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

Система впрыска

На современных автомобилях используются различные системы впрыска топлива. Система впрыска (другое наименование — инжекторная система, от injection – впрыск) как следует из названия, обеспечивает впрыск топлива.

Система впрыска используется как на бензиновых, так и дизельных двигателях. Вместе с тем, конструкции и работа систем впрыска бензиновых и дизельных двигателей существенным образом различаются.

В бензиновых двигателях с помощью впрыска образуется однородная топливно-воздушная смесь, которая принудительно воспламеняется от искры. В дизельных двигателях впрыск топлива производится под высоким давлением, порция топлива смешивается со сжатым (горячим) воздухом и почти мгновенно воспламеняется. Давление впрыска определяет величину порции впрыскиваемого топлива и соответственно мощность двигателя. Поэтому, чем больше давление, тем выше мощность двигателя.

Система впрыска топлива является составной частью топливной системы автомобиля. Основным рабочим органом любой системы впрыска является форсунка (инжектор).

Системы впрыска бензиновых двигателей

В зависимости от способа образования топливно-воздушной смеси различают следующие системы центрального впрыска, распределенного впрыска и непосредственного впрыска. Системы центрального и распределенного впрыска являются системами предварительного впрыска, т.е. впрыск в них производится не доходя до камеры сгорания — во впускном коллекторе.

Центральный впрыск (моновпрыск) осуществляется одной форсункой, устанавливаемой во впускном коллекторе. По сути это карбюратор с форсункой. В настоящее время системы центрального впрыска не производятся, но все еще встречаются на легковых автомобилях. Преимуществами данной системы являются простота и надежность, а недостатками — повышенный расход топлива, низкие экологические показатели.

Система распределенного впрыска (многоточечная система впрыска) предполагает подачу топлива на каждый цилиндр отдельной форсункой. Образование топливно-воздушной смеси происходит во впускном коллекторе. Является самой распространенной системой впрыска бензиновых двигателей. Ее отличает умеренное потребление топлива, низкий уровень вредных выбросов, невысокие требования к качеству топлива.

Перспективной является система непосредственного впрыска. Впрыск топлива осуществляется непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра. Система позволяет создавать оптимальный состав топливно-воздушной смеси на всех режимах работы двигателя, повысить степень сжатия, тем самым обеспечивает полное сгорание смеси, экономию топлива, повышение мощности двигателя, снижение вредных выбросов. С другой стороны ее отличает сложность конструкции, высокие эксплуатационные требования (очень чувствительна к качеству топлива, особенно к содержанию в нем серы).

Для снижения выбросов твердых частиц в атмосферу с отработавшими газами применяется комбинированная система впрыска, объединяющая систему непосредственного впрыска и систему распределенного впрыска на одном двигателе внутреннего сгорания.

Системы впрыска бензиновых двигателей могут иметь механическое или электронное управление. Наиболее совершенным является электронное управление впрыском, обеспечивающее значительную экономию топлива и сокращение вредных выбросов.

Впрыск топлива в системе может осуществляться непрерывно или импульсно (дискретно). Перспективным с точки зрения экономичности является импульсный впрыск топлива, который используют все современные системы.

В двигателе система впрыска обычно объединена с системой зажигания и образует объединенную систему впрыска и зажигания (например, системы Motronic, Fenix). Согласованную работу систем обеспечивает система управления двигателем.

Системы впрыска дизельных двигателей

Впрыск топлива в дизельных двигателях может производиться двумя способами: в предварительную камеру или непосредственно в камеру сгорания.

Двигатели с впрыском в предварительную камеру отличает низкий уровень шума и плавность работы. Но в настоящее время предпочтение отдается системам непосредственного впрыска. Несмотря на повышенный уровень шума, такие системы имеют высокую топливную экономичность.

Определяющим конструктивным элементом системы впрыска дизельного двигателя является топливный насос высокого давления (ТНВД).

На легковые автомобили с дизельным двигателем устанавливаются различные конструкции систем впрыска: с рядным ТНВД, с распределительным ТНВД, насос-форсунками, Сommon Rail. Прогрессивные системы впрыска — насос-форсунки и система Сommon Rail.

В системе впрыска насос-форсунками функции создания высокого давления и впрыска топлива объединены в одном устройстве – насос-форсунке. Насос-форсунка имеет постоянный (неотключаемый) привод от распределительного вала двигателя, поэтому подвержена интенсивному износу. Это качество насос-форсунки направляет предпочтения автопроизводителей в сторону системы Сommon Rail.

Работа системы впрыска Common Rail основана на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления – топливной рампы (в переводе common rail — общая рампа). Другое название системы — аккумуляторная система впрыска. Для снижения уровня шума, улучшения самовоспламенения и снижения вредных выбросов в системе реализован многократный впрыск топлива — предварительный, основной и дополнительный.

Системы впрыска дизельных двигателей могут иметь механическое или электронное управление. В механических системах регулирование давления, объема и момента подачи топлива производится механическим способом. Электроника образует систему управления дизелем.

 

 

Что такое впрыск топлива?

В этой статье вы найдете всю главную информацию об такой части дорожного транспортного средства как система впрыска топлива. Начинайте читать уже сейчас!

Впрыск топлива — это система определенных доз топлива в цилиндры двигателя. На сегодняшний момент существует множество различных комплектующих, которые обеспечивающих подачу топлива: моно-впрыск, распределительный, механический и непосредственный тип подачи горючего. Сегодня мы более подробно поговорим о современных системах подачи топлива.

Впрыск топлива

В представленной нами статье вы легко сможете найти ответы на такие довольно распространенные вопросы:

  • Что собой представляет и как работает система впрыска?
  • Основные типы схем впрыскивания;
  • Каким бывает впрыск топлива, и какое влияние он оказывает на характеристики двигателя?

Современные автомобили оснащены различными системами подачи бензина. Система впрыска горючего или как ее еще называют инжекторной, обеспечивает подачу бензиновой смеси. На современных двигателях система впрыска полностью вытеснила карбюраторную схему питания. Несмотря на это, среди автомобилистов и по сей день нет единственного мнения о том, какая же из них лучше, потому как каждая из них имеет свои достоинства и недостатки. Прежде чем разбираться с принципом работы и типами систем впрыска топлива необходимо разобраться с ее элементами. Итак, система впрыска горючего состоит из таких основных элементов:

  • Дроссельная заслонка;
  • Ресивер;
  • Четыре форсунки;
  • Канал.

Теперь рассмотрим принцип работы системы подачи топлива в двигатель. Подача воздуха регулируется при помощи дроссельной заслонки, и прежде чем разделиться на четыре потока накапливается в ресивере. Ресивер нужен для правильного расчета массовых затрат воздуха, потому как проводится измерение общих массовых затрат или давления в ресивере. Ресивер должен быть достаточного размера для того, чтобы исключить возможность возникновения воздушного голодания цилиндров во время большого потребления воздуха, а также сглаживания пульсации на пуске. Четыре форсунки располагаются в канале в непосредственной близости от впускных клапанов.

Система впрыска

Система впрыска топлива применяется как на бензиновых, так и на дизельных двигателях. К тому же, конструкция и принцип работы подачи бензина дизельных и бензиновых двигателей имеют значительные различия. На бензиновых двигателях при помощи подачи топлива образовывается однородная топливовоздушная смесь, принудительно воспламеняющаяся от искр. На дизельных двигателях подача топливной смеси проходит под высоким давлением, доза топливной смеси смешивается с горячим воздухом и практически сразу воспламеняется. Давление определяет размер порции впрыскиваемой топливной смеси, а значит, и мощность двигателя. Поэтому мощность двигателя прямо пропорционально зависит от давления. То есть чем больше давления подачи топлива, чем больше будет мощность двигателя. Схема топливной смеси является составной частью транспортного средства. Главным рабочим «органом» абсолютно каждой схемы впрыскивания является форсунка.

Система впрыскивания топлива на бензиновых двигателях

Зависимо от метода образования топливовоздушной смеси различают такие системы центрального впрыскивания, непосредственного и распределенного типа. Система распределенного и центрального впрыскивания является схемой предварительного впрыскивания. То есть впрыскивание в них проходит, не доходя к камере сгорания, которая находится во впускном коллекторе.

Центральное впрыскивание (или моновпрыск) проходит при помощи одной-единственной форсунки, которая устанавливается во впускном коллекторе. На сегодняшний момент система такого типа не производится, но еще встречается на легковых машинах. Такой тип достаточно простой и надежный, но имеет повышенные затраты горючего и низкие экологические показатели.

Распределительное впрыскивание горючего — это подача топливной смеси во впускной коллектор через отдельную для каждого цилиндра топливную форсунку. Образовывается топливовоздушная смесь во впускном коллекторе. Она является самой распространенной схемой впрыскивания топливной смеси на бензиновых двигателях. Первым и основным преимуществом распределенного типа является экономичность. К тому же, из-за более полного сгорания топлива за одни цикл машины с таким типом впрыскивания приносят меньше вреда окружающей среде вредными выбросами. При точном дозировании топливной смеси риск возникновения непредвиденных сбоев в функционировании на экстремальных режимах сводится практически к нулю. Недостаток этого типа системы впрыскивания заключается в довольно сложной и полностью зависящей от электроники конструкции. Из-за большого количества компонентов ремонт и диагностика этого типа возможна исключительно в условиях автомобильного сервисного центра.

Процесс впрыска топлива

Один из самых перспективных типов подачи горючего является непосредственная система впрыска топлива. Подача смеси проходит непосредственно в камеру сгорания всех цилиндров. Схема подачи дает возможность создавать оптимальный состав топливовоздушной смеси во время функционирования всех режимов работы двигателя, увеличить уровень сжатия, экономичность топлива, увеличение мощности, а также понижение вредных выбросов. Недостаток этого типа впрыскивания заключается в сложной конструкции, а также высоких эксплуатационных требований. Для того чтобы снизить уровень выброса твердых частиц в атмосферу вместе с отработанными газами используется комбинированное впрыскивание, которое объединяет схему непосредственной и распределенной подачей бензина на единственном двигателе внутреннего сгорания.

Впрыск топлива в двигатель может иметь электронное или механическое управление. Самым лучшим считается электронное управление, которое обеспечивает значительную экономию горючей смеси, а также сокращение вредных выбросов. Впрыскивание топливной смеси в схеме может проходить импульсно или непрерывно. Самым перспективным и экономичным считается импульсный впрыск горючей смеси, который использует все современные типы. В двигателе эта схема обычно объединяется с зажиганием и образовывает объединенную схему подачи горючей смеси и зажигания. Согласование функционирования схем подачи топлива обеспечивается благодаря схеме управления двигателем.

Надеемся, что данная статья помогла вам найти решение в проблемах и вы нашли ответы на все вопросы, которые относятся к этой теме. Соблюдайте правила дорожного движения и будьте бдительны во время поездок!

Системы впрыска топлива бензиновых двигателей

 

Системы впрыска топлива, стали массово устанавливаться на бензиновых двигателях, начиная с 80-х годов прошлого столетия. Здесь, в отличии карбюраторной системы, подача топлива осуществлялась посредством принудительного впрыска топлива с помощью форсунок во впускной коллектор или в цилиндр. Двигатели с такими системами подачи топлива еще называют инжекторными. Вот о том, какими бывают системы впрыска топлива на бензиновых двигателях, мы и поговорим в этой статье.

 

Содержание

  1. Система с впрыском топлива во впускной трубопровод
  2. Системы прямого впрыска топлива для бензиновых двигателей
    • Работа двигателя при наличии однородной смеси
    • Работа двигателя при послойном распределении смеси
      • Система с направлением струи топлива на днище поршня
      • Система с направлением струи топлива в поток завихрения воздуха
      • Система с прямым направлением струи топлива
      • Другие режимы работы

 

 

Система с впрыском топлива во впускной трубопровод

 

В системах впрыска топлива с внешним сме­сеобразованием приготовление топливно-воздушной смеси происходит вне камеры сго­рания двигателя (во впускном трубопроводе). Несмотря на то, что в карбюраторных системах также имеет место внешнее смесеобразование, они были практически полностью вытеснены топливными системами с впрыском топлива во впускной трубопровод, которые обеспечивают более точное дозирование и управление подачей топлива. Последние достижения представлены электронными системами с впрыском топлива во впускной трубопровод, в которых топливо впры­скивается прерывисто для каждого отдельного цилиндра, т.е. с впрыском топлива непосред­ственно перед впускными клапанами (см. рис. «Принцип действия системы с впрыском топлива во впускной трубопровод» ).

 

 

Системы, основанные на непрерывном впрыске топлива (K-Jetronic) или системы с центральным впрыском топлива перед дрос­сельной заслонкой (Mono-Jetronic) практически не находят применения в новых разработках.

В связи с высокими требованиями к плав­ности работы двигателя и снижению токсично­сти отработавших газов чрезвычайно большое значение имеет точное смесеобразование. При этом также крайне важно обеспечить точную синхронизацию впрыска топлива и точное дози­рование топлива. Для выполнения этих требо­ваний в электронных системах многоточечного (распределенного) впрыска топлива на каждый цилиндр двигателя приходится по электромаг­нитной форсунке, причем управление каждой форсункой осуществляется индивидуально. При этом перед блоком управления двигателем стоит задача вычисления как требуемой для каждого цилиндра массы топлива, так и мо­мента начала впрыска топлива в зависимости от текущих условий работы двигателя. Время, требующееся для впрыска вычисленной массы топлива, зависит от сечения канала форсунки и перепада давления между впускным трубопро­водом и системой подачи топлива.

В системах с впрыском топлива во впускной трубопровод топливо, подаваемое электроприводным топливным насосом, проходит через топливный фильтр и по топливопроводу по­ступает в топливную рампу, обеспечивающую его равномерное распределение по топливным форсункам. Для обеспечения надлежащего качества топливно-воздушной смеси чрезвы­чайно важным является то, каким образом про­исходит приготовление топлива форсунками. При этом важно обеспечить очень тонкое рас­пыление топлива. Форма и угол рассеивания струи топлива адаптированы к геометрической форме впускного трубопровода и головки ци­линдра (см. «Топливная форсунка»).

Если точно дозированную массу топлива впрыскивать непосредственно перед впуск­ным клапаном (клапанами) цилиндра, значи­тельная часть тонко распыленного топлива может испариться. Поэтому топливно-воздушная смесь может образовываться в нужный момент времени с использованием воздуха, проходящего через дроссельную заслонку (см. рис. «Механизмы и факторы, влияющие на смесеобразование при впрыске топлива во впускной трубопровод» ). Время, имеющееся в наличии для смесеобразования, может быть увеличено за счет впрыска топлива через пока что закрытые впускные клапаны.

 

 

Часть топлива осаждается на стенках ци­линдра вблизи впускных клапанов и образует пленку. Толщина этой пленки в основном за­висит от давления во впускном трубопроводе и, соответственно, от условий нагрузки двига­теля. В случае нестационарного(переходного) режима работы двигателя это осаждение топлива может привести к временному от­клонению коэффициента избытка воздуха от желаемого значения (λ = 1). Отсюда следует, что осаждение топлива на стенках цилиндра необходимо свести к минимуму. Также не следует пренебрегать эффектом осаждения топлива во впускном канале, особенно при пуске холодного двигателя. Поскольку в этих условиях топливо испаряется плохо, для соз­дания воспламеняемой топливно-воздушной смеси первоначально требуется большее количество топлива. Когда в дальнейшем давление топлива во впускном трубопро­воде снижается, часть ранее образовавшейся пленки топлива испаряется. Если каталити­ческий нейтрализатор не достиг нормальной рабочей температуры, это может вызывать увеличение выбросов углеводородов. К об­разованию пленки топлива на стенках камеры сгорания также могут привести нарушения впрыска топлива, что в свою очередь, может вызвать увеличение количества токсичных веществ в отработавших газах. Определение геометрического совмещения струи топлива («нацеливания струи») позволит выбрать со­ответствующие форсунки, при использова­нии которых конденсация топлива в областях впускного канала и впускных клапанов будет сведена к минимуму.

По сравнению с карбюраторными систе­мами и одноточечными системами впрыска топлива в многоточечных системах впрыска топлива конденсация топлива на стенках впускного трубопровода значительно сни­жена. В то же время впускные трубопроводы могут быть оптимально адаптированы, в со­ответствии с потоком воздуха, горению то­плива и получению необходимой динамики двигателя.

 

Системы прямого впрыска топлива для бензиновых двигателей

 

В системах прямого впрыска топлива, в отли­чие от систем с впрыском топлива во впуск­ной трубопровод, в камеру сгорания через впускные клапаны поступает чистый воздух. Только после этого топливо впрыскивается в камеру сгорания форсункой (топливная фор­сунка высокого давления), расположенной непосредственно в головке блока цилиндров (внутреннее смесеобразование, см. рис. «Принцип действия системы прямого впрыска топлива» ). При этом существуют два основных режима работы системы. В случае впрыска топлива во время такта впуска имеет место режим работы с однородной смесью, а при впрыске топлива во время такта сжатия — режим послойного распределения смеси. Существуют также раз­личные специальные режимы, представляю­щие собой комбинацию двух основных режи­мов или их небольшие вариации.

 

 

При работе в режиме послойного распреде­ления заряда количество воздуха не ограничи­вается; топливно-воздушная смесь — бедная. Избыточное количество воздуха в отработавших газах мешает преобразованию оксидов азота в трехкомпонентном каталитическом нейтрализа­торе. Поэтому для этих систем прямого впрыска топлива требуется очистка отработавших газов при помощи дополнительного каталитического нейтрализатора NOx аккумуляторного типа. По этой причине большинство систем прямого впрыска топлива, представленных в настоящее время на рынке, работают исключительно в ре­жиме образования однородной смеси.

 

Работа двигателя при наличии однородной смеси

 

При работе в режиме образования однородной смеси, процесс смесеобразования подобен про­цессу в системе с впрыском топлива во впускной трубопровод. Смесь имеет стехиометрический состав (λ = 1). Однако, в отношении смесеобра­зования имеются некоторые различия. В частно­сти, отсутствует поток в области расположения впускного клапана, способствующий смесео­бразованию, и для самого смесеобразования имеется значительно меньше времени. В то время как в случае системы с впрыском топлива во впускной трубопровод впрыск может произ­водиться в течение поворота коленчатого вала на 720° (синхронно с тактами впуска), в случае систем с прямым впрыском топлива имеется окно для впрыска, соответствующее углу пово­рота коленчатого вала всего лишь 180°. Впрыск топлива разрешен только во время такта впуска. Это обусловлено тем, что перед этим выпускные клапаны открыты, и в противном случае несго­ревшее топливо будет выходить в систему выпу­ска отработавших газов. Это вызвало бы высо­кое содержание углеводородов в отработавших газах и проблемы в работе каталитического нейтрализатора. Для обеспечения подачи до­статочного количества топлива в течение этого ограниченного периода времени необходимо увеличить поток топлива через форсунку. Это достигается в основном за счет увеличения дав­ления топлива. Увеличение давления дает до­полнительное преимущество, заключающееся в повышении уровня турбулентности в камере сгорания, что в свою очередь способствует процессу смесеобразования. Поэтому топливо и воздух могут быть полностью перемешаны, несмотря на короткий отпущенный для этого период времени.

 

Работа двигателя при послойном распределении смеси

 

Что касается работы с послойным распре­делением смеси, следует провести различия между разными способами сжигания топлива. Эти способы имеют одну общую черту, заклю­чающуюся в том, что все они направлены на создание послойного распределения смеси. Это означает, что вместо поддержания стехиомерического состава смеси за счет из­менения положения дроссельной заслонки в камеру сгорания поступает полный поток воздуха, но только часть его смешивается с топливом перед подачей смеси к свече зажи­гания. Остальная часть свежего воздуха окру­жает послойный заряд топлива. В дополнение к охлаждающему эффекту, снижающему склонность к детонации, отсутствие дроссе­лирования также предлагает значительный потенциал снижения расхода топлива.

 

Система с направлением струи топлива на днище поршня

 

В системе с направлением струи топлива на днище поршня топливо впрыскивается в ка­меру сгорания сбоку (см. рис. а, «Смесеобразование для систем прямого впрыска топлива» ). Выемка в днище поршня отклоняет струю топлива в на­правлении свечи зажигания. Смесеобразова­ние происходит на пути от форсунки к свече за­жигания поскольку время смесеобразования в этом случае еще меньше, давление топлива для этой системы должно быть еще выше, чем для работы с однородной смесью Повышение давления топлива сокращает время впрыска и улучшает условия смесеобразования за счет усиления отражения импульсов давления.

К недостаткам этой системы можно отнести конденсацию топлива на днище поршня, вызы­вающую увеличение содержания НС в отработавших газах. Поскольку время смесеобразова­ния невелико, при высоких нагрузках двигателя облако заряда смеси обычно содержит зоны богатой смеси, что увеличивает вероятность от­ложения нагара. При низких нагрузках импульс потока топлива, служащий в качестве средства транспортировки послойного заряда топлива к свече зажигания, имеет низкую энергию. Поэ­тому обычно поток в этом случае должен быть ограничен, чтобы количество топлива соответ­ствовало более низкой плотности воздуха.

 

Пример HTML-страницы
Система с направлением струи топлива в поток завихрения воздуха

 

В основном, система с направлением струи топлива в поток завихрения воздуха анало­гична системе с направлением струи топлива на днище поршня. Основное различие состоит в том, что облако топлива не взаимодействует непосредственно с выемкой в днище поршня. Вместо этого оно перемещается в поток за­вихрения воздуха (см. рис. Ь, «Смесеобразование для систем прямого впрыска топлива» ). Это решает проблему конденсации топлива на выемке поршня. Однако система с направлением струи топлива в поток завихрения воздуха ме­нее стабильна по сравнению с системой с на­правлением струи на днище, в связи с тем, что обеспечить точную повторяемость распреде­ления потока воздуха весьма затруднительно.

Зачастую фактический процесс сгорания топлива, в зависимости от рабочей точки Двигателя, представляет собой некоторую комбинацию двух вышеописанных режимов.

 

Система с прямым направлением струи топлива

 

Система с прямым направлением струи топлива отличается от двух вышеописанных систем ме­стом установки форсунки. Форсунка установ­лена по центру вверху и впрыскивает топливо в камеру сгорания в вертикальном направлении (СМ. рис. с, «Смесеобразование для систем прямого впрыска топлива» ). Свеча зажигания находится ря­дом с форсункой. Струя топлива не отклоняется и поджигается сразу же после впрыска. В ре­зультате время смесеобразования очень непро­должительное. Это требует еще более высокого Давления топлива. Такой процесс сгорания то- слива позволяет устранить проблемы конденса­ции топлива на стенках впускного трубопровода, зависимости от потока воздуха и ограничения истока при низких нагрузках. Поэтому он несет в себе самый высокий потенциал снижения расхода топлива. В то же время большую проблему для систем впрыска топлива и зажигания пред­ставляет очень короткое время, доступное для смесеобразования.

 

Другие режимы работы

 

В дополнение к режимам работы с однородной смесью и с послойным распределением смеси могут иметь место определенные специальные режимы. К ним относятся «переключение режи­мов» (однородная смесь — послойное распреде­ление заряда), «прогрев каталитического ней­трализатора», «режим защиты от детонации» (режим разделения однородной смеси) и «ре­жим работы на обедненной однородной смеси.

 

Пример HTML-страницы

Система впрыска топлива | Диагностика двигателя

Существует несколько методов впрыска топлива:
непрерывный впрыск топлива, точечный впрыск топлива, распределённый
впрыск топлива и непосредственный впрыск топлива. Непрерывный впрыск
топлива осуществлялся механическими и электромеханическими системами
впрыска топлива. Остальные электронные системы впрыска топлива подают
топливо строго дозированными порциями.

 

Системы непрерывного впрыска топлива

Наиболее распространёнными примерами непрерывного
впрыска топлива являются механическая система впрыска топлива BOSCH
K-Jetronic и электромеханическая система впрыска топлива BOSCH
KE-Jetronic. Здесь топливо впрыскивается непрерывным потоком при помощи
механических форсунок, распыляющих топливо пред впускными клапанами
каждого цилиндра. Количество топлива регулируется путём изменения

интенсивности потока впрыскиваемого топлива. Данные системы применялись
на ранних системах питания двигателя, и были вытеснены более надёжными и
точными электронными системами подачи топлива.

Системы точечного впрыска топлива

Системы точечного впрыска топлива оснащены одной
электромагнитной форсункой (иногда двумя форсунками работающими в паре,
на двигателях с раздельными группами цилиндров), впрыскивающей топливо
во впускной тракт перед дроссельной заслонкой. Как и в случае
карбюраторного питания, во время работы двигателя оборудованного
точечным впрыском, впускной коллектор двигателя весь заполняется готовой
топливовоздушной смесью.
Впрыск топлива здесь осуществляется не
непрерывной струёй, а подаётся порциями. Количество подаваемого топлива
регулируется путём изменения продолжительности открытого состояния форсунки.

Форсунка точечной системы впрыска топлива за два оборота коленчатого
вала двигателя (один полный цикл работы четырёхтактного двигателя)
впрыскивает топливо четыре раза. Недостатки такой системы приготовления
топливовоздушной смеси схожи с карбюраторными системами, связанные с
задержкой и неравномерностью подачи топливовоздушной смеси для разных
цилиндров, не столь хорошей приемистостью двигателя, оседание топлива на
стенках впускного коллектора, особенно во время холодного запуска
двигателя. Хотя для такой системы впрыска не предъявляются высокие
требования к качеству распыла топлива, так как отводится достаточно
времени на испарение и смешивание топлива с поступившим в впускной
коллектор воздухом.
 

Осциллограммы напряжения сигналов системы
управления двигателем BOSCHMONO-Motronic, демонстрирующие схему впрыска
топлива данной системы.

1 Осциллограмма
напряжения выходного сигнала датчика Холла, встроенного в корпус
механического распределителя зажигания. Датчик генерирует четыре
импульса за два оборота коленчатого вала двигателя.

2 Осциллограмма
напряжения управляющих импульсов топливной форсункой. За один полный
цикл работы двигателя форсунка осуществляет четыре впрыска топлива.

3 Импульс синхронизации с моментом зажигания в первом цилиндре.
 

Обмотка топливной форсунки точечной системы
впрыска, имеет низкое электрическое сопротивление — единицы Ома
(топливные форсунки с низким электрическим сопротивлением встречаются и в
других систем впрыска топлива). За счёт уменьшения сопротивления
обмотки увеличивается быстродействие форсунки, что позволяет впрыскивать
небольшие порции топлива.

Для уменьшения нагрева обмотки форсунки,
применяются меры, ограничивающие величину протекающего через обмотку
форсунки тока.
 
В некоторых системах с этой целью используется
мощный токоограничивающий резистор, включённый последовательно в цепь
питания форсунки.
 

Осциллограммы напряжения питания и
управляющего импульса на выводах обмотки низкоомной форсунки (система
точечного впрыска топлива BOSCH MONO Jetronic).

1 Осциллограмма напряжения на управляющем выводе обмотки форсунки.
2 Осциллограмма напряжения на питающем выводе обмотки форсунки (после токоограничивающего резистора).
 

Как видно по приведённым осциллограммам, за счёт
возникновения падения напряжения на токоограничивающем резисторе,
напряжение питания обмотки форсунки автоматически снижается.
В некоторых системах, применяются более сложные

алгоритмы управления форсункой. В таких случаях, импульс управления
форсункой имеет более сложную форму и делится уже на две фазы: фаза
открывания клапана топливной форсунки и фаза удержания клапана топливной
форсунки в открытом состоянии.
 

Осциллограмма напряжения управляющего
импульса низкоомной форсункой системы управления двигателем с точечным
впрыском топлива Multec IEFI автомобиля производства OPEL.

A: Значение напряжения в
момент времени указанный маркером. В данном случае соответствует
напряжению питания обмотки форсунки и равно 14,6 V.

1 Момент
открытия управляющего форсункой силового транзистора. С этого момента
на обмотку форсунки действует напряжение величиной около 14 V.

2

 Фаза открывания клапана топливной форсунки.
3 Момент переключения управляющего форсункой силового транзистора в режим ограничения тока в цепи форсунки.
4 Фаза
удержания клапана топливной форсунки в открытом состоянии Управляющий
форсункой силовой транзистор работает в режиме ограничения тока в цепи
форсунки, обеспечивая подвод к обмотке форсунки пониженного напряжения.

A-B: Значение разницы
напряжений между указанными маркерами моментами времени. В данном случае
соответствует величине воздействующего на обмотку форсунки напряжения
во время фазы удержания клапана топливной форсунки в открытом состоянии и
равно ~1,7 V

5 Момент закрытия управляющего форсункой силового транзистора.
 
Как можно видеть по приведённой выше
осциллограмме, в первоначальный момент времени на низкоомную обмотку
форсунки кратковременно подаётся напряжение, близкое к напряжению на
клеммах аккумуляторной батареи, что обеспечивает ускорение процесса
открытия клапана топливной форсунки. Продолжительность фазы открывания
клапана 
топливной форсунки здесь составляет около 1 mS.
Теперь, когда клапан форсунки открыт, для удержания клапана в открытом
состоянии достаточно уже меньшего тока. Величина протекающего через
обмотку тока ограничивается путём уменьшения величины воздействующего на
обмотку напряжения. В данном случае, уменьшение воздействующего на
обмотку форсунки напряжения достигается путём «призакрытия» управляющего
силового транзистора. Тем самым уменьшается чрезмерный нагрев обмотки
форсунки (дополнительное охлаждение форсунки обеспечивается за счёт
омывающего форсунку топлива). Продолжительность фазы удержания клапана
топливной форсунки в открытом состоянии может изменяться и зависит от
того, какую порцию топлива в данный момент требуется впрыснуть.

В некоторых системах, ограничение протекающего
через обмотку форсунки тока во время фазы удержания клапана в открытом
состоянии реализовано другим способом.
 

Осциллограмма напряжения управляющего
импульса низкоомной форсункой системы управления двигателем BDZ с
точечным впрыском топлива, устанавливаемого на автомобили Peugeot 405.

 

Здесь во время фазы удержания, управляющий
обмоткой форсунки силовой транзистор переключается в режим
Широтно-Импульсной Модуляции (ШИМ). Благодаря этому, обмотка форсунки
многократно подключается к источнику напряжения и отключается от него,
после чего процесс повторяется. Частота процесса подключения /
отключения обмотки настолько высока, что механическая система форсунки
(клапан) «не успевает» закрываться в моменты, когда питающее напряжение

отключено.
 

Системы распределённого впрыска топлива

Каждый цилиндр системы распределённого впрыска
топлива обслуживается собственной электромагнитной форсункой. Каждая
форсунка такой системы впрыскивает топливо во впускной коллектор пред
впускными клапанами каждого цилиндра. Таким образом, только часть
внутреннего объёма впускного коллектора работающего двигателя
заполняется подготовленной топливной смесью. Как и в системе точечного
впрыска топлива, здесь впрыск осуществляется не непрерывной струёй
топлива, а подаётся порциями. Количество подаваемого топлива
регулируется путём изменения продолжительности открытого состояния
форсунки.
Электромагнитные топливные форсунки имеют
некоторую инерционность. Проявляется эта инерционность как задержка
открытия и задержка закрытия клапана форсунки относительно управляющего

напряжения. Задержка открытия клапана форсунки может составлять около
1,5 mS, кроме того, она может изменяться с изменением величины
напряжения на аккумуляторной батарее. Задержка закрытия клапана форсунки
может составлять около 1,0 mS. Когда двигатель работает под нагрузкой,
длительность впрыска топлива может составлять несколько единиц или даже
десятки миллисекунд, то есть -длительность впрыска топлива при этом
значительно превышает время задержки срабатывания клапана форсунки, и за
счёт этого инерционность форсунки сказывается мало заметно.

Когда двигатель работает при малых нагрузках или
на холостом ходу, длительность впрыска значительно уменьшается, и
становится сравнимой с временем задержки срабатывания клапана форсунки.
Из-за этого, инерционность форсунки может сказываться значительно
сильнее и точность дозирования количества впрыскиваемого топлива может
сильно снизиться. Поэтому, для таких форсунок не используют управляющие
импульсы продолжительностью менее 1,5 mS. Кроме того, инерционность
форсунок, обслуживающих разные цилиндры одного и того же двигателя со
значительным пробегом может заметно различаться, что вносит
дополнительную погрешность дозирования малых порций топлива.

Классификация систем распределённого впрыска топлива

Распределённые системы впрыска топлива
различаются по схеме работы впрыска топлива: параллельный впрыск,
попарно-параллельный, фазированный (последовательный).

Параллельный впрыск топлива

Топливные форсунки многих ранних распределённых
систем впрыска топлива соединены параллельно. При такой схеме,
управление форсунками двигателя происходит одновременно — все форсунки
такой системы работают синхронно.
 

Осциллограммы напряжения сигналов системы
управления 4-х цилиндрового 4-х тактного двигателя, осуществляющей
параллельный впрыск топлива, демонстрирующие схему впрыска топлива
данной системы.

1 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной форсункой 1-го цилиндра.
2 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной форсункой 2-го цилиндра.
3 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной форсункой 3-го цилиндра.
4 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной форсункой 4-го цилиндра.
7 Импульс синхронизации с моментом зажигания в первом цилиндре.
 
В системах параллельного впрыска, за один полный
цикл работы двигателя (за два оборота коленчатого вала 4-х тактного
двигателя), каждая форсунка впрыскивает топливо дважды. То есть, каждая
порция топлива, попадающего впоследствии в цилиндр во время 
такта впуска, впрыскивается «за два приёма».
Из-за того, что подача каждой порции топлива осуществляется за два
впрыска, в сравнении с точечным впрыском, точность дозирования
получается несколько лучшей; но в сравнении с фазированным впрыском,
точность дозирования получается несколько хуже, особенно на переходных
режимах работы двигателя.
Блок управления параллельной системы впрыска
топлива должен учитывать инерционность открытия клапана форсунки,
которая сильно зависит от величины напряжения в бортовой сети
автомобиля. При больших порциях впрыскиваемого топлива, к примеру, во
время ускорения автомобиля или во время холодного пуска, часть топлива
оседает на стенках впускного коллектора и попадает в цилиндр с некоторой
задержкой, что сказывается на приемистости двигателя. Но к качеству
распыла топлива здесь предъявляются немного меньшие требования, так как
отводится достаточно времени на испарение топлива и смешивание его с
воздухом.
Недостаток параллельного впрыска заключается в
неодинаковом для всех цилиндров времени от начала впрыскивания топлива
форсункой до момента открытия впускного клапана цилиндра. При
одновременном впрыске топлива порядок работы цилиндров не учитывается,
соответственно время подготовки топливовоздушной смеси (время испарения
топлива) для каждого цилиндра получается разным.

 

Попарно-параллельный впрыск топлива

Для уменьшения зависимости качества подготовки
топливовоздушной смеси от момента впрыска топлива, а так же для
улучшения точности дозирования топлива на переходных режимах работы
двигателя, топливные форсунки были разделены на группы согласно порядку
работы цилиндров и соединены попарно-параллельно — половина форсунок
соединена параллельно и управляется своим выходным силовым транзистором
блока управления двигателем, другая половина форсунок так же соединена
параллельно и управляется своим, вторым выходным силовым транзистором
блока управления двигателем.
Управление форсунками одной группы происходит
одновременно — все форсунки одной группы работают синхронно. Когда
форсунки первой группы впрыскивают топливо, форсунки второй группы
закрыты, и наоборот. При этом, первая и вторая группы форсунок, так же
как и в системе параллельного впрыска топлива, впрыскивают топливо
дважды за один цикл работы 4-х тактного двигателя (за два оборота
коленвала).
 

Осциллограммы напряжения сигналов системы
управления 4-х цилиндрового 4-х тактного двигателя, осуществляющей
попарно-параллельный впрыск топлива, демонстрирующие схему впрыска
топлива данной системы. Порядок работы цилиндров 1 — 3 — 4 — 2. В данном
случае в первую пару объединены форсунки, обслуживающие цилиндры №1 и
№4, а во вторую пару объединены форсунки, обслуживающие цилиндры №2 и
№3. Но встречаются системы, где при таком же порядке работы цилиндров
двигателя, форсунки объединены в пары по-другому.

напряжения управляющих импульсов топливной
напряжения управляющих импульсов топливной
напряжения управляющих импульсов топливной
напряжения управляющих импульсов топливной
форсункой форсункой форсункой форсункой
1 Осциллограмма 1-го цилиндра.
2 Осциллограмма 2-го цилиндра.
3 Осциллограмма 3-го цилиндра.
4 Осциллограмма 4-го цилиндра.
5 Осциллограмма
напряжения выходного сигнала датчика положения / частоты вращения
коленчатого вала. За один полный оборот коленвала датчик генерирует 58
импульсов и один пропуск, продолжительность которого соответствует
продолжительности двух импульсов. Соответственно, за один полный цикл
работы 4-х тактного двигателя (за два оборота коленвала) датчик
генерирует такие пропуски дважды.

7 Импульс синхронизации с моментом зажигания в первом цилиндре.
 
Следует заметить, что в момент пуска двигателя
блок управления двигателем переключается на параллельную схему впрыска
топлива, то есть, включает и выключает все топливные форсунки
одновременно.

Фазированный впрыск топлива

Для дальнейшего повышения точности дозирования
впрыскиваемого топлива при малых длительностях впрыска путём уменьшения
негативного влияния инерционности электромагнитных топливных форсунок,
каждую форсунку стали обслуживать собственным выходным транзистором
блока управления двигателем. Такая схема впрыска называется фазированным
впрыском или последовательным впрыском топлива. За счёт уменьшения
частоты срабатывания форсунки по сравнению с параллельным и
попарно-параллельным впрыском в два раза, потребовалось уже более
продолжительное открытие форсунки для обеспечения подачи того же
количества топлива. То есть, схема управления форсунками была
модернизирована так, что вместо двух коротких впрысков топлива
осуществляется один более продолжительный впрыск. Таким образом, замена
параллельной схемы впрыска топлива на фазированную позволила заметно
повысить точность дозирования впрыскиваемого топлива при малых
длительностях впрыска.
 

Осциллограммы
напряжения сигналов системы управления 4-х цилиндрового 4-х двигателя,
осуществляющей фазированный впрыск топлива, демонстрирующие схему
впрыска топлива данной системы.

1 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной 1-го цилиндра.
2 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной 2-го цилиндра.
3 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной 3-го цилиндра.
4 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной 4-го цилиндра.
5 Осциллограмма напряжения
выходного сигнала датчика положения / частоты вращения коленчатого
вала. За один полный оборот коленвала датчик генерирует 58 импульсов и
один пропуск, продолжительность которого соответствует продолжительности
двух импульсов. Соответственно, за один полный цикл работы 4-х тактного
двигателя (за два оборота коленвала) датчик генерирует такие пропуски
дважды.

6 Осциллограмма
напряжения выходного сигнала датчика положения распределительного вала
(датчика фаз). За два полных оборота коленвала датчик генерирует один
импульс.

7 Импульс синхронизации с моментом зажигания в первом цилиндре.
 
Здесь, впрыск топлива осуществляется тогда, когда
обслуживаемый данной форсункой цилиндр находится на такте выпуска
отработавших газов, то есть, незадолго до такта впуска. За два полных
оборота коленчатого вала двигателя соответствующих одному полному циклу
работы четырёхтактного двигателя, каждая форсунка впрыскивает топливо
только один раз. То есть, по сравнению с параллельным и
попарно-параллельным впрыском, здесь частота срабатывания форсунки
уменьшена в два раза. За счёт этого, для обеспечения подачи заданного
количества топлива потребовалось более продолжительное открытие
форсунки, а за счёт увеличения продолжительности открытого состояния
форсунки уменьшилось негативное влияние инерционности электромагнитных
топливных форсунок на точность дозирования топлива. Таким образом,
замена попарно-параллельной схемы впрыска топлива на фазированную
позволила ещё больше повысить точность дозирования впрыскиваемого
топлива при малых длительностях впрыска.
Для реализации фазированной схемы впрыска топлива
потребовались заметные доработки системы управления двигателем,
обеспечивающие привязку алгоритма управления форсунками к фазам рабочего
цикла цилиндров. По этому, двигатели, оборудованные фазированным
впрыском топлива, дополнительно оснащены датчиком положения
распределительного вала (датчиком фаз). Кроме того, блок управления
такого двигателя потребовалось дооснастить ещё несколькими силовыми
транзисторами, для управления каждой форсункой индивидуально. Кроме
внесения изменений в блок управления двигателем, потребовалось
применение форсунок с более тонким распылом топлива, так как уменьшилась
продолжительность процесса испарения топлива и смешивания его с
воздухом. На некоторых двигателях, дополнительно, это позволило
использовать режим работы при более бедной смеси (дополнительно
потребовалось изменение конструкции впускного коллектора и применение
заслонок завихрителей, для формирования вертикальных потоков воздуха в
цилиндре).

Следует заметить, что в момент пуска двигателя
блок управления двигателем переключается на параллельную схему впрыска
топлива, то есть, включает и выключает все топливные форсунки
одновременно до тех пор, пока не распознает сигнал от датчика положения
распределительного вала.

Дополнительно применяется асинхронный режим
впрыска. В момент, когда водитель очень резко нажимает на педаль
акселератора, некоторые блоки управления могут осуществлять впрыскивание
дополнительного количества топлива несколькими малыми порциями в
цилиндры, которые в данный момент находятся перед или вначале такта
впуска.
 

Осциллограммы напряжения сигнала управления
форсункой и сигнала от датчика положения дроссельной заслонки системы
фазированного впрыска топлива в момент резкой перегазовки.

4 Осциллограмма напряжения выходного сигнала датчика положения дроссельной заслонки.
6 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной форсункой одного из цилиндров.

Как видно из приведённым выше осциллограммам, на
переходных режимах работы двигателя, в данном примере в момент резкого
открытия дроссельной заслонки, система фазированного впрыска топлива
может осуществлять дополнительные циклы впрыска топлива, дополнительно
обогащая таким образом состав приготовляемой топливовоздушной смеси.
Благодаря этому снижается вероятность возникновения пропусков
воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндрах при работе двигателя на
переходных режимах.

В системах точечного впрыска топлива подавляющего
большинства двигателей современных автомобилей реализован именно
фазированный впрыск топлива.
 

Системы непосредственного впрыска топлива

Наиболее современными системами управления
двигателем являются системы с непосредственным впрыскиванием топлива.
Здесь топливная форсунка впрыскивает топливо непосредственно в камеру
сгорания, то есть, во внутренний объём цилиндра. Благодаря этому, при
работе двигателя с низкой нагрузкой (холостой ход, равномерное движение
автомобиля с небольшой скоростью…) удалось достичь приготовления
внутри цилиндра топливовоздушной смеси с неоднородным соотношением
воздух-топливо. Вблизи электродов свечи зажигания образуется нормальная
или немного обогащённая смесь, за счёт чего происходит устойчивое
воспламенение этой смеси от искрового разряда между электродами свечи
зажигания. В остальном объёме цилиндра образуются бедные и сверхбедные
смеси, которые сгорают от пламени горения нормальной по составу смеси
вблизи электродов свечи зажигания. За счёт послойного приготовления
топливовоздушной смеси (состав смеси в объёме камеры сгорания
неоднороден), усреднённый состав приготовляемой и сжигаемой таким
образом топливовоздушной смеси оказывается сверхбедным — соотношение
воздух-топливо при работе двигателя в таком режиме может достигать
значений 30:1…40:1. Для сравнения, на бензиновом двигателе с подачей
топлива во впускной коллектор и оборудованном специальными завихрителями
потока воздуха (для создания послойной смеси в камере сгорания) не
удаётся достичь обеднения топливовоздушной смеси с соотношением
воздух-топливо более 25:1. А, как известно, обеднение топливовоздушной
смеси позволяет заметно снизить количество расходуемого двигателем
топлива.

Системы управления двигателем с непосредственным
впрыскиванием топлива, да и сами двигатели, обслуживаемые подобными
системами, имеют ряд отличий от обычных систем с точечным впрыскиванием
топлива. Это: вертикальные каналы ввода потока воздуха в цилиндры,
поршни с закругленной выборкой для направления топливной смеси в сторону
свечи зажигания, вихревые инжекторы высокого давления, топливный насос
высокого давления. Кроме того, при работе двигателя на сверхбедных
смесях, впрыскивание топлива в камеру сгорания происходит в конце такта
сжатия. Из-за высокого давления в камере сгорания в момент впрыска
топлива, а так же для обеспечения направленного перемещения впрыснутого
топлива к свече зажигания, давление топлива в топливной рейке здесь
существенно увеличено, соответственно изменена и конструкция топливной
форсунки. С целью повышения давления в топливной рейке, кроме
электрического топливного насоса, размещённого внутри бака, здесь
дополнительно применён механический топливный насос высокого давления,
приводимый от распределительного вала двигателя. Механический топливный
насос высокого давления обеспечивает поддержание давления в топливной
рейке на уровне нескольких десятков Bar.

Для обеспечения правильного послойного
образования топливовоздушной смеси, движение воздушного потока внутри
цилиндра было оптимизировано за счёт изменения конструкции двигателя —
изменены форма и направление впускного воздушного канала для создания в
камере сгорания вертикально направленных воздушных потоков. Так же здесь
применена специальная форма днища поршня. За счёт изменённой формы
днища поршня, струя впрыскиваемого форсункой топлива «отражается» от
наклонного углубления в днище поршня и направляется к свече зажигания,
где образуется область с достаточно богатым содержанием топлива.

В связи с повышением давления топлива в топливной
рейке, потребовалось значительно сократить длительность открытия
топливной форсунки, измеряемое здесь в единицах десятых долей милли
Секунды. Для уменьшения инерционности топливных форсунок, величина
управляющего форсунками напряжения была значительно увеличена и
достигает нескольких десятков Вольт. Для управления топливными
форсунками многих систем непосредственного впрыска топлива применяется
специальный модуль, преобразующий низковольтные импульсы от блока
управления двигателем в высоковольтные импульсы для управления
топливными форсунками.
 

Осциллограммы напряжений сигналов управления топливной форсункой системы непосредственного впрыска топлива.
1 Осциллограмма напряжения на одном из выводов топливной форсунки системы непосредственного впрыска топлива.
2 Осциллограмма напряжения на втором из выводов топливной форсунки системы непосредственного впрыска топлива.
3 Осциллограмма напряжения, воздействующего на обмотку топливной форсунки системы непосредственного впрыска топлива.
 

Следует отметить, что при работе двигателя на
холостом ходу, для поддержания необходимой температуры нейтрализатора
выхлопных газов приготовление сверхбедной топливовоздушной смеси
периодически чередуется с приготовлением обычный однородной смеси
(послойное смесеобразование чередуется с гомогенным смесеобразованием).
При гомогенном смесеобразовании впрыск топлива в камеру сгорания
происходит не во время такта сжатия, а на такте впуска. Переключения
между послойным и гомогенным смесеобразованием заметны по
незначительному изменению частоты вращения двигателя на холостом ходу.
На определенных режимах работы двигателя возможен
комбинированный режим приготовления смеси, когда топливо впрыскивается
форсунками на такте впуска и дополнительно в конце такта сжатия.

Из-за низкого качества топлива, повышается
степень износа деталей некоторых узлов системы непосредственного
впрыскивания топлива. Высокое содержание серы и нерегламентированных
присадок в бензине фактически сводит на нет экономические, экологические
и мощностные показатели данных двигателей. Поэтому, не многие
производители автомобилей одобряют эксплуатацию таких двигателей в
странах СНГ.

Системы впрыска топлива современных двигателей внутреннего сгорания: бензиновые и дизельные системы — Autodromo

Основным назначением системы впрыска (иное название — инжекторная система) является обеспечение своевременной подачи топлива в рабочие цилиндры ДВС.

В настоящее время подобная система активно используется на дизельных и бензиновых двигателях внутреннего сгорания. Важно понимать, что для каждого типа двигателя система впрыска будет в значительной мере отличаться. Читайте отзывы о сайтах и компаниях по этой ссылке.

Так в бензиновых ДВС процесс впрыска способствует образованию топливовоздушной смеси, после чего происходит ее принудительное воспламенение от искры.

В дизельных же ДВС подача топлива осуществляется под высоким давлением, когда одна часть топливной смеси соединяется с горячим сжатым воздухом и почти моментально самовоспламеняется.

Система впрыска остается ключевой составной частью общей топливной системы любого автомобиля. Центральным рабочим элементом подобной системы является топливная форсунка (инжектор).

Как уже было сказано ранее в бензиновых двигателях и дизелях применяются различные виды систем впрыска, которые мы и рассмотрим обзорно в этой статье, а детально разберем в последующих публикациях.

Содержание

  1. Виды систем впрыска на бензиновых ДВС
  2. Центральный впрыск
  3. Распределенный впрыск
  4. Непосредственный впрыск
  5. Комбинированный впрыск
  6. Виды систем впрыска дизельных ДВС
  7. Система впрыска насос-форсунки
  8. Система впрыска Сommon Rail (аккумуляторный впрыск)

Виды систем впрыска на бензиновых ДВС

На бензиновых двигателях используются следующие системы подачи топлива – центральный впрыск (моно впрыск), распределенный впрыск (многоточечный), комбинированный впрыск и  непосредственный впрыск.

Центральный впрыск

Подача топлива в системе центрального впрыска происходит за счет топливной форсунки, которая расположена во впускном коллекторе. Поскольку форсунка всего одна, то эту систему впрыска называют еще – моновпрыск.

Системы этого вида на сегодняшний день утратили свою актуальность, поэтому в новых моделях автомобилей они не предусмотрены, впрочем, в некоторых старых моделях некоторых автомобильных марок их можно встретить.

К преимуществам моно впрыска можно отнести надежность и простоту использования. Недостатками подобной системы являются низкий уровень экологичности двигателя и высокий расход топлива.

Распределенный впрыск

Система многоточечного впрыска предусматривает подачу горючего отдельно на каждый цилиндр, оснащенный собственной топливной форсункой. При этом ТВС образуется только во впускном коллекторе.

В настоящее время большинство бензиновых двигателей оснащено системой распределенной подачи топлива. Преимуществами подобной системы являются высокая экологичность, оптимальный расход топлива, умеренные требования к качеству потребляемого топлива.

Непосредственный впрыск

Одна из наиболее совершенных и прогрессивных систем впрыска. Принцип работы подобной системы заключается в прямой подаче (впрыске) топлива в камеру сгорания цилиндров.

Система непосредственной подачи топлива позволяет получать качественный состав ТВС на всех этапах работы ДВС с целью улучшения процесса сгорания горючей смеси, увеличения рабочей мощности двигателя, снижения уровня отработанных газов.

К недостаткам данной системы впрыска можно отнести сложную конструкцию и высокие требования к качеству топлива.

Комбинированный впрыск

Система данного типа объединила в себе две системы – непосредственный и распределенный впрыск. Зачастую она применяется для уменьшения выбросов токсичных элементов и отработанных газов, благодаря чему достигается высокие показатели экологичности двигателя.

Все системы подачи топлива, пнименяемые на бензиновых ДВС могут быть оснащены механическими или электронными устройствами управления, из которых последняя наиболее совершенна, поскольку обеспечивает наилучшие показатели экономичности и экологичности двигателя.

Подача топлива в подобных системах может осуществляться непрерывно или дискретно (импульсно). По мнению специалистов, импульсная подача топлива является наиболее целесообразной и эффективной и на сегодняшний день применяется во всех современных двигателях.

Виды систем впрыска дизельных ДВС

На современных дизельных двигателях применяются такие системы впрыска, как система насос-форсунки, система Сommon Rail, система с рядным или распределительным ТНВД (топливным насосом высокого давления).

Наиболее востребованные и считаются наиболее прогрессивными из них системы: Сommon Rail и насос-форсунки, о которых ниже поговорим чуть подробнее.

ТНВД является центральным элементом любой топливной системы дизельного двигателя.

В дизелях подача горючей смеси может осуществляться как в предварительную камеру, так и напрямую в камеру сгорания (непосредственный впрыск).

На сегодняшний день предпочтение отдается системе непосредственного впрыска, которую отличает повышенный уровень шума и менее плавная работа двигателя, по сравнению с впрыском в предварительную камеру, но при этом обеспечивается гораздо более важный показатель – экономичность.

Система впрыска насос-форсунки

Подобная система применяется для подачи и впрыска топливной смеси под высоким давлением центральным устройством – насос-форсунками.

По названию можно догадаться, что ключевой особенностью данной системы является то, что в единственном устройстве (насос-форсунке) объединены сразу две функции: создание давления и впрыск.

Конструктивным недостатком данной системы является то, что насос оснащен приводом постоянного типа от распредвала двигателя (не отключаемый), который приводит к быстрому износу конструкции. Из-за этого производители все чаще делают выбор в пользу системы впрыска Сommon Rail.

Система впрыска Сommon Rail (аккумуляторный впрыск)

Это более совершенная система подачи ТС для большинства дизельных двигателей. Ее название пошло от основного конструктивного элемента – топливной рампы, общей для всех форсунок. Сommon Rail в переводе с английского как раз и означает – общая рампа.

В такой системе топливо подается к топливным форсункам от рампы, которую еще называют аккумулятором высокого давления, из-за чего у системы появилось и второе название – аккумуляторная система впрыска.

В системе Сommon Rail предусмотрено проведение трех этапов впрыска – предварительного, основного и дополнительного. Это позволяет уменьшить шум и вибрации двигателя, сделать более эффективными процесс самовоспламенения топлива, уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу.

Для управления системами впрыска на дизелях предусмотрено наличие механических и электронных устройств. Системы на механике позволяют контролировать рабочее давление, объем и момент впрыска топлива. Электронные системы предусматривают более эффективное управление дизельными ДВС в целом.

Как происходит впрыск топлива на карбюраторном двигателе

Содержание

  1. Карбюраторный двигатель
  2. Устройство карбюраторного двигателя
  3. Принцип работы карбюраторного двигателя
  4. Характеристики карбюраторного двигателя
  5. Управление карбюратором
  6. Регулировки карбюратора
  7. Виды и особенности работы систем впрыска бензиновых двигателей
  8. Краткая история появления
  9. Виды систем впрыска бензиновых двигателей
  10. Моновпрыск, или центральный впрыск
  11. Распределенный впрыск (MPI)
  12. Непосредственный впрыск топлива (GDI)
  13. Как работает карбюраторный двигатель — принцип работы
  14. Обогащение смеси в карбюраторе
  15. Дополнительный впрыск даже при резком ускорении
  16. Система питания топливом бензинового (карбюраторного) двигателя
  17. Инжекторные топливные системы
  18. Видео

Карбюраторный двигатель

Карбюраторный двигатель — это отдельный вид двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с наружным формированием смеси. В карбюраторном двигателе внутреннего сгорания горючая смесь по коллектору проходит в цилиндры двигателя и вырабатывается в карбюраторе.

Карбюратор — конструкция в системе питания двигателей внутреннего сгорания, которая служит для перемешивания бензина с воздухом, образовывает горючую смесь и корректирует ее потребление. На сегодняшний день карбюраторные системы заменяются инжекторными.

Смесь представляет собой пары бензина смешанные с воздухом. Когда она проходит в цилиндры двигателя происходит перемешивание с отработанными газами и образование рабочей смеси, которая в конкретный момент поджигается системой зажигания. Поджигание смеси производится благодаря тому, что бензин поступает в газообразном виде и имеется достаточное количество воздуха для горения.

Карбюраторные двигатели подразделяются на четырехтактные и двухтактные. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя складывается из четырех тактов, они состоят из четырех полуоборотов коленчатого вала; двухтактные же состоят из двух полуоборотов коленчатого вала. Двухтактные двигатели наиболее легкие и получили свое применение в мотоциклах, мотокультиваторах, бензопилах и в других аппаратах.

Двигатели этого типа делятся на два подтипа:

Устройство карбюраторного двигателя

Общее устройство наиболее простого карбюратора заключает в себе поплавковую камеру с поплавком, жиклёр с распылителем, диффузор и дроссельную заслонку.

Если рассмотреть строение двигателя Л-12/4, то в блоке имеется четыре цилиндра. Вращение коленвала происходит на трех подшипниках. Центральный подшипник прикреплен к валу втулкой. На передней части вала прикрепляется маховик, который приводит в действие детали механизма и скапливает кинетическую энергию, она нужна для движения коленвала в период подготовительных тактов.

Смазка деталей происходит благодаря разбрызгиванию, шестеренчатый насос помогает началу движения распредвала и подает масло, которое разбрызгивается черпаками, происходит зажигание. Радиатор оснащен вентилятором, который служит для охлаждения воды.

На картере установлен сапун, который снижает давление благодаря выпуску газов.

Также имеется глушитель, который уменьшает шум от выхода отработанных газов. Количество оборотов коленчатого вала в автоматическом режиме устанавливает регулятор.

У двигателей ГАЗ-МК верхний отдел картера сделан из чугуна вместе с устройством цилиндров, которые охвачены водяной рубашкой и перекрыты головкой из чугуна, где и расположены камеры сгорания. Также имеются разъемы для свечей зажигания.

Водяная рубашка подсоединена к системе охлаждения. Низ двигателя затянут стальным поддоном, который выполняет функцию емкости для масла. Также там закреплен масляный насос, который приводит в движение распредвал.

Вращение коленчатого вала происходит также на трех подшипниках. Их вкладыши заполнены баббитом, где имеются смазочные канавки.

Чугунные крышки подшипников прикрепляются к блоку двумя болтами.

Передний сальник коленвала сделан из двух частей и представляет сердечник, который окружен платиной асбеста. Поршни сделаны из алюминия и скреплены шатуном полым стальным пальцем. Маховик прикреплен к коленвалу. Распредвал вращается на трех подшипниках и приводится в движение двумя шестернями.

Клапаны двигателя находятся справа. Система питания включает в себя бензобак, бензопроводы, отстойник, карбюратор и воздушный фильтр.

Бензобак находится выше карбюратора, поэтому топливо поступает самотеком.

Уровень масла в картере определяется специальным щупом. Охлаждение двигателя водяное. Радиатор размещен с задней стороны двигателя, водяной насос — с передней стороны. Вода, которая двигается по трубкам радиатора, остывает при помощи воздушного потока от вентилятора.

Принцип работы карбюраторного двигателя

Принцип действия карбюраторного двигателя относительно простой и складывается из четырех тактов, которые совпадают с движением вверх и вниз в последовательности один за одним:

На этом один рабочий цикл карбюраторного двигателя заканчивается.

При первом такте клапан впуска уже в открытом виде при подходе поршня и благодаря высокой скорости движения поршня рабочая смесь продвигается к цилиндру и еще какое-то время при поднятии поршня во втором такте.

Искра поджигает рабочую смесь до того, как в цилиндре образуется высокое давление. В четвертом такте клапан выпускает отработанные испарения, чем очищает цилиндр еще до подхода поршня. Однако выход газов не прекращается даже после подхода поршня. Затем происходит запуск новой порции рабочей смеси, которая опять проходит в цилиндр.

Отсюда следует, что в работе между первым и четвертым тактом единовременно открываются клапаны впуска и выпуска, то есть происходит перекрытие клапанов. За момент перекрытия цилиндр очищается и в нем происходит разрежение, которое помогает выгоднее заполнить цилиндр горючей смесью при первом такте.

В таком двигателе происходит наружное образование рабочей смеси с ее сжатием и вынужденным поджиганием. На сегодняшний день как топливо чаще используется бензин, но они могут отлично выполнять свою работу и на газу.

Также популярны дизельные двигатели, где поджигание происходит от сжатия, их принцип работы зависит от нагревания газа при сжатии. Когда сжатие повышается, температура также поднимается. В это время в камеру сгорания через форсунку происходит впрыск топлива, которое поджигается и от полученных газов поршень передвигается. Сгорание топлива происходит после начала движения поршня.

Выше указан принцип работы одноцилиндрового двигателя, но он не способен создать условия непрерывного вращения с одинаковой скоростью. Расширенные газы оказывают действие на коленвал для его 1/4 части оборота, оставшиеся ¾ оборота движения поршня происходят по инерции.

Для ликвидации такой недоработки двигатели делают многоцилиндровыми, что способствует наиболее равномерному вращению и неизменному крутящему моменту.

Характеристики карбюраторного двигателя

Работа двигателя определяется его мощностью, действенным давлением, крутящим моментом, скоростью и частотой вращения коленчатого вала и потребление топлива.

Мощность карбюраторного двигателя, а также его крутящий момент подчиняются скорости вращения коленвала и высоты давления.

Скоростная характеристика карбюраторного двигателя устанавливается наивысшей мощностью, которую реально получить от давления при разной частоте вращения коленвала.

При небольшой скорости движения коленчатого вала давление в цилиндрах невысокое и мощность двигателя, соответственно, тоже небольшая. При ускорении вращения коленвала и давление поднимается, так как горючая смесь сгорает быстрее.

Потребление топлива увеличивается при небольшой частоте вращения коленчатого вала, так как процесс сгорания проходит медленнее, теплоотдача большая, а при увеличении частоты вращения механические и тепловые затраты увеличиваются.

Скоростная характеристика дизельного двигателя определяется при недвижимой рейке топливного насоса, который дает высокую подачу топлива на конкретном режиме скорости и бездымной эксплуатации.

При заведенном двигателе автомобиля количество вращений коленвала меняется. Если беспричинно увеличивается потребление топлива, то происходит это благодаря ухудшению рабочего процесса двигателя.

Управление карбюратором

Как правило, действиями карбюратора руководит водитель автомобиля. На отдельных моделях карбюраторов применялись вспомогательные системы, которые немного автоматизировали управление карбюратором.

Для того чтобы управлять дроссельной заслонкой наиболее часто пользуются педалью газа, которая обуславливает ее подвижность при содействии системы тяг либо тросового привода. Тяга, как правило, лучше, однако механизм привода куда сложнее и сдерживает способность механизма по компоновке подкапотной площади. Привод тягами был популярен до 1970 года, потом стали чаще использоваться тросики из металла.

На старых машинах чаще предполагалась двойная система привода дроссельной заслонки карбюратора: вручную рычагом либо от ноги, при помощи педали. Если надавливать на педаль, то рычаг не двигается, а если перемещать рычаг, то педаль опускается.

Последующее открытие дросселя можно совершать педалью. Когда педаль опускается — дроссель остается в таком же положении, в котором зафиксировался при управлении рукой. К примеру, на «Волге» ГАЗ-21 на панели приборов был размещен рычаг для управления рукой, при его движении можно достичь постоянного функционирования холодного двигателя без действия воздушной заслонки либо применять «постоянный газ». На грузовиках «постоянный газ» применялся для облегчения передвижения задним ходом.

Воздушная заслонка может быть оснащена механическим либо автоматическим приводом. Если привод механический, то водитель закрывает ее при участии рычага. Автоматический привод очень популярен в других странах, а в России не «прижился» из-за своей ненадежности и недолгим сроком службы.

Регулировки карбюратора

Карбюратор — устройство, которое имеет наименьшее количество регулировок, но нуждается в хорошо отлаженной системе. Неорганизованная эксплуатация карбюратора сильно действует на функциональность двигателя в целом. При плохой регулировке карбюратора снижается экономичность двигателя и повышается токсичность отработанного газа.

Подходящие виды регулирования карбюратора:

В период использования нужно прослеживать дееспособность нижеуказанных узлов:

На работоспособность карбюратора воздействуют:

Источник

Виды и особенности работы систем впрыска бензиновых двигателей

Система впрыска топлива применяется для дозированной подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания в строго определенный момент времени. От характеристик данной системы зависит мощность, экономичность и экологический класс двигателя автомобиля. Системы впрыска могут иметь различную конструкцию и варианты исполнения, что характеризует их эффективность и сферу применения.

Краткая история появления

Инжекторная система подачи топлива начала активно внедряться в 70-х годах, явившись реакцией на возросший уровень выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Она была заимствована в авиастроении и являлась экологически более безопасной альтернативой карбюраторному двигателю. Последний был оснащен механической системой подачи топлива, при которой топливо поступало в камеру сгорания за счет разницы давлений.

Первая система впрыска была практически полностью механической и отличалась малой эффективностью. Причиной этого был недостаточный уровень технического прогресса, который не мог полностью раскрыть ее потенциал. Ситуация изменилась в конце 90-х годов с развитием электронных систем управления работой двигателя. Электронный блок управления стал контролировать количество впрыскиваемого топлива в цилиндры и процентное соотношение компонентов топливовоздушной смеси.

Виды систем впрыска бензиновых двигателей

Существует несколько основных видов систем впрыска топлива, которые отличаются способом образования топливовоздушной смеси.

Моновпрыск, или центральный впрыск

Схема с центральным впрыском предусматривает наличие одной форсунки, которая расположена во впускном коллекторе. Такие системы впрыска можно найти только на старых легковых автомобилях. Она состоит из следующих элементов:

Системы впрыска бензина с одной форсункой работают по следующей схеме:

Распределенный впрыск (MPI)

Система с распределенным впрыском состоит из аналогичных элементов, но в такой конструкции предусмотрены отдельные форсунки для каждого цилиндра, которые могут открываться одновременно, попарно или по одной. Смешение воздуха и бензина происходит также во впускном коллекторе, но, в отличие от моновпрыска, подача топлива осуществляется только во впускные тракты соответствующих цилиндров.

Управление осуществляется электроникой (KE-Jetronic, L-Jetronic). Это универсальные системы впрыска топлива Bosch, получившие широкое распространение.

Принцип действия распределенного впрыска:

Непосредственный впрыск топлива (GDI)

Система предусматривает подачу бензина отдельными форсунками напрямую в камеры сгорания каждого цилиндра под высоким давлением, куда одновременно подается воздух. Эта система впрыска обеспечивает наиболее точную концентрацию топливовоздушной смеси, независимо от режима работы мотора. При этом смесь сгорает практически полностью, благодаря чему уменьшается объем вредных выбросов в атмосферу.

Такая система впрыска имеет сложную конструкцию и восприимчива к качеству топлива, что делает ее дорогостоящей в производстве и эксплуатации. Поскольку форсунки работают в более агрессивных условиях, для корректной работы такой системы необходимо обеспечение высокого давления топлива, которое должно быть не менее 5 МПа.

Конструктивно система непосредственного впрыска включает в себя:

Электронная система впрыска такого типа от компании Bosch получила наименование MED-Motronic. Принцип ее действия зависит от вида смесеобразования:

Непосредственный впрыск топлива в бензиновом двигателе – наиболее перспективное направление в эволюции систем впрыска. Впервые он был реализован в 1996 году на легковых автомобилях Mitsubishi Galant, и сегодня его устанавливают на свои автомобили большинство крупнейших автопроизводителей.

Источник

Как работает карбюраторный двигатель — принцип работы

Карбюратор — это энергия, отвечающая за подпитку цилиндров топливно-воздушной смесью. Он расположен у впускного коллектора, и его основным источником является подача топливно-воздушной смеси в цилиндры двигателя. Воздушный фильтр расположен непосредственно над карбюратором, который отвечает за очистку воздуха, который затем поступает в цилиндры автомобиля.

Карбюратор работает совершенно иначе, чем нынешние форсунки в двигателях. Топливо доставляется им через горло. Впрыск топлива во впускную систему за счет работы воздухозаборников, которые открываются на несколько миллисекунд.

Под карбюраторным двигателем подразумевают систему внутреннего сгорания,. Как работает карбюраторный двигатель? В такой системе происходит смешивание воздуха с бензином, смесь сгорает, есть возможность регулировать ее расход. На практике. Машины с карбюраторами выходят из моды, на замену им приходят инжекторные двигателя.

Карбюраторы практически больше не используются в автомобильной промышленности из-за экологических ограничений (чистый выхлопной газ), и такие решения по-прежнему распространены в мотоциклах. Идея системы подачи топлива в карбюратор заключается в том, что необходимое количество топлива для создания топливно-воздушной смеси не впрыскивается через форсунку (как в случае системы впрыска топлива), а всасывается из распылителя, расположенного по центру в горловине карбюратора, воздухом, протекающим через него на высокой скорости.

В системе впрыска компьютер, анализируя сигналы, поступающие от различных датчиков (лямбда-зонд, расходомер), выбирает оптимальную дозу топлива, которая затем будет использоваться для создания топливно-воздушной смеси. В системе подачи карбюратора количество всасываемого топлива определяется только импульсом воздуха в горловине и статическими элементами управления (редукторами, форсунками, эмульсионными трубками — изменение их настроек требует разборки карбюратора и их ручной регулировки).

Карбюратор представляет собой систему, которая состоит из:

Карбюратор автомобиля по словам сайта prokarbyrator.ru установлен на впускном коллекторе и отвечает за подачу бензина в двигатель после его смешивания с воздухом. Также прямо над ним находится источник воздуха.

Топливо в карбюратор подается (всасывается) за счет отрицательного давления в горловине, в то время как впрыск впрыскивает топливо во впускной коллектор, открывающийся на несколько миллисекунд.

Карбюратор можно разделить на поплавковую камеру и горловину с проходом. Поплавковая камера и одноименное название от поплавка, который плавает на скопившемся в нем топливе. На рычаге поплавка установлен игольчатый клапан, который перекрывает поток бензина из топливного бака, предотвращает самопроизвольное перетекание топлива из сопла в горловину. Верхний конец местных форсунок находится в горловине выше максимального уровня топлива в поплавковой камере. Бензин просто необходимо всасывать из сопла для воздействия вакуума в самом узком месте.

Потому, когда нажимается педаль акселератора, открывается дроссельная заслонка, двигатель всасывает больше воздуха и больше топлива всасывается из форсунки. Именно в горле всасываемая доза бензина смешивается с воздухом и перемещается во впускной коллектор, а затем в цилиндр, который в данный момент всасывает.

Карбюратор — это не только горловина, дроссельная заслонка и поплавковая камера.

Карбюраторы имеют множество компонентов, обеспечивающих правильное питание двигателя. Оказывается, использование вакуума для всасывания топлива в двигатель не может гарантировать оптимальный состав смеси при всех режимах работы двигателя (холодный запуск двигателя, холостой ход, динамическое ускорение, торможение двигателем). Поэтому карбюраторы оснащены бустерными устройствами, а некоторые из них имеют большее количество проходов.

В каждом горле (проходе) есть дроссель. Однако каждая из этих заслонок может открываться в разной степени. Например, с двухкамерным карбюратором, если нажимается педаль акселератора наполовину, первый дроссель будет наполовину открыт, а второй дроссель будет закрыт. Однако, когда при нажатии на газ сильнее, первый дроссель откроется на 100%, а связанный механизм откроет второй дроссель до соответствующего диапазона. Некоторые конструкции, например, в старых спортивных автомобилях, имели карбюраторы, в которых каждый проход отвечал за питание одного цилиндра.

Обогащение смеси в карбюраторе

При запуске холодного двигателя смесь необходимо обогатить. В старых машинах был так называемый дроссель, который приходилось включать вручную в кабине водителя. С другой стороны, многие карбюраторы на автомобилях, выпущенных в 1990-х годах, также имели электронный контроль обогащения.

Без всасывания из-за небольшого потока воздуха через горловину всасывание достаточного количества бензина невозможно.

Другие типы карбюраторов снабжены дополнительным каналом подачи топлива возле дроссельной заслонки непосредственно из поплавковой камеры, с клапаном, перекрывающим канал после прогрева двигателя. Форсунка холостого хода также используется для обогащения смеси, что за счет подачи дополнительного топлива позволяет поддерживать соответствующие обороты двигателя.

Дополнительный впрыск даже при резком ускорении

Когда нужно быстро ускориться, педаль газа нажимается до пола. Чтобы удовлетворить повышенные потребности в топливе и обеспечить плавное и быстрое ускорение, карбюратор также имеет устройство, называемое ускорительным насосом. Когда газ резко снижается, топливо поступает в горловину карбюратора. В этом случае можно говорить о впрыскивании бензина в проход, а не о его всасывании.

Другая система обогащения — это та, которая увеличивает дозу топлива при работе с полной нагрузкой. При этом карбюратор имеет дополнительную скоростную форсунку, которую можно закрыть игольчатым клапаном. Другое решение — так называемый эмульсионные трубки. Топливо вытекает из них через отверстия в стенках. С другой стороны, отверстия расположены таким образом, что при более низких скоростях вращения бензин проходит через меньшее количество отверстий, а при высоких нагрузках — через гораздо большее количество отверстий.

Почти в каждой стране, внедрившей впрыск топлива в военных самолетах, кто-то адаптировал его и для автомобильной промышленности — за исключением СССР. Там централизованная экономика, вероятно, была одной из главных причин, почему последние карбюраторные автомобили ВАЗ все еще производились там в начале этого века.
 
В следующем выпуске серии мы рассмотрим появление системы впрыска топлива в автомобилях и то, как она достигла своего нынешнего крайне сложного состояния.

Следующая эволюция системы впрыска топлива

Возможно, вскоре вы увидите автомобиль с прямым впрыском топлива и системой впрыска через порт. Это может быть Тойота, Форд или другая марка. Это может сбивать с толку, потому что долгое время нам говорили, что прямой впрыск топлива лучше, чем впрыск через порт. Чтобы получить максимальную мощность и экономичность от двигателя, некоторые инженеры поняли, что обе системы впрыска могут использоваться на одном и том же двигателе.

За последнее десятилетие мы научились бороться с недостатками прямого впрыска топлива. Первое, что приходит на ум, это нагар на впускных клапанах. Второй проблемой была сажа, образующаяся при более высоких давлениях сгорания в условиях высокой нагрузки и низкой скорости. Хотя это не проблема, которую вы могли видеть, в конечном итоге это повредит сроку службы масла.

Обе эти проблемы с непосредственным впрыском не были проблемами с впрыском топлива во впускной канал. Однако при определенных условиях впрыск топлива во впускной коллектор не так эффективен и не производит такой же мощности, как непосредственный впрыск топлива. Ответом для некоторых OEM-производителей были как прямые, так и портовые топливные форсунки на одном и том же двигателе.

Распределительный впрыск топлива может иметь лучшее испарение при определенных условиях. Но капли топлива в порту могут выпадать из взвеси, когда они ударяются о впускной клапан перед попаданием в камеру сгорания. Прямой впрыск топлива лучше охлаждает камеру сгорания и регулирует подачу топлива при определенных условиях. Однако при определенных оборотах двигателя и условиях нагрузки прямой впрыск может привести к образованию сажи из-за недостаточного испарения. В некоторых случаях впрыск топлива через порт обеспечивает больший крутящий момент, например, при начальном открытии дроссельной заслонки.

В 2008 году Toyota одной из первых применила порт и непосредственный впрыск топлива на своих восьмицилиндровых двигателях на некоторых двигателях Lexus V8. За последние три года Audi, Ford и Toyota представили двигатели с портовым и непосредственным впрыском топлива. Это не двигатели ограниченного производства; это базовые двигатели, которые продаются миллионами.

Ford

В двигателях Ford 2017 года выпуска и новее с двойной системой впрыска топлива для подачи топлива в двигатель используются как система непосредственного впрыска топлива, так и система впрыска топлива через порт. Системы с двойным инжектором можно найти на четырехцилиндровых двигателях V6 и V8.

При резком ускорении или более высоких нагрузках на двигатель для подачи топлива в двигатель используется система непосредственного впрыска топлива. На холостом ходу или при низкой нагрузке на двигатель система впрыска топлива через порт используется для подачи топлива в двигатель.

Обе системы впрыска топлива могут не работать одновременно. PCM будет игнорировать любые соответствующие входные данные датчиков топливной системы, если какая-либо из систем впрыска топлива неактивна. Соответствующие коды DTC топливных форсунок могут быть установлены только тогда, когда активна система непосредственного впрыска топлива или система впрыска топлива во впускные отверстия. Для активации любой системы можно использовать сканирующий прибор, чтобы помочь выявить проблемы, связанные с топливной форсункой.

Toyota

Toyota называет эту систему D-4S или Dynamic Force Engine («S» означает «превосходный»), и самое раннее ее применение было на внедорожнике Lexus GS с двигателем V8. Система D-4S не является системой «холодного пуска» или «облива» форсунки, как на двигателях V6 с начала до конца 2000-х годов.

Форсунки прямого впрыска аналогичны любой другой системе прямого впрыска топлива. И топливные форсунки порта не предназначены для очистки впускных клапанов; эти форсунки работают, чтобы подавать топливо в двигатель. Оба комплекта форсунок работают вместе для получения наилучшей топливной смеси в цилиндре.

Но системы впрыска топлива через порт и системы прямого впрыска топлива имеют свои преимущества и недостатки.

Toyota использует смешанный подход к использованию порта и непосредственного впрыска топлива, чтобы обеспечить наилучшие характеристики, выбросы и экономичность. Трудно сказать, когда активен входной, прямой или оба инжектора, потому что это зависит от многих переменных, таких как положение дроссельной заслонки, нагрузка, частота вращения двигателя и даже температура двигателя.

Все больше и больше двигателей оснащаются системой впрыска D-4S. Все началось с Lexus на моделях GS в 2007 году. В 2012 году Toyota/Scion FR-S F86 получила D-4S. Highlander и Tacoma также получили системы D-4S в 2015 году в качестве опции. Последним автомобилем, получившим его, является четырехцилиндровый двигатель, используемый в Camry 2017 года. Лучший способ обнаружить один из этих двигателей — посмотреть на топливные форсунки и топливный насос высокого давления.

По данным компании Toyota, при малых и средних нагрузках на двигатель одновременно используется как прямой, так и портовый впрыск топлива, либо один из них используется для создания однородной смеси воздуха и топлива, что способствует стабильным процессам сгорания.

В диапазонах высоких нагрузок двигателя используется только прямой впрыск топлива для охлаждения всасываемого воздуха за счет охлаждающего эффекта паров топлива, которое впрыскивается в цилиндр, улучшая эффективность наддува и антидетонационные свойства. При некоторых условиях впускные клапаны открываются, пропуская гомогенную топливно-воздушную смесь в камеру сгорания, и топливо впрыскивается в течение первой половины такта впуска.

Во время холодного пуска система синхронизирует открытие порта и прямой топливной форсунки, чтобы уменьшить выбросы и обеспечить послойное сгорание. Сразу после запуска холодного двигателя и во время такта выпуска топливо впрыскивается во впускное отверстие из блока топливных форсунок (для впрыска во впускное отверстие). Топливо также впрыскивается из топливной форсунки непосредственно в конце такта сжатия. В результате воздушно-топливная смесь расслаивается, а область возле свечи зажигания богаче, чем остальная часть воздушно-топливной смеси. Этот процесс позволяет использовать более позднее зажигание, повышая температуру выхлопных газов. Повышенная температура выхлопных газов способствует быстрому прогреву катализаторов и улучшению характеристик выбросов выхлопных газов.

Невозможно определить, где происходит переключение с порта на прямой впрыск. Единственный способ увидеть различные операции впрыска топлива — это использовать сканирующий прибор. Модуль ECM управляет топливным насосом и рассчитывает потребность в топливе низкого давления на основе состояния автомобиля и сигналов, поступающих от различных датчиков, и выходных сигналов. Трехфазная широтно-импульсная модуляция (ШИМ) используется для ЭБУ управления топливным насосом.

В обоих комплектах форсунок используется один и тот же топливный насос в баке для обеспечения давления топлива в топливной рампе для форсунок с отверстиями и топливного насоса высокого давления на двигателе. Насос должен создавать давление от 51 до 73 фунтов на квадратный дюйм во время работы и через пять минут после выключения двигателя. Если насос не работает, обе системы не будут работать.

Топливный насос высокого давления может создавать давление от 435 до 725 фунтов на квадратный дюйм. Ранние модели D-4S Lexus V8 с этой системой имели обратную линию в бак на стороне высокого давления топливной системы.

В более поздних моделях используется сливной клапан и улучшенное управление электромагнитным насосом, что обеспечивает безвозвратную систему и улучшает выбросы EVAP. Клапан контроля разлива используется для контроля давления нагнетания насоса. Он расположен во впускном канале узла топливного насоса. Переливной клапан и соленоид контролируют, сколько топлива должно быть сжато насосом высокого давления. Это позволяет несжатому топливу проливаться обратно в сторону низкого давления системы, позволяя системе контролировать давление, когда система непосредственного впрыска топлива не используется. Насос будет тише, когда клапан открыт, потому что он не сжимает топливо. При некоторых режимах холостого хода обычное тиканье насоса исчезает.

В топливных форсунках с непосредственным впрыском используется специальный зажим, который под действием пружины постоянно давит на рампу топливных форсунок высокого давления. Это предотвращает перемещение узла топливной форсунки, когда давление топлива подается на узел топливной форсунки при запуске двигателя с низким давлением топлива. Хомут снижает вибрацию и шум при герметизации системы. Эти хомуты следует заменять вместе с рекомендованными фитингами на стороне высокого давления системы впрыска топлива при ее обслуживании.

И импортные, и отечественные производители внедряют системы двойного впрыска. Система предлагает лучшее из обоих миров, избегая при этом нагара на впускных клапанах. И по мере снижения стоимости компонентов ищите эти типы систем на большем количестве двигателей.

Но что значит удвоение форсунок для вашего магазина? Прежде всего, удвоение форсунок уменьшает проблемы с отложениями углерода и потребность в индукционных и инвазивных процедурах очистки от нагара. В баке топливный насос будет подавать топливо как к порту, так и к прямым топливным форсункам. Наиболее значительные изменения коснутся диагностики. Трюк с плавным переключением между портовыми и прямыми форсунками требует исправных датчиков и чистых топливных форсунок.

Бензин с непосредственным впрыском

От подачи топлива до обработки выхлопных газов

Подача топлива
Изделия подачи топлива (модуль подачи топлива со встроенным электротопливным насосом, датчиком уровня бака и топливным фильтром) обеспечивают подачу в насос высокого давления необходимого количества топлива из бака в конкретную давление до 6 бар.

Впрыск топлива
Двигатели с непосредственным впрыском бензина производят топливно-воздушную смесь непосредственно в камере сгорания. Только свежий воздух поступает во впускное отверстие через открытый впускной клапан. Топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания форсунками высокого давления. Охлаждение камеры сгорания улучшается за счет непосредственного распыления топлива в случае прямого впрыска бензина. Это обеспечивает более высокую степень сжатия двигателя и, в свою очередь, повышение эффективности, что способствует снижению расхода топлива и увеличению крутящего момента. В случае непосредственного впрыска бензина контур высокого давления питается от насоса высокого давления, который поддерживает давление топлива в топливной рампе на требуемом высоком уровне до 350 бар. Форсунки высокого давления установлены на топливной рампе, дозируют и распыляют топливо под высоким давлением очень быстро, чтобы обеспечить оптимальную подготовку смеси непосредственно в камере сгорания.

Управление подачей воздуха
Управление подачей воздуха обеспечивает подачу правильной воздушной массы к двигателю в каждой рабочей точке.

Зажигание
Бензиновым двигателям требуется искра зажигания для воспламенения топливно-воздушной смеси в цилиндре двигателя. Свеча зажигания генерирует искру. Требуемое высокое напряжение вырабатывается катушкой зажигания. Для этого он преобразует электрическую энергию аккумулятора в напряжение зажигания и подает это напряжение на свечу зажигания в точке зажигания.

Электронный блок управления
Электронный блок управления централизованно определяет приоритеты и управляет различными функциями, которые должна выполнять современная система управления двигателем. Принимая крутящий момент за ключевую переменную, электронный блок управления эффективно регулирует необходимую топливно-воздушную смесь, угол опережения зажигания и обработку отработавших газов.

Очистка отработавших газов
Очистка отработавших газов помогает производителям соблюдать международные стандарты по выбросам, т.е. с помощью каталитической обработки выхлопных газов. Использование лямбда-зондов обеспечивает еще более эффективный контроль выбросов. Целью этого механизма является всегда достижение стехиометрического соотношения воздух-топливо (λ=1). При гомогенных процессах сгорания (λ=1) оптимальную обработку выхлопных газов можно обеспечить за счет регулирования стехиометрического соотношения воздух-топливо и использования трехкомпонентного каталитического нейтрализатора. В случае послойного сгорания (обедненной смеси), λ>1, избыток воздуха в камере сгорания приводит к образованию нежелательных оксидов азота в выхлопных газах в процессе сгорания. Оксиды азота направляются на дополнительный каталитический нейтрализатор аккумуляторного типа для удаления.

Сокращение

Уменьшение размера влечет за собой уменьшение рабочего объема двигателя, что, в свою очередь, снижает расход топлива и связанные с ним выбросы CO 2 . Экономия топлива является результатом того, что двигатель чаще работает в верхних областях карты с более высокой эффективностью. Комбинация турбонагнетателей, работающих на отработавших газах, и прямого впрыска бензина облегчает использование концепций уменьшения габаритов.

Эти концепции используют более высокий удельный крутящий момент, возникающий в результате турбонаддува, для уменьшения рабочего объема двигателя при сохранении выходной мощности. Это решение снижает расход топлива и, в свою очередь, CO 2 выбросов без ущерба для выходной мощности. При постоянном объеме цилиндра топливовоздушная смесь обладает большей энергией. Относительно меньшего объема двигателя достаточно для высвобождения того же количества энергии, что и у более крупного сопоставимого двигателя, без уменьшения размеров.

Работа управляемого клапана (CVO)

Будущее законодательство, направленное на снижение содержания твердых частиц в выхлопных газах, ставит новые задачи перед двигателями внутреннего сгорания. В своей уникальной инновационной системе CVO (управление работой клапана) для бензиновых двигателей с непосредственным впрыском компания Bosch применила мехатронный подход, который может внести ценный вклад в юридические ограничения выбросов, такие как EU6d.

Блок управления двигателем Bosch и форсунки высокого давления Bosch являются основными компонентами CVO. В отличие от обычного управляемого впрыска с разомкнутым контуром, в этой установке блок управления и форсунки высокого давления образуют замкнутый контур. Блок управления улавливает сигнал срабатывания форсунок высокого давления на протяжении всего процесса впрыска и определяет момент открытия и закрытия игл клапанов.

Таким образом, блок управления может рассчитать фактическое количество впрыска каждой форсунки и при необходимости внести коррективы. CVO также позволяет впрыскивать небольшое количество топлива с минимальными допусками. Точность непосредственного впрыска бензина в этой области значительно улучшилась и сохраняется на протяжении всего срока службы клапана, гарантируя стабильный процесс сгорания. CVO оказывает особенно положительное влияние на выбросы твердых частиц на холодном двигателе во время фазы прогрева каталитического нейтрализатора, а затем по мере прогрева двигателя. Следовательно, CVO предлагает инновационный и экономичный подход к оптимизации двигателя.

Две системы впрыска топлива в одной: порт и непосредственный впрыск бензина

С системой прямого впрыска бензина Bosch сочетает прямой впрыск бензина с системой впрыска бензина через порт. Причина этого необычного партнерства заключается в следующем: объединение двух обычно отдельных подходов к впрыску топлива создает одну инновационную систему, в которой сильные стороны отдельных систем идеально дополняют друг друга. В данном конкретном случае это приводит к преимуществам с точки зрения расхода топлива и выбросов – как при частичной, так и при полной нагрузке. Каждый из двух партнеров позволяет другому взять на себя инициативу, когда приходит время показать свои сильные стороны. Каждая система впрыска обеспечивает свои преимущества с точки зрения эффективности использования топлива и количества выбрасываемых частиц (PN) в различных условиях эксплуатации.

Бензиновый впрыск топлива во впускной коллектор отличается меньшими потерями на трение при частичной нагрузке, в то время как прямой впрыск превосходит работу при полной нагрузке благодаря повышенному пределу детонации. В сочетании эти системы обеспечивают дополнительное сокращение выбросов твердых частиц — лучшее разделение труда.

Но бензиновый впрыск топлива через порт добавляет еще больше преимуществ выгодному партнерству. Благодаря хорошей гомогенизации смеси система производит меньше частиц, имеет более низкий уровень шума и потребляет меньше топлива в ситуациях с низкой нагрузкой двигателя благодаря более низким потерям на трение по сравнению с непосредственным впрыском.

Другие преимущества распределенного и прямого впрыска бензина:

  • При распределенном впрыске очищающий эффект отверстий и клапанов впускного коллектора способствует более высокой степени рециркуляции отработавших газов
  • Улучшенные шумовые характеристики на низких скоростях возможность дома

Кроме того, порт и непосредственный впрыск бензина рассчитаны на будущее: объединение обеих систем и оптимизация стратегии работы двигателя могут внести ценный вклад в дополнительную экономию с точки зрения расхода топлива и новых законодательных ограничений на выбросы, таких как EU6d.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.