которых давление топлива для каждой форсунки создавала своя отдельная плунжерная пара. Такие насосы отличались высокой надежностью, но были громоздкими. Момент впрыска и количество впрыскиваемого дизтоплива регулировалось насосом.

В двигателях, оснащаемых распределительным ТНВД, в конструкции насоса используется только одна плунжерная пара, которая качает топливо для форсунок. Этот узел отличается компактными размерами, но ресурс его ниже, чем рядных. Применяется такая система только на легковом автотранспорте.

Common Rail считается одной из самых эффективных дизельных систем впрыска двигателя. Общая концепция ее во многом позаимствована у инжектора с раздельной подачей.

В таком дизеле моментом начала подачи и количеством топлива «заведует» электронная составляющая. Задача насоса высокого давления — только нагнетание дизтоплива и создание высокого давления. Причем дизтопливо подается не сразу на форсунки, а в рампу, соединяющую форсунки.

Насос-форсунки – еще один тип дизельного впрыска. В этой конструкции ТНВД отсутствует, а плунжерные пары, создающие давление дизтоплива, входят в устройство форсунок. Такое конструктивное решение позволяет создавать самые высокие значения давления топлива среди существующих разновидностей впрыска на дизельных агрегатах.

Напоследок отметим, что здесь приводится информация по видам впрыска двигателей обобщенно. Чтобы разобраться с конструкцией и особенностями указанных типов, их рассматривают по отдельности.

Видео: Управление системой впрыска топлива

Топливная система инжектора автомобиля - устройство и как работает

Топливная система автомобилей с электронным впрыском имеет ряд особенностей по сравнению с карбюраторным двигателем. Расскажем как работает топливная система инжектора, ее основная задача и устройство.

Устройство

Задачей системы подачи топлива является обеспечение подачи необходимого количества топлива в двигатель на всех рабочих режимах. Топливо подается в двигатель форсунками, установленными во впускной трубе. В систему подачи топлива инжектора входят следующие элементы:
  • электробензонасос 5;
  • топливный фильтр 6;
  • топливопроводы — подающий 8 и сливной 7;
  • рампа форсунок с топливными форсунками 9;
  • регулятор давления топлива 4;
  • штуцер контроля давления топлива 1.

Устройство система подачи топлива инжекторного двигателя

Электробензонасос

Электробензонасос конструктивно входит в модуль электробензонасоса, устанавливаемого на инжекторных автомобилях внутри топливного бака. Модуль включает в себя сам насос, датчик указателя уровня топлива, фильтр и завихритель для отделения пузырьков пара. Электробензонасос нагнетает топливо из топливного бака в подающий топливопровод. На инжекторных автомобилях применяется модуль погружного типа, то есть располагается непосредственно в топливном баке и охлаждается за счет бензина. Создаваемое насосом давление топлива значительно больше требуемого для нормальной работы двигателя на любых режимах.

Электробензонасос управляется контроллером системы через отдельное реле. Реле предотвращает подачу топлива при включенном зажигании и неработающем двигателе.


Топливный фильтр

Система топливоподачи предназначена для точной регулировки количества поступающего в двигатель топлива. Грязь в топливе может привести к неустойчивой работе форсунок и регулятора давления, быстрому их износу. Поэтому к чистоте топлива предъявляются особые требования.

В системе топливоподачи предусмотрен фильтр. Основу топливного фильтра составляет бумажный элемент с пористостью около 10 мкм. Интервал замены фильтра зависит от объема фильтра и степени загрязнения топлива.

Топливопроводы

Различают прямой и обратный топливопроводы. Прямой предназначен для топлива, поступающего из модуля электробензонасоса в топливную рампу. Обратный доставляет избыток топлива после регулятора давления обратно в бак.

Топливная рампа


Топливная рампа инжекторного двигателя
Топливо заполняет топливную рампу и равномерно распределяется на все форсунки. На топливной рампе кроме форсунок располагаются регулятор давления топлива и штуцер контроля давления в топливной системе. Размеры и конструктивное исполнение рампы устраняют локальные пульсации давления топлива вследствие резонансов при работе форсунок.

Регулятор давления топлива

Количество впрыскиваемого топлива должно зависеть только от длительности впрыска — времени открытого состояния форсунки. Поэтому разница между давлением топлива в топливной рампе и давлением во впускной трубе (перепад давления на форсунках) должна оставаться постоянной. Для этого служит регулятор давления топлива. Он пропускает обратно в бак излишки топлива.

Электромагнитная форсунка

Основное устройство дозировки топлива. Электромагнитная форсунка имеет клапанную иглу с насаженным магнитным сердечником.


В спокойном состоянии спиральная пружина прижимает клапанную иглу к уплотнительному седлу распылителя и закрывает выходное топливное отверстие. При прохождении электрического тока сердечник с клапанной иглой поднимается (на 60—100 мкм), и топливо впрыскивается через калиброванное отверстие. В зависимости от способа впрыска, частоты вращения и нагрузки двигателя время включения составляет 1,5—18 мс. Зависимость количества прошедшего через форсунку топлива от времени открытия при постоянной разности давлений — важнейший показатель работы форсунки. Не стоит менять форсунки на своем автомобиле на дорогие от иномарки. Как правило, хороших результатов это не дает, более действенный метод это очистка форсунок. Из вышесказанного видим, что форсунка — очень важный компонент системы впрыска. Поэтому она требует к себе большого внимания.

Как работает

Для нормальной работы двигателя необходимо обеспечить поступление в камеру сгорания двигателя топливовоздушной смеси оптимального состава. Смесь приготавливается во впускной трубе при смешивании воздуха и топлива. Контроллер подает на форсунку управляющий импульс, который открывает нормально закрытый клапан форсунки, и топливо под давлением распыляется во впускную трубу перед клапаном.

Поскольку перепад давления топлива поддерживается постоянным, количество подаваемого топлива пропорционально времени, в течение которого форсунки находятся в открытом состоянии. Контроллер поддерживает оптимальное соотношение топливовоздушной смеси путем изменения длительности импульсов. Увеличение длительности импульса впрыска приводит к увеличению количества подаваемого топлива — обогащению смеси. Уменьшение длительности импульса впрыска приводит к уменьшению количества подаваемого топлива, то есть к обеднению.

Наряду с точной дозировкой впрыскиваемой топливной массы имеет важное значение и момент впрыскивания. Поэтому количество форсунок соответствует количеству цилиндров двигателя.

Система питания инжекторного двигателя: характеристика, устройство

Система питания инжекторного двигателя современного автомобиля — это сложнейший «организм», состоящий из датчиков, исполнительных устройств и самого главного — блока управления. Не зря в народе его называют «мозги». Именно блок управления контролирует работу всей системы впрыска топлива.

С его помощью происходит нормальное функционирование двигателя, регулировка угла опережения зажигания, момента впрыска топливовоздушной смеси и многих других параметров.

Описание

За многолетнюю историю автомобилестроения появилось несколько типов впрыска топлива. И конструкции инжекторной системы бензинового двигателя различаются, причём существенно. Дизель достаточно схож в системе впрыска с инжектором.

Но есть огромные отличия в конструкции отдельных механизмов — степень сжатия в дизельном моторе во много раз выше. В целом же первые конструкции инжекторных систем очень сильно были похожи на дизельные.

Центральный впрыск топлива

Моновпрыск — это самый простой механизм. Второе название — центральный впрыск. И он же был первым в истории. Массовое применение получил в США в начале 2 половины ХХ века. Как работает центральный впрыск? Простота — это именно то, что понравилось не только автовладельцам, но и производителям. Конструкция очень схожа с карбюратором, только вместо него применяется форсунка.

Она устанавливается на впускном коллекторе — одна на все цилиндры двигателя, независимо от их общего количества. Топливо поступает в коллектор постоянно, как и воздух. В результате происходит образование топливовоздушной смеси, которая распределяется по цилиндрам.

Плюсы и минусы

Преимущества, которыми обладает центральная система впрыска:

  • простота и дешевизна конструкции;
  • для смены режимов работы достаточно провести регулировку одной форсунки;
  • при смене карбюратора на инжектор (моновпрыск) существенных изменений в систему питания не производится.

К недостаткам относится то, что не выходит достигнуть высоких показаний экологичности. Поэтому на сегодняшний день автомобили с моновпрыском нельзя встретить в продаже и эксплуатации в развитых странах Америки, Европы и Азии. Разве что в странах третьего мира они будут беспрепятственно колесить по дорогам.

И самое большое неудобство — это то, что при выходе из строя форсунки двигатель останавливается и запустить его невозможно.

Распределённый впрыск топливной смеси

В таких системах количество форсунок равно числу цилиндров. Все форсунки находятся на впускном коллекторе, топливовоздушная смесь подаётся при помощи общей для всех топливной рампы. В ней происходит смешивание бензина и воздуха. Режимы работы форсунок:

  1. Фазированный впрыск — самые современные системы работают именно с его использованием. Количество форсунок и цилиндров одинаковое, открытие и закрытие электроклапанов происходит в зависимости от того, какой такт проходит двигатель. Наилучшим режимом работы мотора считается такой, при котором открытие форсунки происходит непосредственно перед началом такта впуска. И двигатель работает устойчиво, и достигается высокая экономия бензина. Преимущества такой топливной системы очевидны.
  2. Одновременный впрыск топливовоздушной смеси — открытие форсунок не зависит от такта. Они все открываются одновременно, несмотря на то, что находятся на впускных коллекторах «своих» цилиндров. Это несколько модернизированный моновпрыск, несмотря на то, что форсунок несколько, управление ими происходит так, будто установлена всего одна. В общем, такие конструкции надёжны и работа их стабильна, но по характеристикам уступают более современным конструкциям.
  3. Попарно-параллельный впрыск топливной смеси немного отличается от предыдущего. Главное отличие — открываются не все форсунки разом, а парами. Одна пара открывается перед впуском, вторая — перед выпуском. Именно так обычно работает впрыск. Из употребления такие системы вышли давно, но, например, если выходит из строя датчик фаз, современные инжекторы переходят в аварийный режим (попарно-параллельный впрыск происходит вместо фазированного, так как без параметров этого датчика работа невозможна).
  4. Системы непосредственного впрыска топлива имеют высокую стоимость, но и надёжность у них завидная. Экономичность и мощность двигателя на высоком уровне, регулировка подачи топливовоздушной смеси максимально точная. Мотор может быстро изменить режим работы. Электромагнитные форсунки устанавливаются в ГБЦ, смесь распыляется непосредственно в камеру сгорания цилиндра (отсюда и название системы).

В конструкции отсутствует впускной коллектор и клапан. Реализация конструкции довольно сложная, так как в ГБЦ на каждый цилиндр есть отверстия под свечи, клапаны (2 или 4, в зависимости от типа мотора). Элементарно не хватает места для установки форсунки.

Изначально такие системы впрыска устанавливались на габаритные и мощные двигатели, на бюджетных их не встретить. И ремонт таких систем выливается в круглую сумму.

Система датчиков инжекторных двигателей

Без этих компонентов работа системы впрыска топлива невозможна. Именно датчики сообщают блоку управления всю информацию, которая необходима для работы исполнительных устройств в нормальном режиме. Неисправности системы питания инжекторного двигателя по большей части вызывают именно датчики, так как они могут неверно производить замеры.

  1. Датчик расхода воздуха устанавливается после воздушного фильтра, так как в конструкции имеется дорогостоящая платиновая нить, которая при попадании мелких посторонних частиц может засоряться, отчего показания окажутся неверными. Датчик считает, какое количество воздуха проходит через него. Понятно, что взвесить воздух не представляется возможным, да и объем его измерить проблематично. Суть работы заключается в том, что внутри пластиковой трубки находится платиновая нить. Она нагревается до рабочей температуры (более 600º, именно это значение закладывается в ЭБУ). Поток воздуха охлаждает нить, блок управления фиксирует температуру и, исходя из этого, вычисляет количество воздуха.
  2. Датчик абсолютного давления необходим для более точного снятия показаний о количестве потребляемого двигателем воздуха. Состоит из 2 камер, одна из которых герметична и внутри у неё вакуум. Вторая камера соединена с впускным коллектором. В последнем при впуске разрежение. Между камерами устанавливается диафрагма с пьезоэлементом, который вырабатывает небольшое напряжение во время изменения давления. Это значение напряжения поступает на вход блока управления.
  3. Датчик положения коленвала располагается рядом со шкивом генератора. Если присмотреться, то можно увидеть, что на шкиве есть зубья, причём они расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. Суммарное число зубьев — 60, оси соседних расположены на расстоянии 6º. Но если присмотреться ещё внимательнее, то можно увидеть, что 2-х не хватает. Этот промежуток необходим, чтобы датчик фиксировал положение коленвала максимально точно. Датчик вырабатывает напряжение, которое тем больше, чем выше частота вращения.
  4. Датчик фаз (распредвала) работает на эффекте Холла. В конструкции есть диск с вырезанным сегментом и катушка. При вращении диска вырабатывается напряжение. Но в момент, когда прорезь находится над чувствительным элементом, напряжение снижается до 0. В этот момент первый цилиндр находится в ВМТ на такте сжатия. Благодаря датчику фаз точно подаётся искра на свечу и открывается своевременно форсунка.
  5. Датчик детонации расположен на блоке ДВС между 2 и 3 цилиндрами (чётко посередине). Работает на пьезоэффекте — при наличии вибрации происходит генерирование напряжения. Чем сильнее вибрация, тем выше уровень сигнала. Блок управления при помощи датчика изменяет угол опережения зажигания.
  6. Датчик дроссельной заслонки представляет собой переменный резистор, на который подаётся напряжение 5 В. В зависимости от того, в каком положении находится заслонка, напряжение уменьшается. Иногда случаются поломки — в начальном положении показания датчика прыгают. Стирается резистивный слой, ремонт невозможен, эффективнее установить новый.
  7. Датчик температуры ОЖ, от него зависит качество воспламенения топливовоздушной смеси. С его помощью не только происходит коррекция угла опережения зажигания, но и включение электровентилятора.
  8. Лямбда-зонд расположен в системе выпуска отработанных газов. В современных системах, которые удовлетворяют последним экологическим стандартам, можно встретить 2 датчика кислорода. Лямбда-зонд отслеживает количество кислорода в выхлопных газах. У него есть внешняя часть и внутренняя. За счёт напыления из драгметалла можно оценить количество кислорода в выхлопных газах. Внешняя часть датчика «дышит» чистым воздухом. Показания передаются на блок управления и сравниваются. Эффективные замеры возможны только при достижении высоких температур (свыше 400º), поэтому часто устанавливают подогреватель, чтобы даже в момент начала работы двигателя не наблюдалось перебоев.

Исполнительные механизмы инжекторных систем

По названию видно, что эти устройства выполняют то, что им скажет блок управления. Все сигналы от датчиков анализируются, сравниваются с топливной картой (огромной схемой работы при тех или иных условиях), после чего подаётся команда на исполнительный механизм. Следующие исполнительные механизмы входят в состав инжекторной системы:

  1. Электрический бензонасос, установленный в баке. Он нагнетает в рампу бензин под давлением около 3,5 Мпа. Вот какое давление в топливной системе должно быть, при нем распыление смеси окажется наиболее качественным. При повышении оборотов коленвала увеличивается расход бензина, нужно его больше нагнетать в рампу, чтобы удерживать давление на уровне. В нижней части насосов устанавливается фильтр, который нужно менять хотя бы раз в 30000 км пробега.
  2. Электромагнитные форсунки устанавливаются в рампе и предназначены для подачи топливовоздушной смеси в камеры сгорания. Чем дольше открыт клапан форсунки, тем больше смеси поступит в камеру сгорания — именно такой принцип дозирования лежит в основе.
  3. Дроссельный механизм приводится в движение педалью из салона. Но в последние годы набирает популярность электронная педаль газа. Это означает, что вместо тросика используется потенциометр на педали и небольшой электродвигатель на дроссельной заслонке.
  4. Регулятор холостого хода предназначен для контроля количества воздуха, поступающего в топливную рампу при полностью закрытой дроссельной заслонке. На карбюраторных моторах аналогичную функцию выполняет «подсос». Несмотря на то, что топливная система отличается, суть работы остаётся той же — подача смеси и её сгорание.
  5. Модуль зажигания — короб, в котором находится 4 высоковольтные катушки. Хорошая конструкция, но крайне ненадёжная — высоковольтные провода имеют свойство портиться. Намного эффективнее окажется использование для каждой свечи отдельной катушки, выполненной в виде наконечника.

Работа двигателя с инжекторной системой впрыска

А теперь можно рассмотреть и принцип работы системы питания инжекторного двигателя. При включении зажигания происходит переход в рабочий режим всех механизмов и устройств. Первым делом насос нагнетает бензин в рампу до минимального давления, которого хватит для запуска.

А дальше все ждут, когда провернётся коленвал, и с его датчика пойдёт сигнал на блок управления о положении поршней в цилиндрах. Одновременно с этим датчик фаз выдаёт сигнал о том, какой такт совершается. После анализа данных блок управления даёт команду на форсунки (в зависимости от того, в каком цилиндре происходит впуск).

При вращении коленвала постоянно снимаются данные с датчиков и, исходя из них, происходит открывание нужных электромагнитных форсунок на определённый промежуток времени. Смесь воспламеняется, отработанные газы выходят через выпускной коллектор. По тому, какое содержание кислорода в них, можно судить о качестве сгорания топлива.

Если содержание кислорода большое, то смесь сгорает не до конца. Блок управления производит корректировку угла опережения зажигания, чтобы добиться наилучших показаний.

Но вот во время прогрева некоторые датчики не влияют на работу системы управления. Это датчики расхода воздуха, детонации и абсолютного давления. При достижении рабочей температуры включаются они в работу. Причина — во время прогрева невозможно соблюсти все условия, в частности, соотношение бензина и воздуха. Уровень СО в выхлопных газах тоже будет зашкаливать, поэтому контроль всех этих параметров не следует производить.

виды, устройство, принцип работы, фото, промывка

Инжектор – это своеобразная система, которая предназначена для переправки топлива в цилиндры автомобиля. Для этого используются форсунки, которые получают электронный сигнал от блока управления автомобиля. Стоит отметить, что подача топлива осуществляется исключительно точечным методом. Инжекторная система на сегодняшний день считается достаточно распространенной. Подобные конструкции представляют собой значительно более модифицированные версии карбюратора.

Стоит отметить, что первая подобная система была разработана еще в конце 19 века. А вот внедрение в само автомобилестроение произошло только во второй половине 20 века. Дело в том, что специалисты считали данный механизм слишком сложным и неоправданно дорогим.

На сегодняшний день все современные двигатели, оснащённые инжекторными системами подачи топлива, работающие по точечной поточечной подачи топлива в цилиндры, производится со специальными электронными блоками управления. Альтернативой ему может быть контроллер или система управления двигателем. Но, в любом случае, все эти приборы относятся к компьютерным. Именно они обеспечивают инжекторную систему должной информацией, на основании которой она может работать, корректировать дозу подачи топлива, частоту впрыска и другое.

Когда появился инжектор

Карбюратор, судя по всему, уже смешал отведенное ему количество топлива с воздухом в XX веке и его время стремительно подходит к концу. Несмотря на то что инжекторная система подачи топлива появилась гораздо раньше, чем карбюратор, она только начинает обживаться под капотами автомобилей. Своим происхождением впрыск обязан итальянскому физику и изобретателю Джованни Вентури, который изобрел форсунку с переменным сечением и скромненько назвал ее Труба Вентури.

Использовать ее в автомобилях начали ребята из гаража Леона Левассора. Что-то наподобие современного впрыска они ставили на свои автомобили еще в 1902 году. После этого автомобильные системы питания метались в поисках лучшего устройства, а инжектор нашел себе применение в авиационных двигателях. К концу 40-х годов все военные истребители поголовно пользовались инжекторной системой питания до тех пор, пока военная авиация не перешла на реактивную тягу.

Основные преимущества инжекторной системы

Современные специалисты отмечают сразу несколько преимуществ подобных видов систем подачи топлива. А именно:

  1. Удалось достигнуть значительного снижения расхода топлива. Это стало возможным благодаря четкому контролю подачи топлива.
  2. Подобная система способствует повышению мощности. Для сравнения карбюраторные двигатели внутреннего сгорания имеют мощность на среднем на 10% меньше нежели идентичные инжекторные.
  3. Автоматизированная система впрыска. Стоит помнить, что в карбюраторных автомобилях функцию регулировки выполняет подсос и регулировочные винты. В данном же случае водителю не придется тратить время, и система все сделаем за него.

Разнообразие инжекторных систем

В современности существует два вида инжекторов. Первый относится к системам моновпрыска. В данном случае одна форсунка осуществляет подачу топлива в коллектор на все цилиндры. Среди автомобилистов подобная система более известна, как электронный карбюратор. Однако, современные производители уже отошли от данной технологии, и встретить подобную систему можно только в старых моделях.

Вторая система подразумевает распределённый впрыск, то есть многоточечный впрыск. В данном случае устанавливается отдельная форсунка во впускном тракте каждого цилиндра и каждая из них осуществляет подачу определённого объёма топлива в камеру сгорания.

По способу распределения впрыска подобные системы делятся на:

  1. Одновременную. Система встречается очень редко, но всё же имеет место быть. Ее особенностью является то, что всего за один оборот коленчатого вала абсолютно все форсунки отрабатывают в одно и тоже время.
  2. Попарную параллельную. В данном случае форсунки работают по парам. Другими словами, за один оборот коленчатого вала только одна пара форсунок работает.
  3. Последовательную. Данный вид распределения впрыска является самым распространенным. Особенностью является то, что за один оборот вала каждая форсунка по разу открывается перед тактом впуска. При этом регулировка происходит отдельно.

Отрицательные характеристики систем

Несмотря на огромный перечень положительных характеристик, данный механизм, как и многие другие, имеет и свою темную сторону. К минусам данной конструкции относятся:

  • довольно большая стоимость ремонта;
  • высокая стоимость комплектующих;
  • маленькая вероятность возможности ремонта;
  • большие требования к качеству топлива;
  • определить неисправность может только профессионал;
  • диагностика стоит достаточно дорого;
  • для ремонта нужно иметь специальное оборудование.

Стоит отметить, что инжекторный тип впрыска топлива со временем может приводить к тому, что впускной клапан закоксовывается. Это происходит из-за того, что он просто не омывается топливом, которое, в некотором роде, его очищает.

Устройство системы

Инжекторная система подачи топлива состоит из электронной и механической составляющих. Первая контролирует параметры работы силового агрегата и на их основе подает сигналы для срабатывания исполнительной (механической) части.

К электронной составляющей относится микроконтроллер (электронный блок управления) и большое количество следящих датчиков:

  • лямбда-зонд;
  • положения коленвала;
  • массового расхода воздуха;
  • положения дроссельной заслонки;
  • детонации;
  • температуры ОЖ;
  • давления воздуха во впускном коллекторе.

Датчики системы инжектора

На некоторых авто могут иметься еще несколько дополнительных датчиков. У всех у них одна задача – определять параметры работы силового агрегата и передавать их на ЭБУ

Что касается механической части, то в ее состав входят такие элементы:

  • бак;
  • электрический топливный насос;
  • топливные магистрали;
  • фильтр;
  • регулятор давления;
  • топливная рампа;
  • форсунки.

Простая инжекторная система подачи топлива

Как все работает

Теперь рассмотрим принцип работы инжекторного двигателя отдельно по каждой составляющей. С электронной частью, в целом, все просто. Датчики собирают информацию о скорости вращения коленчатого вала, воздуха (поступившего в цилиндры, а также остаточной его части в отработанных газах), положения дросселя (связанного с педалью акселератора), температуры ОЖ. Эти данные датчики передают постоянно на электронный блок, благодаря чему и достигается высокая точность дозировки бензина.

Поступающую с датчиков информацию ЭБУ сравнивает с данными, внесенными в картах, и уже на основе этого сравнения и ряда расчетов осуществляет управление исполнительной частью.В электронный блок внесены так называемые карты с оптимальными параметрами работы силовой установки (к примеру, на такие условия нужно подать столько-то бензина, на другие – столько-то).

Первый инжекторный двигатель Toyota 1973 года

Чтобы было понятнее, рассмотрим более подробно алгоритм работы электронного блока, но по упрощенной схеме, поскольку в действительности при расчете используется очень большое количество данных. В целом, все это направлено на высчитывание временной длины электрического импульса, который подается на форсунки.

Поскольку схема – упрощенная, то предположим, что электронный блок ведет расчеты только по нескольким параметрам, а именно базовой временной длине импульса и двум коэффициентам – температуры ОЖ и уровне кислорода в выхлопных газах. Для получения результата ЭБУ использует формулу, в которой все имеющиеся данные перемножаются.

Для получения базовой длины импульса, микроконтроллер берет два параметра – скорость вращения коленчатого вала и нагрузку, которая может высчитываться по давлению в коллекторе.

К примеру, обороты двигателя составляют 3000, а нагрузка 4. Микроконтроллер берет эти данные и сравнивает с таблицей, внесенной в карту. В данном случае получаем базовую временную длину импульса 12 миллисекунд.

Но для расчетов нужно также учесть коэффициенты, для чего берутся показания с датчиков температуры ОЖ и лямбда-зонда. К примеру, температура составляется 100 град, а уровень кислорода в отработанных газах составляет 3. ЭБУ берет эти данные и сравнивает с еще несколькими таблицами. Предположим, что температурный коэффициент составляет 0,8, а кислородный – 1,0.

Получив все необходимые данные электронный блок проводит расчет. В нашем случае 12 множиться на 0,8 и на 1,0. В результате получаем, что импульс должен составлять 9,6 миллисекунды.

Описанный алгоритм – очень упрощенный, на деле же при расчетах может учитываться не один десяток параметров и показателей.

Поскольку данные поступают на электронный блок постоянно, то система практически мгновенно реагирует на изменение параметров работы мотора и подстраивается под них, обеспечивая оптимальное смесеобразование.

Стоит отметить, что электронный блок управляет не только подачей топлива, в его задачу входит также регулировка угла зажигания для обеспечения оптимальной работы мотора.

Теперь о механической части. Здесь все очень просто: насос, установленный в баке, закачивает в систему бензин, причем под давлением, чтобы обеспечить принудительную подачу. Давление должно быть определенным, поэтому в схему включен регулятор.

По магистралям бензин подается на рампу, которая соединяет между собой все форсунки. Подающийся от ЭБУ электрический импульс приводит к открытию форсунок, а поскольку бензин находится под давлением, то он через открывшийся канал просто впрыскивается.

Почему инжектор лучше карбюратора?

Помнится, еще относительно недавно автомобили с инжекторной системой подачи топлива вызывали недоверие. Пожалуй, единственное логическое объяснение этому – сложность ее конструкции, из-за чего на первых порах возникали проблемы с ремонтом. В отличие от карбюратора, впрыск топлива в инжекторе не нужно регулировать, поскольку это возложено на электронную систему управления. Помимо этого, машина с инжекторным агрегатом потребляет меньше топлива, а мощность ее мотора значительно выше. Плюс ко всему — значительное снижение вредных соединение в выхлопе авто, ввиду лучшего сгорания топливной смеси, которое возможно благодаря ее правильной и дозированной подаче.

Типы инжекторов

 1. Система центральной подачи топлива (моновпрыск), представлен одной форсункой, через которую топливная смесь поступает в коллектор, а с него уже распределяется по всем цилиндрам. Самый простой тип, который сегодня уже практически не применяется.

 2. Система распределенной топливоподачи (многоточечный впрыск). Здесь уже через отдельные форсунки осуществляется впрыск топлива в цилиндры, то есть количество форсунок соответствует количеству цилиндров.

Многоточечная система впрыска бывает:

— Одновременного типа, когда все форсунки открываются, и впрыск топлива осуществляется в течение одного полного оборота коленвала. Практически не встречается.

— Попарно-параллельного типа, когда топливовпрыск ведется через парные форсунки, цикл работы которых определяется одним вращением коленвала. Также используется редко, однако, может быть встречаться из-за поломки датчика при последовательном типе топливоподачи.

— С последовательным (фазированным) впрыском топлива, в которой за одно вращение коленвала происходит открытие каждой из форсунок для впрыска топлива. Наиболее распространенная и совершенная система топливовпрыска, которая позволяет подать рабочую смесь непосредственной в цилиндр, при этом длительность ее подачи и дозировка рассчитываются максимально точно. Стоит отметить, что рабочее давление системы может возрастать до 200 атм.

Однако есть и ряд своих недостатков, к которым можно отнести наличие множества дорогостоящих элементов, причем некоторые из них, абсолютно неремонтопригодны. Также, в инжекторах с системой последовательного топливовпрыска очень часто закоксовываются клапана впуска, из-за того, что они практически не омываются, следовательно, и не очищаются топливной смесью.

Виды систем впрыска бензиновых двигателей

Впрыск может быть:

  • центральным (ДВС с карбюраторами, наддроссельный впрыск),
  • распределённый или коллекторный (осуществляется отдельной форсункой в каждый цилиндр 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)

Решения с карбюраторами

Дольше всего человечество знакомо с подачей топлива посредством карбюратора. И не потому, что такие решения лучшие, а потому что они – первые. И множество лет – единственно доступные. Карбюратор был неотъемлемой частью топливной системы на около 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 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 принципе втягивания топлива в поток воздуха, проходящего через карбюратор. Всё это возможно за счет сужения воздушного канала и разрежения воздуха.

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

Как работает устройство?

  1. Топливо из бака забирает 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, обусловленные низкими динамическими качествами.
  • Прямая зависимость от положения двигателя.
  • Выброс в окружающую среду большого количества вредных веществ (несоответствие нормативам эмиссии газообразных вредных выбросов в атмосферу).

Особенности системы впрыска

Основным преимуществом системы впрыска считают точную дозировку топлива, необходимую для оптимальной работы двигателя в определенный момент и под определенной нагрузкой. Этого позволила добиться только электронная система управления. Старые инжекторные системы имели механическое управление и подавали бензин по средним потребностям мотора. Современный инжектор способен точно вычислить сколько топлива необходимо и в какой момент его нужно подать. Синхронизация системы питания с зажиганием позволяет оперативно менять как угол опережения подачи искры, так и момент подачи бензина, поэтому теоретически, инжекторные системы должны быть эффективнее и экономичнее карбюраторных.

Диагностика инжекторных систем

Действительно, с применением электроники и распределенной системы впрыска моторы стали немного экономичнее, но против физики не попрешь, и без нужного количества бензина камера сгорания просто не выдаст ту энергию, которая необходима. С усложнением систем впрыска стали появляться новые проблемы, особенно на дешевых машинах, поскольку система впрыска очень требовательна к материалам топливной аппаратуры и особенно, к качеству топлива. Это вообще больной вопрос для всех инжекторов. Количество серы в отечественном бензине не укладывается ни в какие нормы, поэтому даже на недорогих системах впрыска очень часто требуется вмешательство механика.

Неисправности системы впрыска проявляются по-разному, но методы диагностики на современных СТО позволяют довольно точно определить нерабочий элемент. Чаще всего, это страдают от топлива насосы и форсунки. Определить неисправность просто, для этого даже не нужно ехать в сервис:

  • тяжелый пуск;
  • высокий расход;
  • провалы в работе на средних оборотах и отсутствие холостых;
  • сбои в переходных режимах.

Все это свидетельствует о недостаточном количестве бензина в камере сгорания. Насосы, как правило, не ремонтируют, по крайней мере, на официальных сервисах, а форсунки приходится мыть и прочищать.

Принцип действия системы непосредственного впрыска

Система непосредственного впрыска в результате работы обеспечивает несколько видов смесеобразования:

  • послойное ;
  • стехиометрическое гомогенное ;
  • гомогенное.

Многообразие в смесеобразовании определяет высокую эффективность использования топлива (экономия, качество образования смеси, ее полное сгорание, увеличение мощности, уменьшение вредных выбросов) на всех режимах работы двигателя.

Послойное смесеобразование используется при работе двигателя на малых и средних оборотах и нагрузках. Стехиометрическое (другое наименование – легковоспламеняемое) гомогенное (другое наименование – однородное) смесеобразование применяется при высоких оборотах двигателя и больших нагрузках. На бедной гомогенной смеси двигатель работает в промежуточных режимах.

При послойном смесеобразовании дроссельная заслонка почти полностью открыта, впускные заслонки закрыты. Воздух поступает в камеры сгорания с большой скоростью, с образованием воздушного вихря. Впрыск топлива производится в зону свечи зажигания в конце такта сжатия. За непродолжительное время до воспламенения в районе свечи зажигания образуется топливно-воздушная смесь с коэффициентом избытка воздуха от 1,5 до 3. При воспламенении смеси вокруг нее остается достаточно много чистого воздуха, выступающего в роли теплоизолятора.

Рабочий процесс поддерживается движением воздуха в цилиндрах. В зависимости от нагрузочного и скоростного режимов регулируется интенсивность движения воздуха, при этом, обеспечивается создание гомогенной или послойной смеси.

Гомогенное стехиометрическое смесеобразование происходит при открытых впускных заслонках, дроссельная заслонка при этом открывается в соответствии с положением педали газа. Впрыск топлива производится на такте впуска, что способствует образованию однородной смеси. Коэффициент избытка воздуха составляет 1. Смесь воспламеняется и эффективно сгорает во всем объеме камеры сгорания.

Бедная гомогенная смесь образуется при максимально открытой дроссельной заслонке и закрытыми впускными заслонками. При этом создается интенсивное движение воздуха в цилиндрах. Впрыск топлива производится на такте впуска. Коэффициент избытка воздуха поддерживается системой управления двигателем на уровне 1,5. При необходимости в состав смеси добавляются отработавшие газы из выпускной системы, содержание которых может доходить до 25%.

Промывка инжекторной системы

Есть несколько способов очистки инжекторной системы. Если двигатель находится еще не в критическом состоянии, тогда может помочь промывка при помощи топливных присадок. Они растворяют отложения в насосе, топливопроводе, а главное, в форсунках, и в некоторой степени чистят систему от грязи и шлаков. не всегда это удается и не всегда это безопасно для двигателя, поэтому наиболее эффективным способом прочистки форсунок считают ультразвуковые ванны. Это не механический способ очистки и процесс проходит довольно эффективно.

Инжекторная система подачи топлива продолжает совершенствоваться, полностью вытесняя карбюраторы. Системы вполне работоспособны, только для того, чтобы избежать лишних проблем с очисткой и регулировками, стоит следить за качеством топлива ровно настолько, насколько это позволяют наши нефтеперерабатывающие комбинаты. Чистого всем бензина, и удачи в дороге!

Обратная связь с датчиками

Одним из основных датчиков, на показаниях которого ЭБУ регулирует время открытия форсунок, является лямбда-зонд, установленный в выпускной системе. Этот датчик определяет остаточное (не сгоревшее) количество воздуха в газах.

Благодаря этому датчику обеспечивается так называемая «обратная связь». Суть ее заключается вот в чем: ЭБУ провел все расчеты и подал импульс на форсунки. Топливо поступило, смешалось с воздухом и сгорело. Образовавшиеся выхлопные газы с не сгоревшими частицами смеси выводится из цилиндров по системе отвода выхлопных газов, в которую установлен лямбда-зонд. На основе его показаний ЭБУ определяет, правильно ли были проведены все расчеты и при надобности вносит корректировки для получения оптимального состава. То есть, на основе уже проведенного этапа подачи и сгорания топлива микроконтроллер делает расчеты для следующего.

Стоит отметить, что в процессе работы силовой установки существуют определенные режимы, при которых показания кислородного датчика будут некорректными, что может нарушить работу мотора или требуется смесь с определенным составом. При таких режимах ЭБУ игнорирует информацию с лямбда-зонда, а сигналы на подачу бензина он отправляет, исходя из заложенной в карты информации.

На разных режимах обратная связь работает так:

  • Запуск мотора. Чтобы двигатель смог завестись, нужна обогащенная горючая смесь с увеличенным процентным содержанием топлива. И электронный блок это обеспечивает, причем для этого он использует заданные данные, и информацию от кислородного датчика он не использует;
  • Прогрев. Чтобы инжекторный двигатель быстрее набрал рабочую температуру ЭБУ устанавливает повышенные обороты мотора. При этом он постоянно контролирует его температуру, и по мере прогрева корректирует состав горючей смеси, постепенно ее обедняя до тех пор, пока состав ее не станет оптимальным. В этом режиме электронный блок продолжает использовать заданные в картах данные, все еще не используя показания лямбда-зонда;
  • Холостой ход. При этом режиме двигатель уже полностью прогрет, а температура выхлопных газов – высокая, поэтому условия для корректной работы лямбда-зонда соблюдаются. ЭБУ уже начинает использовать показания кислородного датчика, что позволяет установить стехиометрический состав смеси. При таком составе обеспечивается наибольший выход мощности силовой установки;
  • Движение с плавным изменением оборотов мотора. Для достижения экономичного расхода топлива при максимальном выходе мощности, нужна смесь со стехиометрическим составом, поэтому при таком режиме ЭБУ регулирует подачу бензина на основе показания лямбда-зонда;
  • Резкое увеличение оборотов. Чтобы инжекторный двигатель нормально отреагировал на такое действие, нужна несколько обогащенная смесь. Чтобы ее обеспечить, ЭБУ использует данные карт, а не показания лямбда-зонда;
  • Торможение мотором. Поскольку этот режим не требует выхода мощности от мотора, то достаточно, чтобы смесь просто не давала остановиться силовой установке, а для этого подойдет и обедненная смесь. Для ее проявления показаний лямбда-зонда не нужно, поэтому ЭБУ их не использует.

Как видно, лямбда-зонд хоть и очень важен для работы системы, но информация с него используется далеко не всегда.

Система датчиков инжекторных двигателей

Без этих компонентов работа системы впрыска топлива невозможна. Именно датчики сообщают блоку управления всю информацию, которая необходима для работы исполнительных устройств в нормальном режиме. Неисправности системы питания инжекторного двигателя по большей части вызывают именно датчики, так как они могут неверно производить замеры.

  1. Датчик расхода воздуха устанавливается после воздушного фильтра, так как в конструкции имеется дорогостоящая платиновая нить, которая при попадании мелких посторонних частиц может засоряться, отчего показания окажутся неверными. Датчик считает, какое количество воздуха проходит через него. Понятно, что взвесить воздух не представляется возможным, да и объем его измерить проблематично. Суть работы заключается в том, что внутри пластиковой трубки находится платиновая нить. Она нагревается до рабочей температуры (более 600º, именно это значение закладывается в ЭБУ). Поток воздуха охлаждает нить, блок управления фиксирует температуру и, исходя из этого, вычисляет количество воздуха.
  2. Датчик абсолютного давления необходим для более точного снятия показаний о количестве потребляемого двигателем воздуха. Состоит из 2 камер, одна из которых герметична и внутри у неё вакуум. Вторая камера соединена с впускным коллектором. В последнем при впуске разрежение. Между камерами устанавливается диафрагма с пьезоэлементом, который вырабатывает небольшое напряжение во время изменения давления. Это значение напряжения поступает на вход блока управления.
  3. Датчик положения коленвала располагается рядом со шкивом генератора. Если присмотреться, то можно увидеть, что на шкиве есть зубья, причём они расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. Суммарное число зубьев — 60, оси соседних расположены на расстоянии 6º. Но если присмотреться ещё внимательнее, то можно увидеть, что 2-х не хватает. Этот промежуток необходим, чтобы датчик фиксировал положение коленвала максимально точно. Датчик вырабатывает напряжение, которое тем больше, чем выше частота вращения.
  4. Датчик фаз (распредвала) работает на эффекте Холла. В конструкции есть диск с вырезанным сегментом и катушка. При вращении диска вырабатывается напряжение. Но в момент, когда прорезь находится над чувствительным элементом, напряжение снижается до 0. В этот момент первый цилиндр находится в ВМТ на такте сжатия. Благодаря датчику фаз точно подаётся искра на свечу и открывается своевременно форсунка.
  5. Датчик детонации расположен на блоке ДВС между 2 и 3 цилиндрами (чётко посередине). Работает на пьезоэффекте — при наличии вибрации происходит генерирование напряжения. Чем сильнее вибрация, тем выше уровень сигнала. Блок управления при помощи датчика изменяет угол опережения зажигания.
  6. Датчик дроссельной заслонки представляет собой переменный резистор, на который подаётся напряжение 5 В. В зависимости от того, в каком положении находится заслонка, напряжение уменьшается. Иногда случаются поломки — в начальном положении показания датчика прыгают. Стирается резистивный слой, ремонт невозможен, эффективнее установить новый.
  7. Датчик температуры ОЖ, от него зависит качество воспламенения топливовоздушной смеси. С его помощью не только происходит коррекция угла опережения зажигания, но и включение электровентилятора.
  8. Лямбда-зонд расположен в системе выпуска отработанных газов. В современных системах, которые удовлетворяют последним экологическим стандартам, можно встретить 2 датчика кислорода. Лямбда-зонд отслеживает количество кислорода в выхлопных газах. У него есть внешняя часть и внутренняя. За счёт напыления из драгметалла можно оценить количество кислорода в выхлопных газах. Внешняя часть датчика «дышит» чистым воздухом. Показания передаются на блок управления и сравниваются. Эффективные замеры возможны только при достижении высоких температур (свыше 400º), поэтому часто устанавливают подогреватель, чтобы даже в момент начала работы двигателя не наблюдалось перебоев.

Исполнительные механизмы инжекторных систем

По названию видно, что эти устройства выполняют то, что им скажет блок управления. Все сигналы от датчиков анализируются, сравниваются с топливной картой (огромной схемой работы при тех или иных условиях), после чего подаётся команда на исполнительный механизм. Следующие исполнительные механизмы входят в состав инжекторной системы:

  1. Электрический бензонасос, установленный в баке. Он нагнетает в рампу бензин под давлением около 3,5 Мпа. Вот какое давление в топливной системе должно быть, при нем распыление смеси окажется наиболее качественным. При повышении оборотов коленвала увеличивается расход бензина, нужно его больше нагнетать в рампу, чтобы удерживать давление на уровне. В нижней части насосов устанавливается фильтр, который нужно менять хотя бы раз в 30000 км пробега.
  2. Электромагнитные форсунки устанавливаются в рампе и предназначены для подачи топливовоздушной смеси в камеры сгорания. Чем дольше открыт клапан форсунки, тем больше смеси поступит в камеру сгорания — именно такой принцип дозирования лежит в основе.
  3. Дроссельный механизм приводится в движение педалью из салона. Но в последние годы набирает популярность электронная педаль газа. Это означает, что вместо тросика используется потенциометр на педали и небольшой электродвигатель на дроссельной заслонке.
  4. Регулятор холостого хода предназначен для контроля количества воздуха, поступающего в топливную рампу при полностью закрытой дроссельной заслонке. На карбюраторных моторах аналогичную функцию выполняет «подсос». Несмотря на то, что топливная система отличается, суть работы остаётся той же — подача смеси и её сгорание.
  5. Модуль зажигания — короб, в котором находится 4 высоковольтные катушки. Хорошая конструкция, но крайне ненадёжная — высоковольтные провода имеют свойство портиться. Намного эффективнее окажется использование для каждой свечи отдельной катушки, выполненной в виде наконечника.

Работа двигателя с инжекторной системой впрыска

А теперь можно рассмотреть и принцип работы системы питания инжекторного двигателя. При включении зажигания происходит переход в рабочий режим всех механизмов и устройств. Первым делом насос нагнетает бензин в рампу до минимального давления, которого хватит для запуска.

А дальше все ждут, когда провернётся коленвал, и с его датчика пойдёт сигнал на блок управления о положении поршней в цилиндрах. Одновременно с этим датчик фаз выдаёт сигнал о том, какой такт совершается. После анализа данных блок управления даёт команду на форсунки (в зависимости от того, в каком цилиндре происходит впуск).

При вращении коленвала постоянно снимаются данные с датчиков и, исходя из них, происходит открывание нужных электромагнитных форсунок на определённый промежуток времени. Смесь воспламеняется, отработанные газы выходят через выпускной коллектор. По тому, какое содержание кислорода в них, можно судить о качестве сгорания топлива.

Если содержание кислорода большое, то смесь сгорает не до конца. Блок управления производит корректировку угла опережения зажигания, чтобы добиться наилучших показаний.

Но вот во время прогрева некоторые датчики не влияют на работу системы управления. Это датчики расхода воздуха, детонации и абсолютного давления. При достижении рабочей температуры включаются они в работу. Причина — во время прогрева невозможно соблюсти все условия, в частности, соотношение бензина и воздуха. Уровень СО в выхлопных газах тоже будет зашкаливать, поэтому контроль всех этих параметров не следует производить.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

  • Лада Х Рей Кросс 2020: комплектации,цена,фото,характеристики,описание,обзор
  • Устройство и принцип работы синхронизатора КПП
  • Трезвая жена «дунула в трубку». Алкотестер показал наличие алкоголя. Как быть?
  • Правовая поддержка автомобилистов
  • Audi TT RS 2017: обзор,технические характеристики,салон,дизайн,фото,видео.
  • Лучшие автомобильные противоугонные устройства на 2020 год
  • Ниссан мурано 2021 года: комплектации,цены фото,характеристики,обзор,описание
  • Пневматическая подвеска для Jaguar
  • Обзор самых лучших шипованных и нешипованных шин на 2021 год
  • Катушка зажигания описание,принцип работы,виды,устройство,фото,видео.
  • Двигатели вольво: описание,фото,история,двигатели Volvo V40
  • Бмв е60 обзор,характеристики,двигатель,отзывы,кузов,электрика,фото,видео.

Типы систем питания инжекторных двигателей.


Классификация инжекторных двигателей




Типы систем питания с впрыском бензина

По конструктивным и функциональным признакам системы питания, использующие впрыск бензина вместо карбюрации могут существенно отличаться. Творчество конструкторов и инженеров в этом направлении привело к созданию широкого спектра систем впрыска, из которых можно выделить наиболее широко применяемые и используемые, объединяя их по основным признакам.

Впрыскивающие бензиновые системы, в первую очередь, подразделяют по месту подвода топлива – центральный одноточечный впрыск, распределенный впрыск и непосредственный впрыск в цилиндры двигателя.

При центральном впрыске (Рис. 1, а) используется одна форсунка, которая устанавливается на месте карбюратора и осуществляет впрыск во впускной трубопровод, обслуживая все цилиндры двигателя.
Такие конструкции являются «пионерами» в системах, использующих впрыск бензина, поэтому в свое время получило довольно широкое распространение. Принципиально система центрального впрыска простая: в ней используется одна форсунка, которая постоянно распыляет бензин в один на все цилиндры впускной коллектор. В коллектор из воздушного фильтра подается и воздух, здесь образуется горючая смесь, которая через впускные клапаны поступает в цилиндры и воспламеняется.
Преимущества центрального впрыска (моновпрыска) очевидны: эта система очень проста, для изменения режима работы двигателя нужно управлять только одной форсункой, да и сам двигатель претерпевает незначительные изменения, ведь форсунка ставится на место карбюратора.

Однако центральный впрыск имеет и недостатки, в частности, эта система не позволяет обеспечить выполнение все возрастающих требований экологической безопасности. Кроме того, отказ единственной форсунки фактически выводит двигатель из строя. Поэтому в настоящее время двигатели с центральным впрыском практически не выпускаются.

При распределенном впрыске (Рис. 1, б) отдельные форсунки устанавливаются в зоне впускных клапанов каждого цилиндра. Существует несколько разновидностей систем с распределенным впрыском, которые отличаются режимом работы форсунок:

  • Одновременный впрыск;
  • Попарно-параллельный впрыск;
  • Фазированный спрыск.

Одновременный впрыск.
В этом случае форсунки, хоть и расположены во впускном коллекторе каждая у «своего» цилиндра, но открываются в одно время. Можно сказать, что это усовершенствованный вариант моновпрыска, так как здесь работает несколько форсунок, но электронный блок управляет ими, как одной. Однако одновременный впрыск дает возможность индивидуальной регулировки впрыска топлива для каждого цилиндра. В целом, системы с одновременным впрыском просты и надежны в работе, но по характеристикам уступают более современным системам.

Попарно-параллельный впрыск.
Это усовершенствованный вариант одновременного впрыска, он отличается тем, что форсунки открываются по очереди парами. Обычно работа форсунок настроена таким образом, чтобы одна из них открывалась перед тактом впуска своего цилиндра, а вторая - перед тактом выпуска.
На сегодняшний день этот тип системы впрыска практически не используется, однако на современных двигателях предусмотрена аварийная работа двигателя именно в этом режиме. Обычно такое решение используется при выходе из строя датчиков фаз (датчиков положения распределительного вала), при котором невозможен фазированный впрыск.

Фазированный впрыск.
Это наиболее современный и обеспечивающий наилучшие характеристики тип системы впрыска. При фазированном впрыске число форсунок равно числу цилиндров, и все они открываются и закрываются в зависимости от такта, т. е. подача бензина в цилиндры осуществляется только на впуске каждой форсункой в строго определенный момент времени. При нефазированном впрыске подача осуществляется на каждом обороте коленчатого вала всеми форсунками синхронно.

Также к распределенному впрыску можно отнести системы с непосредственным впрыском, однако последние имеют кардинальные конструктивные отличия, поэтому непосредственный впрыск выделяют в отдельный тип.



При непосредственном впрыске (Рис. 1, в) форсунки устанавливают в головку блока цилиндров и осуществляют впрыск непосредственно в камеру сгорания.
Системы с непосредственным впрыском наиболее сложные и дорогие, однако, их применение позволяет обеспечить наилучшие показатели мощности и экономичности бензиновых двигателей. Непосредственный впрыск позволяет быстро изменять режим работы двигателя, максимально точно регулировать подачу топлива в каждый цилиндр и т.д.
В системах с непосредственным впрыском топлива форсунки установлены непосредственно в головке, распыляя топливо сразу в цилиндр, избегая «посредников» в виде впускного коллектора и впускного клапана (или клапанов).
Такое решение довольно сложно в техническом плане, так как в головке цилиндра, где и так уже расположены клапаны и свеча, необходимо разместить еще и форсунку. Поэтому непосредственный впрыск можно использовать только в достаточно мощных, а поэтому больших по габаритам двигателях. Кроме того, определенные сложности возникают из-за тяжелых условий, в которых приходится работать форсунке, сообщающейся с камерой сгорания. Решение всех этих вопросов связано с повышением стоимости используемых в системах с непосредственным впрыском элементов конструкции. Поэтому непосредственный впрыск в настоящее время используется только на легковых автомобилях высокого класса.

Системы с непосредственным впрыском требовательны к качеству топлива и нуждаются в более частом техническом обслуживании, однако они дают ощутимую экономию топлива и обеспечивают более надежную и качественную работу двигателя. Поэтому в ближайшем будущем они могут потеснить автомобили с инжекторными двигателями, использующими одноточечный и распределенный впрыск.

Кроме перечисленных выше разновидностей систем впрыска по месту подвода топлива их классифицируют, также по следующим признакам:

  • по способу подачи топлива – непрерывный или прерывистый впрыск;
  • по типу узлов, дозирующих топливо – плунжерные насосы, распределители, форсунки, регуляторы давления;
  • по способу регулирования количества горючей смеси – пневматическое, механическое, электронное. Электронный способ регулирования количества подаваемого топлива является наиболее прогрессивным и в настоящее время вытесняет механический и пневматический способы.
  • по основным параметрам регулирования состава горючей смеси – разрежению во впускном трубопроводе, углу поворота дроссельной заслонки, расходу воздуха и др.

Таким образом, смесеобразование в инжекторных двигателях в зависимости от применяемого способа подачи топлива происходит или в определенных зонах впускного трубопровода, или непосредственно в цилиндры двигателя, при этом могут использоваться различные устройства для впрыска и управления впрыском.

***

Системы с центральным впрыском топлива


Главная страница


Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Причины и устранение неисправностей системы впрыска инжекторного двигателя

Механизм впрыска является элементом топливной системы автомобиля, которая образует топливно-воздушную смесь. В современных автомобилях используется инжекторная система подачи топлива с непосредственным впрыском в цилиндр двигателя. Рассмотрим основные причины неисправности в работе инжектора и варианты их устранения.

Двигатель не запускается

  1. Причины неисправности могут крыться в неполадках электрического топливного насоса, необходимо проверить подачу напряжения к насосу и электрические контакты на достаточную проводимость.
  2. Также возможной причиной может быть отсутствие сигнала от датчиков частоты вращения вала и датчика Холла, соответственно для устранения следует проверить электрические провода, опросить запоминающее устройство для определения неисправностей.
  3. Дефекты предохранителя, реле топливного насоса и дефект клапанных форсунок.

Холодный двигатель плохо запускается или работает неровно.

Скорее всего дело в дефекте датчика температуры. Для исправления нужно проверить датчик температуры охлаждающей жидкости и впускного воздуха.


Двигатель глохнет.

  1. Временные нарушения электрического соединения топливного насоса. Надлежит проверить штекерные разъемы и соединения электрических проводов к топливному насосу, осмотреть предохранитель и места контактов у реле топливного насоса. Потребуется очистить или заменить контакты.
  2. Низкая производительность топливного насоса.
  3. Засор топливного фильтра. Для устранения нужно заменить топливный фильтр.
  4. Дефекты топливного насоса и клапанной форсунки.

Неисправности в работе двигателя на холостом ходу и при переходных процессах.

  1. Негерметичность впускной системы. Для устранения необходимо проверить места уплотнений и соединений во впускной системе.
  2. Негерметичность системы питания. Следует осмотреть все места в зоне двигателя и топливного насоса и подтянуть все соединения.
  3. Неисправность датчика температуры. Необходимо проверить датчик температуры охлаждающей жидкости и впускного воздуха.

Горячий двигатель не запускается.

  1. Источник проблемы может крыться в высоком давлении топлива в системе. Нужно проверить давление топлива и при необходимости заменить регулятор давления.
  2. Возвратный топливопровод между регулятором давления и топливным баком засорен или пережат. Для устранения неработоспособности топливопровод необходимо очистить или заменить.

Двигатель работает после выключения зажигания.

Скорее всего проблема в негерметичном клапане форсунки, который необходимо проверить.

Как работает впрыск топлива?

Когда дело доходит до производительности двигателя, есть несколько вещей, более важных, чем подача топлива. Весь воздух, который вы можете силой втянуть в цилиндры, ничего не сделает без соответствующего количества топлива для сжигания. По мере развития двигателей в течение двадцатого века настал момент, когда карбюраторы стали самым слабым звеном трансмиссии с точки зрения эффективности и надежности. Впрыск топлива с тех пор стал стандартной функцией каждого нового автомобиля.

Топливные форсунки распыляют газ, обеспечивая более равномерное и последовательное зажигание в камере сгорания. В отличие от карбюраторов, которые используют вакуум, создаваемый двигателем для всасывания топлива в цилиндры, системы впрыска топлива точно доставляют постоянный объем топлива. В современных автомобилях используются электронные системы впрыска топлива, которые контролируются ЭБУ.

Рост впрыска топлива был столь же предсказуем, как и рост популярности самих автомобилей. На рубеже 20-го века для транспортного средства было невероятно двигаться со скоростью 60 миль в час.К началу 21-го века люди стенали из-за того, что движение по шоссе составляло всего 60 миль в час. Сегодняшние автомобили более надежны и более приспособлены к комфорту и безопасности пассажиров, чем кто-либо мог представить столетие назад.

Чем заменил впрыск топлива?

Системы впрыска топлива предлагались как модернизация карбюраторов, когда они впервые появились, и оставались в этой роли до 1980-х годов, когда они стали стандартным оборудованием на каждом новом автомобиле.Впрыск топлива имеет ряд преимуществ по сравнению с карбюратором, но в конечном итоге карбюратор погубила стоимость производства.

Некоторое время карбюраторы были самым простым и дешевым способом для производителей автомобилей подавать топливо в цилиндры своих двигателей. Серия нехватки нефти в 1970-х годах вынудила правительство регулировать экономию топлива в транспортных средствах. Когда от производителей потребовалось разработать более эффективные конструкции карбюраторов и изготовить более сложные детали, стоимость производства автомобилей с карбюраторами стала достаточно высокой, и впрыск топлива стал более экономичным решением.

Для потребителей это была действительно отличная новость. Автомобили с системой впрыска топлива ездят более стабильно и значительно реже требуют обслуживания и настройки. Выбросы также легче контролировать, а экономия топлива повышается за счет более эффективной подачи топлива. Существует ряд различных систем впрыска топлива, но все они могут быть разделены на две категории: механический впрыск топлива и электронный впрыск топлива.

Электронный впрыск топлива (EFI)

Электронный впрыск топлива позволяет чрезвычайно точно контролировать количество топлива, впрыскиваемого в цилиндры.Для этого необходимо выполнить довольно простой процесс:

  1. Топливо выходит из топливного бака через топливный насос . Он проходит по топливопроводам к двигателю.

  2. Регулятор давления топлива сужает поток топлива и пропускает только рассчитанное количество топлива в форсунки.

  3. Регулятор давления топлива знает, сколько топлива должно пройти к форсункам, по сигналу от датчика массового расхода воздуха (MAF).Этот датчик отслеживает, сколько воздуха поступает в двигатель в любой момент времени. Общий объем воздуха, поступающего в двигатель, вместе с оптимальным соотношением воздух / топливо, определенным производителем, дает электронному блоку управления (ЭБУ) достаточно информации для расчета точного количества топлива, необходимого двигателю.

  4. Сами топливные форсунки открываются, чтобы впускать распыленный газ непосредственно в камеру сгорания или в корпус дроссельной заслонки.

Механический впрыск топлива

Механический впрыск топлива был разработан до EFI и проложил путь для развития технологии EFI.Основное различие между двумя системами заключается в том, что в механических системах впрыска топлива используются механические устройства для дозирования правильного количества топлива в двигатель. Эти системы должны быть настроены для оптимальной работы, как карбюраторы, но также должны подавать топливо через форсунки.

Помимо большей точности, эти системы не сильно отличались от своих карбюраторных аналогов. Однако они были чрезвычайно полезны для авиационных двигателей. Карбюраторы плохо справляются с гравитацией.Чтобы справиться с перегрузками, создаваемыми самолетами, была разработана система впрыска топлива. Без впрыска топлива из-за нехватки топлива многие авиационные двигатели остановились бы во время сложных маневров.

Впрыск топлива будущего

В дальнейшем впрыск топлива будет становиться все более точным и обеспечивать повышение эффективности и безопасности. С каждым годом двигатели имеют больше лошадиных сил и производят меньше отходов в расчете на одну лошадиную силу.

Основы системы впрыска топлива

Эпоха карбюраторных легковых и грузовых автомобилей прекратилась к началу 90-х годов.Углеводы по-прежнему используются в некоторых мотоциклах, газонокосилках и другом силовом оборудовании, но электронный впрыск топлива (EFI) является стандартным оборудованием почти для всего, что мы водим. Итак, мы собираемся рассмотреть основные операции EFI, различные типы систем и новейшие технологии.

Давайте начнем с обновления карбюраторов. Углеводы производились в различных формах, размерах, брендах и моделях, причем некоторые из них были прикреплены болтами к впускному коллектору V-8, другие устанавливались непосредственно на задней части четырехцилиндровой головки цилиндров мотоцикла.Были одноцилиндровые карбюраторные, двухствольные и четырехствольные, с конфигурациями производительности, такими как сдвоенные квадроциклы (два четырехствольных), шестицилиндровый (три двухствольных) и так далее.

Просмотреть все 4 фотографии При работе с современными пикапами важно иметь базовые представления о системах впрыска топлива. Как видно здесь, системы последовательного впрыска топлива в настоящее время являются отраслевым стандартом.

Цилиндр каждого карбюратора является центром внимания. Здесь воздух проходит через горловину карбюратора и попадает в двигатель.Воздушный поток регулируется дроссельной заслонкой карбюратора, открывается и закрывается с помощью кабеля, проложенного к педали акселератора. Каждый ствол использует физику так называемого эффекта Вентури. Внутренний диаметр каждого ствола посередине уже по сравнению с верхним и нижним. Такая конструкция ускоряет воздушный поток и создает зону низкого давления. Это низкое давление воздуха всасывает топливо из стакана карбюратора через каналы, где топливо смешивается с воздухом, образуя туман (распыление). Эта воздушно-топливная смесь, которая идеально подходит для сгорания, проходит через впускной коллектор и мимо впускных клапанов двигателя, затем сжимается поршнями и воспламеняется свечами зажигания.

Карбюраторы в некоторых отношениях сложнее топливных форсунок. Некоторые используют вторичную трубку Вентури в первичной части ствола. Есть переменные Вентури; большое количество воздушных и топливных контуров и жиклеров; регулируемая струя с дозирующими стержнями, калиброванный автоматический дроссель и установки обогащения с холодным пуском; и механизмы управления холостым ходом. Даже углеводы с компьютерным управлением были на рынке какое-то время.

Электронный впрыск топлива (EFI)

В отличие от карбюратора, который смешивает топливо с воздухом с помощью трубки Вентури, для топливной форсунки требуется высокое давление топлива.Это давление обычно создается из бака электрическим топливным насосом. Сам инжектор представляет собой простой электрический соленоид (открытый / закрытый клапан), который обычно закрыт, который открывается при подаче питания и заземления. При определенном давлении топлива на входе форсунки и включенном (открытом) соленоиде топливо выходит через форсунку в виде тонкой зонтичной формы распыления. Этот процесс обеспечивает лучшее распыление топлива, что улучшает сгорание.

Главным преимуществом EFI является точный контроль подачи топлива для снижения выбросов выхлопных газов при одновременном повышении производительности и экономии топлива.На каждую форсунку подается питание при включенном зажигании, но команда включения / выключения, замыкающая цепь заземления, подается модулем управления трансмиссией (PCM) в быстрой импульсной форме. Это называется широтно-импульсной модуляцией или временем, в течение которого инжектор управляется в миллисекундах. Рабочий цикл - это соотношение времени включения и выключения. Рабочий цикл 60 процентов означает, что на форсунку подана команда на впрыск топлива в 60 процентов времени.

Соотношение воздух / топливо по учебнику - 14.7: 1 (стехиометрическая смесь). Здесь сгорание сжигает почти 100 процентов топлива, поступающего в двигатель. Как мы узнали из многих других автомобильных электронных систем, необходимы три основных элемента: ввод данных, электронный блок управления для расшифровки данных, который завершается точными командами вывода от того же блока управления двигателем.

Посмотреть все 4 фотографии Впрыск топлива через дроссельную заслонку лучше всего рассматривать как переходную технологию между карбюраторами и современным впрыском топлива через порт.

Входы данных для управления EFI

  • Частота вращения коленчатого вала / синхронизация
  • Частота вращения / синхронизация распределительного вала
  • Массовый расход воздуха
  • Абсолютное давление в коллекторе (вакуум)
  • Содержание кислорода в выхлопных газах
  • Температура воздуха на впуске
  • Температура охлаждающей жидкости
  • Положение дроссельной заслонки
  • Барометрическое давление
  • Состояние продувки адсорбера для улавливания паров топлива
  • Давление топлива

PCM обрабатывает входящие данные и подает команду на соответствующий рабочий цикл форсункам, пытаясь оставаться как можно ближе к стехиометрической смеси.Это достигается на высокой скорости, чтобы поддерживать оптимальное соотношение воздух / топливо в различных условиях движения. Обычно крейсерская скорость 55 миль в час по шоссе при слабом газе настолько эффективна, насколько это возможно. Прижатие педали газа к полу требует гораздо более высокого рабочего цикла, чтобы обеспечить полную мощность при высоких нагрузках. Датчики кислорода, определяющие соотношение воздух / топливо по количеству O2, остающегося в выхлопных газах, имеют решающее значение для точной настройки распределения топлива и поддержания элитного уровня экономии топлива и низких выбросов.

На первый взгляд, первые массовые двигатели с электронным впрыском топлива выглядели очень похоже на карбюраторные. В одноточечном впрыске использовался блок корпуса дроссельной заслонки, аналогичный по конструкции карбюратору, включая дроссельную заслонку (и) для управления воздушным потоком, но с одним или двумя очень большими топливными форсунками, установленными сверху. Затем распыленное топливо прошло через направляющие впускного коллектора к впускным клапанам каждого цилиндра - точно так же, как карбюратор. Одноточечный впрыск имел экономический смысл, потому что старые карбюраторные впускные коллекторы можно было использовать с небольшими модификациями.В блок корпуса дроссельной заслонки также входили регулирующий клапан холостого хода (IAC) и датчик положения дроссельной заслонки (TPS). Одна из немногих конфигураций корпуса дроссельной заслонки, Cross-Fire Injection, производилась GM с 82 по 84 год на некоторых 5,0-литровых и 5,7-литровых V-8 Corvettes, Camaros и Firebirds. К модифицированному впускному коллектору были прикреплены два блока впрыска корпуса дроссельной заслонки, каждый из которых питал четыре цилиндра на противоположной стороне двигателя - следовательно, Cross-Fire.

Многопортовый впрыск является основой сегодняшних систем EFI.Для каждого цилиндра предусмотрен отдельный инжектор, расположенный во впускном коллекторе непосредственно перед каждым впускным клапаном. Входные концы форсунок подключены к общей регулируемой топливной рампе, поэтому единственный насос высокого давления может подавать топливо по всем направлениям. И еще есть дроссельная заслонка, регулирующая поток воздуха на главном входе во впускную камеру. Камера статического давления представляет собой камеру между корпусом дроссельной заслонки и местом, где бегунки коллектора разделяются на каждое впускное отверстие головки блока цилиндров. Датчик положения дроссельной заслонки и регулирующий клапан холостого хода по-прежнему встроены в корпус дроссельной заслонки вместе с датчиком абсолютного давления в коллекторе в некоторых случаях.

Ранние многопортовые системы использовали пакетную команду форсунок (то есть рабочий цикл применялся к форсункам в группах) или одновременный, при котором все форсунки открывались одновременно. Этот процесс будет накапливать топливо на задней стороне каждого впускного клапана, пока этот цилиндр не достигнет своего такта впуска. Затем впускной клапан открывается и позволяет поступать расчетной топливно-воздушной смеси. Более современные многопортовые системы используют преимущества последовательного впрыска. Это позволяет каждой форсунке распылять топливо в порядке запуска двигателя, в то время как PCM изменяет синхронизацию распыления в соответствии с заданным ходом впуска цилиндра.Этот метод очень похож на синхронизацию зажигания, когда свеча зажигается до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки своего хода сжатия.

Прямой впрыск подразумевает именно это. Более прочные топливные форсунки установлены в головке блока цилиндров и впрыскивают топливо под экстремальным давлением непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра, исключая подачу топлива через впускной коллектор (перед впускным клапаном).

Как и все формы подачи топлива в двигатели внутреннего сгорания, идеи и самые первые системы прямого впрыска возникли более века назад.

При обсуждении прямого впрыска массовое производство всегда ориентировалось на применение в дизельных двигателях. Бензиновые двигатели с более низкой степенью сжатия позволяют воздушно-топливной смеси поступать в цилиндр мимо впускного клапана, сжиматься приближающимся поршнем и затем воспламеняться от искры. Дизельные двигатели с высокой степенью сжатия (без искры) используют тепло, выделяемое при сжатии воздуха, для воспламенения смеси. Следовательно, топливо должно впрыскиваться точно во время такта сжатия. В противном случае топливно-воздушная смесь воспламенится слишком рано и нарушит процесс сгорания.

Посмотреть все 4 фотографииДизельные форсунки Common Rail высокого давления очень точные и очень дорогие. Здесь изображен двигатель Ford 6.0L Power Stroke.

Самым распространенным способом впрыска автомобильного дизельного топлива на протяжении многих лет был механический впрыск с использованием топливного насоса. Точно так же, как распределитель искрового двигателя, ТНВД приводится в действие коленчатым валом / распределительным валом. Когда насос вращается, он подает потоки топлива мимо подпружиненных форсунок, откалиброванных для открытия при определенном давлении, во время такта сжатия каждого цилиндра.Топливо воспламеняется в момент попадания в камеру сгорания. В отличие от бензиновых двигателей, в дизелях используется полностью открытый воздухозаборник (без дроссельной заслонки), а частота вращения двигателя строго контролируется подачей топлива.

В современных дизельных двигателях используются сложные системы с электронным управлением, основанные на устаревших принципах. Высокое давление топлива по-прежнему обеспечивается насосом с механическим приводом, но форсунки теперь являются электронными соленоидами, управляемыми PCM. В алгоритме используется множество дополнительных входных данных, и давление топлива и время впрыска применяются динамически, при этом давление топлива в форсунках достигает 36000 фунтов на квадратный дюйм.

Прямой впрыск бензина

Автопроизводители находятся на ранних стадиях перехода на прямой впрыск бензина, точно так же, как мы перешли от карбюраторов к EFI. Технология отсутствует довольно давно. Около 15 лет назад мы спросили инженера GM о задержке производства бензина с прямым впрыском. Уже было известно, что GDI улучшает как производительность, так и экономию топлива, поэтому ответом было просто «стоимость». Форсунки для тяжелых условий эксплуатации, которые могут выдерживать высокое давление топлива в сочетании с экстремальным давлением сгорания и высокой температурой, были дорогими.Кроме того, к стандартной конфигурации многоточечного впрыска пришлось добавить топливный насос гораздо более высокого давления с соответствующими трубками и направляющими.

Посмотреть все 4 фотографии Хотя дизельные двигатели используют непосредственный впрыск в течение многих десятилетий, это относительно недавняя разработка для бензиновых двигателей.

Электронное управление дроссельной заслонкой в ​​настоящее время является стандартным оборудованием большинства серийных легковых и грузовых автомобилей с многоточечным впрыском топлива и будет продолжено с GDI.

Давление топлива с распределенным впрыском может варьироваться в диапазоне 35-65 фунтов на квадратный дюйм, создаваемое насосом с приводом от электродвигателя в баке.Это же устройство считается насосом подачи топлива для непосредственного впрыска. Подобно впрыску дизельного топлива, электрический насос теперь подает объем топлива под умеренным давлением в гидравлический насос, приводимый в действие коленчатым или распределительным валом. Насос с механическим приводом может подавать давление от 500 до 3000 фунтов на квадратный дюйм в зависимости от частоты вращения двигателя. Когда оптимальное давление направлено на все форсунки на топливной рампе, команда рабочего цикла применяется для соответствия условиям движения. GDI исключает многоточечный впрыск с более точным выбором времени подачи топлива непосредственно на сгорание без внешней задержки впускного коллектора.В форсунках прямого действия часто используются форсунки, которые направляют топливо для отклонения от конструкции верхней части поршня и создания турбулентности для более эффективного горения.

Как это работает: впрыск топлива

Ссылки на следы

  1. Как это работает
  2. История возможностей

Давление топлива прямо в цилиндр оказалось намного более эффективным, чем старый добрый карбюратор

Автор статьи:

Джил МакИнтош

Дата публикации:

27 сентября 2017 г. • 7 февраля 2019 г. • 4 минуты чтения • Присоединяйтесь к разговору

Содержание статьи

Вот как вы завели машину с карбюратором холодным утром в «старые добрые времена» .«Вы вытаскиваете дроссельную заслонку, несколько раз откачиваете дроссель и поворачиваете ключ. Если не переборщить и залить бензином, двигатель заведется, и вы будете нажимать на дроссельную заслонку и дроссельную заслонку, чтобы он продолжал работать. Через несколько минут, когда вы узнали, что все в порядке, вы могли уехать.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Сегодня? Вы поворачиваете ключ или нажимаете кнопку стартера, и через несколько секунд все готово.Отличие заключается в впрыске топлива, который используется во всех новых автомобилях.

Бензин должен быть смешан с воздухом, прежде чем его можно будет сжечь, и когда поршни двигателя опускаются, они создают внутренний вакуум, который втягивает этот воздух. В старых автомобилях этот воздух поступает через карбюратор, который измеряет его и смешивает с нужным количеством топлива. (На любом транспортном средстве педаль «газа» на самом деле является пневматической педалью: нажатие на нее сигнализирует двигателю о необходимости втянуть больше воздуха, и система добавляет необходимое дополнительное топливо.) Эта воздушно-топливная смесь втягивается во впускной коллектор и в цилиндры, где воспламеняется в каждом от свечей зажигания.

Двигатель Ford EcoBoost V8 с двойным турбонаддувом сочетает в себе турбонаддув с прямым впрыском топлива для создания системы, которая обеспечивает мощность безнаддувного V8 с экономией топлива V6

Гораздо эффективнее заправлять топливо именно там, где оно необходимо, и это что делает двигатель с впрыском топлива. Топливные форсунки распыляют бензин под давлением изнутри в двигатель, когда воздух врывается внутрь, создавая пар топливо-воздух в точке, где двигатель использует его, в отличие от карбюратора, который установлен над двигателем.Топливо впрыскивается точно в нужное время и в нужном количестве, чтобы максимизировать эффективность двигателя.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

В самых ранних основных системах впрыска топлива, которые появились на автомобилях в 1980-х годах, использовалась простая и недорогая система, называемая впрыском через корпус дроссельной заслонки. Блок был установлен над двигателем и, как и карбюратор, добавлял топливо, когда воздух проходил через впускной коллектор.Двигатель было легче запускать, но у него был общий недостаток с карбюратором: не все цилиндры получали одинаковое количество топлива, что приводило к потере газа и увеличению выбросов.

Система дроссельной заслонки была заменена многоточечным впрыском, который сегодня используется в некоторых автомобилях. Над каждым поршнем имеется камера сгорания, в которой впускные клапаны открываются, впуская топливно-воздушную смесь. Свеча зажигания воспламеняет топливо для подачи энергии, а затем открываются клапаны для выпуска выхлопных газов. В многопортовой системе есть инжектор за пределами каждой камеры сгорания, распыляющий топливо в воздух непосредственно перед его поступлением в камеру.Предоставление каждому цилиндру собственной форсунки решает старую проблему неравномерного распределения топлива.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Следующим шагом стал непосредственный впрыск бензина, или GDI, который раньше использовался почти исключительно на дорогих автомобилях, но теперь также используется большинством основных производителей. Форсунка установлена ​​так, что ее сопло находится внутри камеры сгорания.Когда впускные клапаны открываются, в камеру попадает обычный воздух. Форсунка распыляет топливо, и вихревой воздух смешивается с ним, образуя пар, прежде чем свеча зажигания воспламенит его.

Прямой впрыск более эффективен, чем многопортовый. GDI создает более мелкий туман, который воспламеняется более полно, а также распыляет более точное количество топлива. Эти двигатели могут быть более мощными, даже если они потребляют меньше топлива и выбрасывают меньше выбросов из выхлопной трубы. Относительно новый для бензина, непосредственный впрыск всегда использовался в дизельных двигателях, которые зависят от тепла сжатия, а не от свечи зажигания для воспламенения топлива.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Ни одна система не идеальна. GDI более сложен, чем многоточечный впрыск, и, поскольку он находится под более высоким давлением, а форсунки должны выдерживать интенсивную теплоту сгорания, компоненты более мощные и, соответственно, более дорогие. У них также может быть проблема с отложениями в двигателе. Все двигатели выделяют загрязняющие вещества и углерод, которые вместе с остатками масла могут превращаться в твердую жирную субстанцию, известную как мусор.

На верхнюю часть впускных клапанов в многопортовых двигателях попадает очищающий спрей бензина, а на клапаны двигателей GDI - нет, и они могут образовывать слой грязи. Сколько мусора и сколько проблем это создаст, может зависеть от производителя, двигателя и даже от того, кого вы спрашиваете - это может быть спорной темой для автолюбителей, а также от того, что с этим делать. Любые несгоревшие пары бензина рециркулируют обратно в систему как часть системы контроля выбросов двигателя, поэтому использование топлива хорошего качества может помочь уменьшить отложения, а также сохранить чистоту форсунок.Кроме того, замените свечи зажигания и выполните другое техническое обслуживание в соответствии с графиком вашего автомобиля, который вы найдете в руководстве по эксплуатации, включая своевременную замену воздушного фильтра и моторного масла.

Регулярная промывка форсунок или чистящие добавки также вызывают споры. Некоторые говорят, что это профилактическое обслуживание, а другие называют это пустой тратой денег. Они часто были полезны на старых двигателях, когда форсунки и топливо были не так хороши, как сегодня, но если ваша машина работает нормально и в руководстве по эксплуатации не указано ни одного из них, вероятно, вы сможете обойти это стороной.

Поделитесь этой статьей в своей социальной сети

Подпишитесь, чтобы получать информационный бюллетень Driving.ca Blind-Spot Monitor по средам и субботам

Нажимая на кнопку подписки, вы соглашаетесь на получение вышеуказанного информационного бюллетеня от Postmedia Network Inc. откажитесь от подписки в любое время, нажав на ссылку отказа от подписки внизу наших писем. Postmedia Network Inc. | 365 Bloor Street East, Торонто, Онтарио, M4W 3L4 | 416-383-2300

Спасибо за регистрацию!

Приветственное письмо уже в пути.Если вы его не видите, проверьте папку нежелательной почты.

Следующий выпуск «Монитора слепых зон» Driving.ca скоро будет в вашем почтовом ящике.

Комментарии

Postmedia стремится поддерживать живой, но гражданский форум для обсуждения и поощрять всех читателей делиться своим мнением о наших статьях. На модерацию комментариев может потребоваться до часа, прежде чем они появятся на сайте. Мы просим вас, чтобы ваши комментарии были актуальными и уважительными.Мы включили уведомления по электронной почте - теперь вы получите электронное письмо, если получите ответ на свой комментарий, есть обновления в цепочке комментариев, на которую вы подписаны, или если пользователь, на которого вы подписаны, следит за комментариями. Посетите наши Принципы сообщества для получения дополнительной информации и подробностей о том, как изменить настройки электронной почты.

Прямой впрыск по сравнению с впрыском топлива в порт


В то время как старые технологии улучшаются, некоторые из них остаются на некоторое время по той или иной причине. Это верно в отношении аргумента против прямого впрыска и впрыска топлива в порт.Последние являются более новой технологией, в то время как PFI все еще используется в некоторых из самых популярных автомобилей в автомобильной промышленности для продажи. С середины 1920-х годов в дизельных двигателях используется какой-то впрыск топлива, тогда как любая система впрыска топлива на бензине Двигатель - это повышение производительности, начиная примерно с 1980-х годов и заканчивая современными автомобилями.
Портовый впрыск топлива
Портовый впрыск топлива - это когда топливо (бензин или дизельное топливо) впрыскивается до клапана и цилиндра, где происходит сгорание.Еще в начале 1900-х годов Bosch и Clessie Cummins (да, запчасти Bosch и дизельное топливо Cummins) решили улучшить оригинальную воздушно-струйную систему Рудольфа Дизеля, впрыскивая топливо прямо во впускной клапан. распыляет топливо в воздух, попадающий в двигатель. Оттуда свечи зажигания воспламеняют взвесь воздуха и топлива под давлением, толкая головку блока цилиндров вниз и вращая коленчатый вал. Теперь это происходит в каждом из цилиндров, поэтому, если у вас двигатель V6 с впрыском в порт, это происходит так быстро, что вы даже не заметите цикл, кроме шума.
Прямой впрыск
Вместо того, чтобы смешивать топливо с воздухом перед клапаном, при прямом впрыске топливная суспензия поступает непосредственно в камеру сгорания. Это было значительным усовершенствованием карбюраторной системы и обеспечивает большую мощность системы без использования слишком большого количества топлива. В то время как старые системы впрыска топлива могут запускаться механически в автомобилях, произведенных в 1900-х годах, большинство систем впрыска теперь управляются электронным способом через двигатель. ECU (электронный блок управления) и имеют более экологичные возможности.Большинство систем теперь представляют собой системы с замкнутым контуром (улучшенные топливно-воздушные смеси) с кислородным датчиком, передающим информацию в ЭБУ, который контролирует фактическое смешивание воздуха с топливом. Большинство автомобилей, построенных с 1990-х годов, оснащены двигателями с непосредственным впрыском.
Плюсы и минусы обоих типов.
Поскольку дизельные двигатели не имеют свечей зажигания или крышек распределителя, требуется меньше усилий для настройки. Тем не менее, они не будут так полезны для окружающей среды, как прямой впрыск бензина. Хотя непосредственный впрыск бензина становится дешевле в разработке, он по-прежнему немного дороже, поэтому вы найдете его только на некоторых моделях, а не на всех транспортных средствах. .Однако прямой впрыск можно использовать вместе с другими технологиями, такими как турбокомпрессоры или нагнетатели, что позволяет максимально эффективно использовать двигатель.

* * * * *

Чтобы проверить автомобиль с прямым впрыском, позвоните или посетите вашего местного розничного продавца AutoNation уже сегодня!

Общие сведения о прямом впрыске топлива и принципах его работы

Прямой впрыск топлива - это технология подачи топлива, которая позволяет бензиновым двигателям сжигать топливо более эффективно, что приводит к большей мощности, более чистым выбросам и повышенной экономии топлива.

Как работает прямой впрыск топлива

Бензиновые двигатели работают, всасывая смесь бензина и воздуха в цилиндр, сжимая его поршнем и воспламеняя искрой. В результате взрыва поршень движется вниз, производя энергию. Традиционные системы непрямого впрыска топлива предварительно смешивают бензин и воздух в камере сразу за цилиндром, называемой впускным коллектором. В системе прямого впрыска воздух и бензин предварительно не смешиваются. Скорее, воздух поступает через впускной коллектор, а бензин впрыскивается непосредственно в цилиндр.

Преимущества прямого впрыска топлива

В сочетании с сверхточным компьютерным управлением прямой впрыск позволяет более точно контролировать дозирование топлива, то есть количество впрыскиваемого топлива и время впрыска, точную точку, когда топливо вводится в цилиндр. Расположение форсунки также позволяет получить более оптимальную форму распыления, при которой бензин разбивается на более мелкие капли. Результат - более полное сгорание. Другими словами, сжигается больше бензина, что означает большую мощность и меньшее загрязнение от каждой капли бензина.

Недостатки прямого впрыска топлива

Основные недостатки двигателей с прямым впрыском - сложность и стоимость. Системы прямого впрыска более дороги в изготовлении, потому что их компоненты должны быть более прочными. Они работают с топливом при значительно более высоком давлении, чем системы непрямого впрыска, а сами форсунки должны выдерживать тепло и давление сгорания внутри цилиндра.

Насколько мощнее и эффективнее эта технология?

Cadillac CTS продается как с прямым, так и с прямым впрыском топлива.6-литровый двигатель V6. Непрямой двигатель производит 263 лошадиных силы и 253 фунт-фут. крутящего момента, в то время как прямая версия развивает 304 л.с. и 274 фунт-фут. Несмотря на дополнительную мощность, оценки экономии топлива EPA для двигателя с непосредственным впрыском на 1 милю на галлон выше в городе (18 миль на галлон против 17 миль на галлон) и равны на шоссе. Еще одним преимуществом является то, что двигатель Cadillac с непосредственным впрыском работает на обычном 87-октановом бензине. Конкурирующим автомобилям Infiniti и Lexus, которые используют двигатели V6 мощностью 300 л.с. с непрямым впрыском, требуется топливо премиум-класса.

Возобновление интереса к непосредственному впрыску топлива

Технология прямого впрыска существует с середины 20 века. Однако немногие автопроизводители использовали его для автомобилей массового потребления. Непрямой впрыск топлива с электронным управлением выполнял эту работу почти так же хорошо, как и значительно более низкие производственные затраты, и предлагал огромные преимущества по сравнению с механическим карбюратором, который был доминирующей системой подачи топлива до 1980-х годов. Такие события, как рост цен на топливо и ужесточение законодательства об экономии топлива и выбросах, побудили многих автопроизводителей начать разработку систем прямого впрыска топлива.Вы можете ожидать, что в ближайшем будущем все больше и больше автомобилей будут использовать систему прямого впрыска.

Дизельные автомобили с прямым впрыском топлива

Практически все дизельные двигатели используют прямой впрыск топлива. Однако, поскольку дизельные двигатели используют другой процесс сжигания топлива, когда традиционный бензиновый двигатель сжимает смесь бензина и воздуха и воспламеняет ее от искры, дизели сжимают только воздух, а затем распыляют топливо, которое воспламеняется от тепла и давления. , их системы впрыска отличаются по конструкции и принципу действия от систем непосредственного впрыска бензина.

Канальный впрыск топлива для уменьшения образования сажи

Типичные двигатели с прямым впрыском, такие как дизельные, могут образовывать сажу из-за условий сгорания с высоким содержанием топлива. Фильтры и каталитические нейтрализаторы в настоящее время используются для уменьшения сажи и вредных выбросов, но эти системы дороги, большие, сложные и снижают эффективность двигателя. Технология проточного впрыска топлива была разработана для уменьшения образования сажи и других выбросов, регулируемых Агентством по охране окружающей среды, в двигателях с прямым впрыском.Технология проточного впрыска топлива снижает образование сажи в точке сгорания, тем самым снижая потребность в этих устройствах дополнительной обработки и связанных с ними затрат.

Компоненты системы впрыска топлива (слева) и результаты работы системы в сравнении с характеристиками двигателя с прямым впрыском.

Механическое решение выталкивает каждую струю топлива из топливной форсунки через небольшой канал, расположенный внутри камеры сгорания. Кислород втягивается в каждый канал из-за поля давления, создаваемого во время впрыска топлива, и последующее усиленное турбулентное перемешивание создает оптимизированную смесь топлива и кислорода.Затем более однородная топливная смесь выпускается из канала в камеру сгорания, где она воспламеняется, удаляя сажу, которая возникает в результате неравномерно перемешанного и богатого топливом сгорания.

Эта технология может стать ключевой для будущих двигателей, поскольку это эффективный, концептуально простой подход к снижению образования сажи и других выбросов, а также потенциальному повышению эффективности сгорания.

Для получения дополнительной информации свяжитесь с Sandia National Laboratories по адресу Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов.У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., Или посетите здесь .


Tech Briefs Magazine

Эта статья впервые появилась в выпуске журнала Tech Briefs за декабрь 2018 г.

Читать статьи в этом выпуске здесь.

Другие статьи из архивов читайте здесь.

ПОДПИСАТЬСЯ

Как работают системы впрыска дизельного топлива

Система впрыска дизельного топлива является основным компонентом исправно работающего двигателя.Неправильная регулировка двигателя может привести к чрезмерному дыму выхлопных газов, плохой экономии топлива, накоплению большого количества углерода в камерах сгорания и сокращению срока службы двигателя.

Дизельный двигатель известен как двигатель с воспламенением от сжатия, а бензиновый двигатель известен как двигатель с искровым зажиганием.

Подобно бензиновому двигателю, дизельный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания с двух- или четырехтактным циклом. Сгорание топлива в цилиндрах двигателя является источником его энергии.

Одно из отличий дизельных двигателей заключается в том, что дизельные двигатели сжимают только воздух в камере сгорания. Еще одно отличие состоит в том, что скорость дизельного двигателя регулируется количеством топлива, впрыскиваемого в цилиндры. В бензиновом двигателе скорость двигателя в первую очередь регулируется количеством воздуха, поступающего в карбюратор или систему впрыска топлива.

Дизельное топливо впрыскивается в цилиндр системой впрыска топлива, которая в основном состоит из насоса, топливопровода и форсунки или форсунки.

Степени сжатия и впрыск топлива

Степень сжатия в дизельных двигателях может достигать 24: 1. Эта высокая степень сжатия вызывает повышение давления в цилиндре от 400 до 600 фунтов на квадратный дюйм, что, в свою очередь, увеличивает температуру воздуха внутри цилиндра до такой степени, что воспламеняется распыленное дизельное топливо, которое впрыскивается.

Механически дизельный двигатель аналогичен бензиновому. Такты впуска, сжатия, мощности и выпуска происходят в одном и том же порядке.Расположение поршней, шатунов, коленчатого вала и клапанов двигателя примерно одинаковое. Дизельные двигатели также делятся на рядные и v-образные.

По сравнению с бензиновым двигателем, дизельный двигатель более эффективен, вырабатывает больше мощности на фунт топлива, более надежен, долговечен из-за более тяжелой конструкции, необходимой для его высокого давления сжатия, имеет меньший расход топлива для данной мощности. в час и представляет меньшую опасность пожара.

Эти преимущества частично компенсируются более высокой начальной стоимостью и более высокими требованиями к запуску из-за высокого давления сжатия.

Дизельное топливо

Дизельное топливо тяжелее бензина, поскольку оно получается из остатков сырой нефти после удаления более летучих видов топлива. Как и в случае с бензином, эффективность дизельного топлива зависит от типа двигателя, в котором оно используется. Путем перегонки, крекинга и смешивания нескольких масел можно получить подходящее дизельное топливо для всех условий работы двигателя. Использование топлива плохого или несоответствующего качества может вызвать затруднения при запуске, неполное сгорание, дымный выхлоп и детонацию двигателя.

Высокое давление впрыска, необходимое в системе дизельного топлива, достигается за счет жестких допусков в насосах и форсунках. Эти допуски требуют, чтобы дизельное топливо обладало достаточными смазочными качествами для предотвращения быстрого износа или повреждений. Он также должен быть чистым, быстро смешиваться с воздухом и плавно гореть, чтобы обеспечить равномерный толчок поршня во время сгорания.

Конструкция камеры сгорания дизельного двигателя

Топливо, впрыскиваемое в камеру сгорания, должно быть тщательно смешано со сжатым воздухом и по возможности равномерно распределено по камере, чтобы двигатель работал с максимальной эффективностью и демонстрировал оптимальные ходовые качества.В хорошо спроектированном дизельном двигателе используется камера сгорания, предназначенная для предполагаемого использования двигателя. Используемые форсунки должны дополнять камеру сгорания. Камеры сгорания, описанные в следующих разделах, являются наиболее распространенными конструкциями, используемыми в настоящее время.

Камера сгорания с прямым впрыском

Прямой впрыск является наиболее распространенной камерой сгорания и в настоящее время встречается почти во всех дизельных двигателях. Топливо впрыскивается непосредственно в открытую камеру сгорания, образованную поршнем и головкой блока цилиндров.Основным преимуществом этого типа впрыска является его простота и высокая топливная эффективность.

В камере прямого сгорания топливо должно распыляться, испаряться и смешиваться с воздухом для горения за очень короткий период времени. Форма поршня помогает в этом во время такта впуска. Системы прямого впрыска работают при очень высоких давлениях до 30 000 фунтов на квадратный дюйм.

Камера сгорания с косвенным впрыском

Камеры непрямого впрыска ранее использовались в основном в легковых автомобилях и легких грузовиках из-за более низких выбросов выхлопных газов и бесшумности.В сегодняшних технологиях с электронным таймером превосходят системы прямого впрыска. Поэтому на новых двигателях вы не увидите много систем непрямого впрыска; однако они все еще установлены на многих старых двигателях.

Камера предварительного сгорания
Конструкция камеры предварительного сгорания, используемая в дизельных двигателях непрямого сгорания, включает отдельную камеру сгорания, расположенную либо в головке цилиндров, либо в стенке. Эта камера предварительного сгорания занимает от 20% до 40% объема ВМТ камеры сгорания и соединена с камерой одним или несколькими проходами.Когда происходит такт сжатия, воздух нагнетается в камеру предварительного сгорания. Когда топливо впрыскивается в камеру предварительного сгорания, оно частично сгорает, создавая давление. Это давление заставляет смесь возвращаться в камеру сгорания, и происходит полное сгорание.

Способы впрыска дизельного топлива

Возможно, вы слышали утверждение: «Система впрыска топлива - это сердце дизельного двигателя». Если учесть, что действительно дизель не может быть разработан до тех пор, пока не будет разработана и произведена соответствующая система впрыска топлива, это утверждение приобретает гораздо более широкий и сильный смысл.

За прошедшие годы было сделано много важных разработок в области насосов, форсунок и насос-форсунок для дизельных двигателей, при этом новейшая система впрыска сегодня основана на электронных элементах управления и датчиках.

Системы впрыска дизельного топлива

Системы впрыска дизельного топлива должны выполнять пять определенных функций: измеритель, впрыск, время, распыление и создание давления.

1. Дозиметр

Точное дозирование или измерение топлива означает, что при одинаковой настройке управления подачей топлива в каждый цилиндр для каждого рабочего такта двигателя должно подаваться одинаковое количество топлива.Только так двигатель может работать с постоянной скоростью и одинаковой выходной мощностью.

Плавная работа двигателя и равномерное распределение нагрузки между цилиндрами зависят от одинакового объема топлива, поступающего в конкретный цилиндр каждый раз, когда он срабатывает, и от равных объемов топлива, подаваемого во все цилиндры двигателя.

2. Контроль впрыска

Топливная система также должна контролировать скорость впрыска. Скорость впрыска топлива определяет скорость сгорания.Скорость впрыска при запуске должна быть достаточно низкой, чтобы излишки топлива не накапливались в цилиндре во время начальной задержки зажигания (до начала сгорания). Впрыск должен происходить с такой скоростью, чтобы повышение давления сгорания не было слишком большим, но скорость впрыска должна быть такой, чтобы топливо подавалось как можно быстрее для достижения полного сгорания.

Неправильная скорость впрыска влияет на работу двигателя так же, как неправильный выбор времени. Когда скорость инъекции слишком высока, результаты аналогичны результатам, вызванным слишком ранней инъекцией; когда скорость слишком низкая, результаты аналогичны результатам, вызванным слишком поздней инъекцией.

3. Сроки

Помимо измерения количества впрыскиваемого топлива, система должна правильно рассчитывать время впрыска, чтобы гарантировать эффективное сгорание, так что из топлива может быть получена максимальная энергия. Когда топливо впрыскивается слишком рано в цикле, зажигание может быть отложено, потому что температура воздуха в этот момент недостаточно высока. С другой стороны, чрезмерная задержка дает грубую и шумную работу двигателя. Это также приводит к потере некоторого количества топлива из-за смачивания стенок цилиндра и головки поршня.

Это, в свою очередь, приводит к плохой экономии топлива, высокой температуре выхлопных газов и дыму в выхлопе. Когда топливо впрыскивается слишком поздно в цикле, все топливо не сгорит до тех пор, пока поршень не пройдет далеко за верхний центр. Когда это происходит, двигатель не развивает достаточной мощности, выхлоп дымится, а расход топлива высокий.

4. Распыление топлива

Используемое в связи с впрыском топлива, распыление означает дробление топлива при его поступлении в цилиндр на мелкие частицы, которые образуют аэрозоль, похожий на туман.Распыление топлива должно соответствовать требованиям типа используемой камеры сгорания. Некоторые камеры требуют очень тонкого распыления, в то время как другие работают с дисперсным распылением. Правильное распыление облегчает начало процесса горения и гарантирует, что каждая мельчайшая частица топлива окружена частицами кислорода, с которыми она может соединяться.

Распыление обычно достигается, когда жидкое топливо под высоким давлением проходит через небольшое отверстие (или отверстия) в форсунке или сопле.Когда топливо поступает в камеру сгорания, развивается высокая скорость, потому что давление в цилиндре ниже, чем давление топлива. Создаваемое трение, возникающее в результате прохождения топлива через воздух с высокой скоростью, заставляет топливо распадаться на мелкие частицы.

5. Создание давления

Система впрыска топлива должна повышать давление топлива, чтобы преодолеть давление сжатия и обеспечить надлежащее диспергирование впрыскиваемого топлива в пространство сгорания.Правильное диспергирование необходимо, если топливо должно тщательно смешиваться с воздухом и эффективно сгорать. В то время как давление является основным фактором, способствующим этому, на дисперсию топлива частично влияет распыление и проникновение топлива. (Проникновение - это расстояние, на которое частицы топлива переносятся заданным им движением, когда они покидают форсунку или сопло.)

Если в процессе распыления размер частиц топлива слишком сильно уменьшается, они не проникают. Слишком малое проникновение приводит к воспламенению мелких частиц топлива до того, как они будут должным образом распределены или диспергированы в пространстве сгорания.Поскольку проникновение и распыление имеют тенденцию противодействовать друг другу, компромисс в степени каждого из них необходим в конструкции оборудования для впрыска топлива, особенно если необходимо добиться равномерного распределения топлива в камере сгорания.

Типы систем впрыска дизельного топлива

Дизельные двигатели оснащены одним из нескольких различных типов систем впрыска топлива: индивидуальной насосной системой; многоплунжерная, линейная насосная система; система насос-форсунок; система впрыска давления-времени; распределительная насосная система; и система впрыска Common Rail .

Система впрыска Common Rail

Система впрыска Common Rail - это новейшая система подачи топлива с прямым впрыском высокого давления. Топливный насос усовершенствованной конструкции подает топливо в общую топливную рампу, которая действует как аккумулятор давления. Common Rail подает топливо к отдельным форсункам по коротким топливопроводам высокого давления. Электронный блок управления системы точно контролирует как давление в рампе, так и время и продолжительность впрыска топлива.Форсунки форсунок приводятся в действие быстрозажимными электромагнитными клапанами или пьезоэлектрическими исполнительными механизмами.

Гидравлический электронный блок-форсунка (HEUI)

В гидравлических электронных насос-форсунках используется моторное масло под высоким давлением для обеспечения усилия, необходимого для завершения впрыска. Многие компоненты механического привода, присутствующие в стандартных механических или электронных системах впрыска, в этой системе не используются.

Соленоид на каждой форсунке контролирует количество топлива, подаваемого форсункой.Осевой насос с шестеренчатым приводом повышает нормальное давление до уровней, необходимых для форсунок. Контроллер ЭСУД посылает сигнал на клапан управления давлением впрыска для регулирования давления и еще один сигнал на каждый соленоид форсунки для впрыска топлива.

Давление в коллекторе моторного масла регулируется контроллером ЭСУД с помощью клапана управления давлением впрыска. Клапан регулировки давления впрыска или клапан сброса регулирует давление на выходе насоса впрыска, сбрасывая излишки масла обратно в поддон.Контроллер ЭСУД контролирует давление в коллекторе с помощью датчика контрольного давления впрыска (ICP). Контроллер ЭСУД измеряет сигнал датчика давления до требуемого давления впрыска. На основании этого измерения контроллер ЭСУД изменяет давление масла в коллекторе высокого давления.

Масло высокого давления направляется от насоса к коллектору высокого давления по стальной трубке. Оттуда он направляется к каждому инжектору через более короткие перемычки.

.
Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *