Система непосредственного впрыска топлива в бензиновых двигателях: принцип работы. Принцип работы системы впрыска топлива
Бензиновый двигатель с непосредственным впрыском топлива: устройство и особенности
Система непосредственного впрыска топлива в бензиновых двигателях на сегодняшний день представляет собой наиболее совершенное и современное решение. Главной особенностью непосредственного впрыска можно считать то, что горючее подается в цилиндры напрямую.
По этой причине данную систему также часто называют прямым впрыском топлива. В этой статье мы рассмотрим, как работает двигатель с непосредственным впрыском топлива, а также какие преимущества и недостатки имеет такая схема.
Читайте в этой статье
Прямой впрыск топлива: устройство системы непосредственного впрыска
Как уже было сказано выше, горючее в подобных системах питания подается непосредственно в камеру сгорания двигателя. Это значит, что форсунки распыляют бензин не во впускном коллекторе, после чего топливно-воздушная смесь поступает через впускной клапан в цилиндр, а впрыскивают топливо в камеру сгорания напрямую.
Первыми бензиновыми двигателями с непосредственным впрыском стали моторы GDI на моделях японской компании Mitsubishi. В дальнейшем схема получила широкое распространение, в результате чего сегодня ДВС с такой системой подачи топлива можно встретить в линейке многих известных автопроизводителей.Например, концерн VAG представил ряд моделей Audi и Volkswagen с атмосферными и турбированными бензиновыми двигателям TFSI, FSI и TSI, которые получили непосредственный впрыск топлива. Также двигатели с прямым впрыском производит компания BMW, Ford, GM, Mercedes и многие другие.
Такое широкое распространение непосредственный впрыск топлива получил благодаря высокой экономичности системы (около 10-15% по сравнению с распределенным впрыском), а также более полноценному сгоранию рабочей смеси в цилиндрах и снижению уровня токсичности отработавших газов.
Система непосредственного впрыска: конструктивные особенности
Итак, давайте в качестве примера возьмем двигатель FSI с его так называемым «послойным» впрыском. Система включает в себя следующие элементы:
- контур высокого давления;
- бензиновый ТНВД;
- регулятор давления;
- топливную рампу;
- датчик высокого давления;
- инжекторные форсунки;
Начнем с топливного насоса. Указанный насос создает высокое давление, под которым топливо подается к топливной рампе, а также на форсунки. Насос имеет плунжеры (плунжеров может быть как несколько, так и один в насосах роторного типа) и приводится в действие от распредвала впускных клапанов.
РДТ (регулятор давления топлива) интегрирован в насос и отвечает за дозированную подачу топлива, что соответствует впрыску форсунки. Топливная рейка (топливная рампа) нужна для того, чтобы распределить горючее на форсунки. Также наличие данного элемента позволяет избежать скачков давления (пульсации) горючего в контуре.
Кстати, в схеме используется специальный клапан-предохранитель, который стоит в рейке. Указанный клапан нужен для того, чтобы избежать слишком высокого давления топлива и тем самым защитить отдельные элементы системы. Рост давления может возникать по причине того, что горючее имеет свойство расширяться при нагреве.
Датчик высокого давления является устройством, которое измеряет давление в топливной рейке. Сигналы от датчика передаются на ЭБУ (электронный блок управления двигателем), который, в свою очередь, способен изменять давление в топливной рейке.
Что касается инжекторной форсунки, элемент обеспечивает своевременную подачу и распыл топлива в камере сгорания, чтобы создать необходимую топливно-воздушную смесь. Отметим, что описанные процессы протекают под управлением ЭСУД (электронная система управления двигателем). Система имеет группу различных датчиков, электронный блок управления, а также исполнительные устройства.Если же говорить о системе прямого впрыска, вместе с датчиком высокого давления топлива для ее работы задействованы: датчик коленчатого вала, ДПРВ, датчик положения дроссельной заслонки, воздухорасходомер, датчик температуры воздуха во впускном коллекторе, датчик температуры ОЖ и т.д.
Благодаря работе этих датчиков на ЭБУ поступает нужная информация, после чего блок посылает сигналы на исполнительные устройства. Это позволяет добиться слаженной и точной работы электромагнитных клапанов, форсунок, предохранительного клапана и ряда других элементов.
Как работает система непосредственного впрыска топлива
Главным плюсом непосредственного впрыска является возможность добиться различных типов смесеобразования. Другим словами, такая система питания способна гибко изменять состав рабочей топливно-воздушной смеси с учетом режима работы двигателя, его температуры, нагрузки на ДВС и т.д.
Следует выделить послойное смесеобразование, стехиометрическое, а также гомогенное. Именно такое смесеобразование позволяет в конечном итоге максимально эффективно расходовать топливо. Смесь всегда получается качественной независимо от режима работы ДВС, бензин сгорает полноценно, двигатель становится более мощным, при этом одновременно снижается токсичность выхлопа.
- Послойное смесеобразование задействуется тогда, когда нагрузки на двигатель низкие или средние, а обороты коленвала небольшие. Если просто, в таких режимах смесь несколько обедняется в целях экономии. Стехиометрическое смесеобразование предполагает приготовление такой смеси, которая легко воспламеняется, при этом не является слишком обогащенной.
- Гомогенное смесеобразование позволяет получить так называемую «мощностную» смесь, которая нужна при больших нагрузках на двигатель. На обедненной гомогенной смеси в целях дополнительной экономии силовой агрегат работает на переходных режимах.
- Когда задействован режим послойного смесеобразования, дроссельная заслонка широко открыта, при этом впускные заслонки находятся в закрытом состоянии. В камеру сгорания воздух подается с высокой скоростью, возникают завихрения воздушных потоков. Горючее впрыскивается ближе к концу такта сжатия, впрыск производится в область расположения свечи зажигания.
Если же рассматривать гомогенное стехиометрическое смесеобразование, такой процесс происходит тогда, когда впускные заслонки открыты, при этом дроссельная заслонка также открыта на тот или иной угол (зависит от степени нажатия на педаль акселератора).
В этом случае горючее впрыскивается еще на такте впуска, в результате чего удается получить однородную смесь. Избыток воздуха имеет коэффициент, близкий к единице. Такая смесь легко воспламеняется и полноценно сгорает по всему объему камеры сгорания.
Обедненная гомогенная смесь создается тогда, когда дроссельная заслонка полностью открыта, а впускные заслонки закрыты. В этом случае воздух активно движется в цилиндре, а впрыск горючего приходится на такт впуска. ЭСУД поддерживает избыток воздуха на отметке 1.5.
Дополнительно к чистому воздуху могут быть добавлены отработавшие газы. Это происходит благодаря работе системы рециркуляции отработавших газов EGR. В результате выхлоп повторно «догорает» в цилиндрах без ущерба для мотора. При этом снижается уровень выброса вредных веществ в атмосферу.
Что в итоге
Как видно, прямой впрыск позволяет добиться не только экономии топлива, но и хорошей отдачи от двигателя как в режимах низких и средних, так и высоких нагрузок. Другими словами, наличие непосредственного впрыска означает, что оптимальный состав смеси будет поддерживаться на всех режимах работы ДВС.
Что касается недостатков, к минусам прямого впрыска можно отнести разве что повышенную сложность во время ремонта и цену запчастей, а также высокую чувствительность системы к качеству горючего и состоянию фильтров топлива и воздуха.
Читайте также
krutimotor.ru
Электронная система впрыска топлива: многообразие решений
Уважаемые читатели и подписчики, приятно, что вы продолжаете изучать устройство автомобилей! И сейчас вашему вниманию электронная система впрыска топлива, принцип действия которой я постараюсь рассказать в этой статье.
Да, именно о тех устройствах, которые вытеснили из под капотов машин проверенные временем карбюраторные системы питания, а также узнаем много ли общего у современных бензиновых и дизельных двигателей.
Электронная система впрыска топлива
Возможно, мы бы с Вами и не обсуждали данную технологию, если бы пару десятилетий назад человечество всерьёз не озаботилось экологией, и одной из серьёзнейших проблем оказались токсичные выхлопные газы автомобилей.
Главной недоработкой машин с двигателями, оборудованными карбюраторами, стало неполное сгорание топлива, а чтобы решить эту проблему понадобились системы, способные регулировать количество подаваемого в цилиндры горючего в зависимости от режима работы мотора.
Так, на арене автомобилестроения появились системы впрыска или, как их ещё называют — инжекторные системы. Помимо повышения экологичности, эти технологии улучшили эффективность двигателей и их мощностные характеристики, став настоящей находкой для инженеров.
На сегодняшний день впрыск (инжекция) топлива используются не только на дизельных, но и на бензиновых агрегатах, что, несомненно, их объединяет.
Объединяет их и то, что главным рабочим элементом этих систем, какого бы типа они ни были, является форсунка. Но из-за различий метода сжигания горючего, конструкции инжекторных узлов у этих двух типов моторов, конечно же, отличаются. Поэтому рассмотрим их по очереди.
Инжекторные системы и бензин
Электронная система впрыска топлива. Начнём с бензиновых двигателей. В их случае, инжекция решает задачу создания воздушно-топливной смеси, которая затем воспламеняется в цилиндре от искры свечи зажигания.
В зависимости от того, как эта смесь и горючее подаётся к цилиндрам, инжекторные системы могут иметь несколько разновидностей. Впрыск бывает:
Центральный впрыск
Главная особенность технологии, расположенной первой в списке – одна единственная форсунка на весь двигатель, которая располагается во впускном коллекторе.Надо отметить, что этот вид инжекторной системы по своим характеристикам не сильно отличается от карбюраторной, поэтому на сегодняшний день считается устаревшим.
Распределенный впрыск
Более прогрессивным является распределённый впрыск. В этой системе топливная смесь так же образуется во впускном коллекторе, но, в отличие от предыдущей, каждый цилиндр здесь может похвастаться собственной форсункой.
Данная разновидность позволяет ощутить все преимущества инжекторной технологии, поэтому наиболее любима автопроизводителями, и активно используется в современных двигателях.
Непосредственный впрыск
Но, как мы знаем, совершенству нет пределов, и в погоне за ещё более высокой эффективностью, инженерами была разработана электронная система впрыска топлива, а именно система непосредственного впрыска.
Её главной особенностью является расположение форсунок, которые, в данном случае, своими соплами выходят в камеры сгорания цилиндров.
Образование воздушно-топливной смеси, как уже можно догадаться, происходит прямо в цилиндрах, что благотворно отражается на эксплуатационных параметрах моторов, хотя этот вариант имеет не такую высокую, как у распределённого впрыска, экологичность. Ещё один ощутимый недостаток этой технологии – высокие требования к качеству бензина.
Комбинированный впрыск
Наиболее передовым с точки зрения уровня выбросов вредных веществ является комбинированная система. Это, по сути, симбиоз непосредственной и распределённой инжекции топлива.
А как дела у дизелей?
Перейдём к дизельным агрегатам. Перед их топливной системой стоит задача подачи горючего под очень высоким давлением, которое, смешиваясь в цилиндре со сжатым воздухом, воспламеняется само.
Вариантов решения этой задачи создано очень много – применяется и непосредственный впрыск в цилиндры, и с промежуточным звеном в виде предварительной камеры, помимо этого, существуют различные компоновки насосов высокого давления (ТНВД), что тоже придаёт разнообразия.
Тем не менее, современные мотористы отдают предпочтение двум типам систем, осуществляющих подачу солярки прямо в цилиндры:
- с насос-форсунками;
- впрыск Common Rail.
Насос-форсунка
Насос-форсунка говорит сама за себя – в нём форсунка, впрыскивающая топливо в цилиндр, и ТНВД конструктивно объединены в один узел. Главная проблема таких устройств заключается в повышенном износе, так как насос-форсунки соединены постоянным приводом с распредвалом и никогда не отключаются от него.
Система Common Rail
В системе Common Rail применён немного другой подход, делающий её более предпочтительной. Тут имеется один общий ТНВД, который подаёт дизель в топливную рампу, распределяющую горючее по форсункам цилиндров.
Это был лишь краткий обзор инжекторных систем, поэтому, друзья, проходите по ссылкам в статьях, а воспользовавшись рубрикой Двигатель, вы найдете для изучения все системы впрыска современных автомобилей. И подписываться на рассылку, чтобы не пропустить новые публикации, в которых найдете много детальной информации по системам и механизмам автомобиля.
До новых встреч!
auto-ru.ru
Принцип работы инжектора для начинающих
С целью сокращения вредных выбросов и повышения экономичности двигателей автомобильная топливная система в последние годы серьезно изменилась. Например, в США от карбюраторов отказались ещё в 1990 году. Системы впрыска топлива появились ещё в середине ХХ века, а на серийных автомобилях европейских производителей их начали применять примерно с 1980-х.
На сегодняшний день все новые автомобили оснащаются именно инжекторными двигателями. В этой познавательной статье мы рассмотрим принцип работы инжектора и его устройство. Вы сможете узнать, как топливо попадает в цилиндр двигателя. Устройство двигателя с системой впрыска – очень актуальная тема для современного автолюбителя, поэтому устраивайтесь поудобнее и начинаем!
Карбюратор «сдаёт позиции»
После появления двигателя внутреннего сгорания карбюратор использовался для подачи топлива в двигатель. В такой технике как бензопилы и газонокосилки это устройство применяется до сих пор. Но в процессе эволюции автомобиля карбюратору становилось всё сложнее и сложнее удовлетворять многим требованиям к эксплуатации.
Например, для того чтобы соответствовать ужесточающимся экологическим нормам были введены каталитические нейтрализаторы (катализаторы). Катализатор эффективен лишь в случае тщательного контроля топливно-воздушной смеси. Кислородные датчики (как их проверяют мы уже писали — http://avtopub.com/proverka-kislorodnogo-datchika-lyambda-zonda-svoimi-silami/) отвечают за контроль количества кислорода в выхлопных газах. Эта информация используется и электронным блоком управления двигателем (ЭБУ) для регулировки пропорции воздух/топливо в режиме реального времени.
В итоге получается замкнутая система управления, которую невозможно было реализовать с использованием карбюраторов. В течение короткого периода времени выпускались карбюраторы с электронным управлением, но они были ещё более сложными, чем чисто механические устройства.
Сначала карбюраторы были заменены системой впрыска топлива в корпусе дроссельной заслонки (также известна как одноточечная система впрыска или система центрального впрыска топлива). В них форсунки были расположены в корпусе дроссельной заслонки. Это было простое решение для замены карбюратора, поэтому автопроизводителям не пришлось вносить изменения в конструкцию двигателей.
Со временем, в процессе появления новых двигателей, система центрального впрыска топлива была заменена многоточечной системой впрыска топлива (также известна как система последовательного впрыска). В этих системах используется отдельная топливная форсунка для каждого цилиндра. Как правило, они расположены так, чтобы распылять топливо прямо на впускной клапан. Эти системы обеспечивают более точное дозирование топлива и быструю реакцию. Пришло время подробнее изучить принцип работы инжектора.
Когда вы давите на газ
Педаль газа в вашем автомобиле подключена к дроссельной заслонке. Речь идет о клапане, который регулирует количество воздуха, поступающего в двигатель. Так что педаль газа на самом деле является педалью воздуха.
Когда вы нажимаете на педаль газа, дроссельная заслонка открывается больше, в результате чего двигатель получает больше воздуха. Блок управления двигателем (ЭБУ, компьютер, управляющий всеми электронными компонентами двигателя) «замечает» открытую дроссельную заслонку и увеличивает подачу топлива для приготовления оптимальной топливно-воздушной смеси. Очень важно, чтобы подача топлива увеличивалась сразу после открытия дроссельной заслонки. В противном случае, некоторая часть воздуха окажется в цилиндрах без достаточного количества топлива.
Датчики контролируют содержание кислорода в выхлопных газах, а также количество воздуха, поступающего в двигатель. ЭБУ использует эти данные для максимально точного выбора соотношения воздуха и топлива. Как работает инжектор на современных автомобилях?
Форсунка
Топливная форсунка (инжектор) – это клапан с электронным управлением. Подачу топлива к этому клапану обеспечивает топливный насос. Форсунка может открываться/закрываться много раз в секунду.
Когда форсунка находится под напряжением, электромагнит перемещает поршень, открывающий клапан, в результате чего происходит впрыск топлива под давлением через крошечное сопло. Насадка предназначена для распыления топлива. Появляется мелкий туман, который легко сгорает.
Количество топлива, которое подается в двигатель, зависит от того, сколько времени форсунка остается в открытом положении. Данный показатель называют длительностью или шириной импульса, он управляется ЭБУ.
Форсунки установлены во впускном коллекторе таким образом, чтобы распылять топливо прямо на впускные клапана. Трубка, которая поставляет топливо к каждой из форсунок под определенным давлением, называется топливной рампой.
Для того чтобы определить оптимальное количество топлива, блок управления двигателя получает сигналы от множества датчиков. Рассмотрим самые важные из них.
Устройство инжекторного двигателя – основные датчики
Для выбора оптимального количества топлива в различных условиях эксплуатации ЭБУ двигателя следит за показаниями различных датчиков. Вот лишь несколько основных:
- Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ). Сообщает блоку управления массу воздуха, поступающего в двигатель.
- Датчик (-и) кислорода (лямбда-зонд). Контролирует содержание кислорода в выхлопных газах. С помощью полученной от него информации ЭБУ может выявить богатую или бедную топливную смесь и внести соответствующие коррективы.
- Датчик положения дроссельной заслонки. Следит за положением дроссельной заслонки (она влияет на подачу воздуха в двигатель), благодаря чему блок управления может оперативно реагировать на изменения, увеличивая либо сокращая расход топлива по мере необходимости.
- Датчик температуры охлаждающей жидкости. Помогает ЭБУ определить, когда двигатель достиг оптимальной рабочей температуры.
- Датчик напряжения. Следит за напряжением бортовой сети автомобиля. В зависимости от показаний датчика блок управления может увеличить число оборотов холостого хода двигателя, если напряжение падает (такое бывает при высоких электрических нагрузках).
- Коллекторный датчик абсолютного давления. Анализирует давление воздуха во впускном коллекторе. Количество воздуха, поступающего в двигатель, является хорошим показателем того, сколько энергии он вырабатывает. Чем больше воздуха поступает в двигатель, тем ниже давление в коллекторе. Этот показатель используется для определения количества производимой энергии.
- Датчик скорости вращения коленчатого вала. Скорость вращения коленвала – один из факторов, влияющих на расчет требуемой длительности импульса.
Существует два основных типа управления многоточечными системами впрыска: топливные форсунки могут открываться одновременно или каждая из них может открываться только перед открытием впускного клапана соответствующего цилиндра (это называется последовательный многоточечный впрыск топлива).
Преимущество последовательного впрыска топлива заключается в том, что система может реагировать на любые действия водителя быстрее, поскольку с момента выполнения действия она ждет лишь очередного открытия впускного клапана. Системе не нужно ждать полного вращения двигателя. Разобраться в работе инжектора мы смогли, но кто всем этим «руководит»?
Управление работой двигателя
Алгоритмы, управляющие двигателем, являются довольно сложными. Существует множество требований, которым силовой агрегат должен удовлетворять. Например, это касается показателя вредных выбросов или требований топливной экономичности.
Блок управления двигателем использует формулу и множество таблиц соответствия для установки длительности импульса в определенных условиях эксплуатации. Формула представляет собой сочетание многих факторов, умноженных друг на друга. Мы рассмотрим упрощенную формулу определения длительности импульса топливной форсунки. В этом примере наша формула будет состоять лишь из трех показателей, в то время как в реальности обычно учитывается свыше сотни параметров.
Длительность импульса = (Длительность базового импульса) x (Фактор A) x (Фактор B)
Для расчета длительности импульса электронный блок сначала выполняет поиск длительности базового импульса в соответствующей справочной таблице. Базовая длительность импульса – это функция от частоты вращения двигателя (RPM) и нагрузки (она вычисляется из абсолютного давления в коллекторе). Например, частота вращения двигателя 2000 оборотов в минуту, а показатель нагрузки равен 4. В таблице необходимо найти число в месте пересечения показателей 2000 и 4. Получается 8 миллисекунд.
| Частота вращения двигателя | Нагрузка | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 1,000 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 2,000 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
| 3,000 | 3 | 6 | 9 | 12 | 15 |
| 4,000 | 4 | 8 | 12 | 16 | 20 |
В следующих примерах А и В представляют собой параметры, которые блок управления получает от датчиков. Допустим, что А – это температура охлаждающей жидкости, а B – уровень содержания кислорода. Если температура охлаждающей жидкости равна 100, а уровень кислорода – 3, справочные таблицы свидетельствуют о том, что фактор А = 0,8, а фактор B = 1,0.
| A | Фактор A | B | Фактор B | |
| 0 | 1.2 | 0 | 1.0 | |
| 25 | 1.1 | 1 | 1.0 | |
| 50 | 1.0 | 2 | 1.0 | |
| 75 | 0.9 | 3 | 1.0 | |
| 100 | 0.8 | 4 | 0.75 |
Таким образом, поскольку нам известно, что длительность базового импульса – это функция от нагрузки и частоты вращения двигателя, а длительность импульса = (длительность базового импульса) x (фактор A) x (фактор B), общая длительность импульса в нашем примере равна:
8 х 0,8 х 1,0 = 6,4 мс
На этом примере видно, как система управления выполняет настройку. Так как параметр В отображает содержание кислорода в выхлопных газах, согласно данным с таблицы, можно сделать вывод, что выхлопные газы содержат слишком много кислорода, в результате чего ЭБУ сокращает подачу топлива.
Реальные системы управления учитывают свыше 100 параметров, для каждого из которых составлена собственная таблица соответствия. Некоторые параметры даже корректируются с течением времени с целью компенсации изменений производительности компонентов, к примеру, каталитического нейтрализатора (о проверке катализатора читайте по ссылке). И в зависимости от количества оборотов двигателя, блок управления может выполнять эти расчеты более 100 раз в секунду.
Если наша статья о том, как работает инжектор, и какие существуют системы впрыска топлива, вам понравилась, поделитесь ссылкой с друзьями в социальных сетях, используя соответствующие кнопочки ниже. Спасибо за внимание, оставайтесь с нами!
avtopub.com
Назначение системы впрыска топлива. — МегаЛекции
ПИСЬМЕННАЯ
ЭКЗАМЕНАЦИОННАЯ РАБОТА
Тема: Система впрыска топлива.
ПР.190.631.01 -10-16.ПЗ
Руководитель: _____Р.А. Шамсутдинов Выполнил студент: _______В.В.Манаев
Нефтекамск
СОДЕРЖАНИЕ.
Общая часть 3-4 стр.
Технологическая часть 5-24 стр.
2.1 Назначение системы впрыска топлива 5 стр.
Устройства системы впрыска топлива 6-16 стр.
Работа системы впрыска топлива 17-20 стр.
Возможные неисправности системы впрыска топлива,
Признаки, причины, способы восстановления 21-23 стр.
Техническое обслуживание и ремонт системы впрыска топлива 24 стр.
Графическая часть 25 стр.
Охрана труда 26-31 стр.
Техника безопасности при ремонте
И обслуживании системы впрыска топлива 26-31 стр.
Список использованной литературы 32 стр.
ОБЩАЯ ЧАСТЬ.
Системы впрыска топлива изобретены практически одновременно с создание автомобильного двигателя. Еще в 1881 году, когда большинство автомобилестроителей совершенствовали карбюратор, француз по имени Этив получил патент на систему измерения массы сжатого воздуха. В1883 году немецкий инженер Штиль получил патент на метод впрыска топлива в камеру сгорания цилиндра двигателя. Примерно в то же время в Англии Эдвардом Буглером был создан двигатель, оборудованный системой впрыска топлива под давлением через впускной клапан с полым стержнем.Первый двигатель с системой впрыска топлива, запушенный в серийное производство, был разработан Компанией Стерлинга (штат Иллинойс, США) в 1887 году. В основном, этот двигатель работал в стационарном режиме. Топливо попадало в форсунку через клапан из топливного бака самотеком.В Европе Дейтцем был разработан аналогичный стационарный одноцилиндровый двигатель с системой впрыска топлива под низким давлением, работавший на керосине. В период с 1898 по 1901 год было продано более трехсот таких двигателей. Сивилл Райт также заинтересовался этими системами и 1903 году построил самолет с двигателем, имеющим такую систему.Оборудованные такими двигателями самолеты меньше страдали от обледенения карбюратора и пожаров в карбюраторах, что резко повысило их надежность. Именно по этим причинам системы впрыска топлива наиболее быстро стали развиваться в авиастроении. В1906 году Пеоном Левавассором был создан насос высокого давления и введен принцип калиброванной форсунки. В 1912 году фирмой Bosch был создан двухтактный двигатель, а котором масляный насос был приспособлен для впрыска топлива.Первая Мировая война привела к быстрому развитию и совершенствованию карбюраторов. Их надежность в двигателях самолетов повысилась настолько, что идея впрыска топлива была забыта на много лет. В течение 30-х годов немецкий
авиационный испытательный центр, фирмы Bosch, БМВ и Мерседес-Бенц вели разработку авиационных двигателей с системой впрыска топлива под высоким давлением. Когда в 1937 году фирма Мерседес-Бенц представила авиационный двигатель DB-601V-12 мощностью 1200 л.с., системы впрыска получили всеобщее признание. Однако большинство технических решений сводились к созданию дизельного двигателя с прямым впрыском топлива в камеру сгорания. В течение последних лет Второй Мировой войны английская фирма в Бирмингеме, специализирующаяся на карбюраторах, разрабатывала системы с впрыском топлива для авиационных двигателей фирмы Роллс-Ройс Мерлин. В период с 1950 по 1986 год было разработано и забыто множество систем впрыска топлива, изготовленных небольшими фирмами. В настоящее время системы впрыска топлива изготовляются, наоборот, крупными фирмами, а все меньшие изгнаны с рынка сбыта.В 1984 году была разработана электронная система впрыска топлива серии «КЕ» Jetronic с усовершенствованной системой пуска двигателя и системой контроля выхлопных газов. Эта частично механическая и частично электронная система исправно служит и в настоящее время.Однако остальные механические системы впрыска топлива не выдержали конкуренции с электронными системами и постепенно вышли из употребления.
 |
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
Назначение системы впрыска топлива.
Система впрыска двигателя предназначена для приготовления рабочей смеси из топлива и воздуха. Система питания обеспечивает хранение, очистку, а также подачу топлива для приготовления горючей смеси. Система впрыска так же обеспечивает подачу очищенного воздуха и удаление отработавших газов из цилиндра двигателя.
Системы впрыска двигателя классифицируются в зависимости от способа приготовления горючей смеси: смесеобразование возможно вне цилиндра и непосредственно в цилиндре. Смесеобразование вне цилиндра применяется на бензиновых двигателях, карбюраторных или впрысковых (инжекторных), на инжекторных двигателях смесеобразование происходит во впускном коллекторе, на карбюраторном двигателе смесеобразование происходит в карбюраторе. На карбюраторных двигателях капли бензина попадают в поток воздуха, движущийся через смесительную камеру карбюратора со скоростью 50-150 м/с, после чего они измельчаются и испаряются, образуя горючую смесь. Горючая смесь поступает в цилиндры двигателя, образуя там рабочую смесь. На впрысковых двигателях топливо с воздухом смешивается во впускном коллекторе, для приготовления горючей смеси в поток воздуха впрыскивается из форсунок мелко распылённое топливо. Горючая смесь может производиться одной форсункой (моновпрысковый двигатель) или несколькими форсунками (инжекторный двигатель). Существуют системы питания двигателя с приготовлением горючей смеси непосредственно в цилиндре двигателя, данная схема применяется на бензиновых и дизельных двигателях, различие в способе воспламенения рабочей смеси. Приготовление горючей смеси в таких двигателях происходит путем впрыска топлива форсункой, непосредственно в камеру сгорания двигателя в момент сжатия воздуха. Далее на дизельном двигателе
происходит воспламенение рабочей смеси от сжатия, а бензиновом двигателе воспламенение производится при помощи свечи зажигания. Бензиновые двигатели с впрысковой системой питания двигателя обеспечивают лучшее наполнение цилиндров горючей смесью, развивают большую мощность, обладая при этом лучшей экономичностью, степень сжатия на таких двигателях выше, токсичность отработавших газов на впрысковых двигателях ниже. Однако система питания таких двигателей более сложна по конструкции и в последующей эксплуатации. В настоящее время все современные двигатели оснащаются впрысковой системой питания, или системой питания с непосредственным впрыском топлива в цилиндр.
megalektsii.ru
Распределенный впрыск топлива
История создания распределенного впрыска
Первое приспособление, напоминающее современную систему распределенного впрыска топлива, придумал для своих двигателей английский инженер и изобретатель Герберт Стюарт еще в конце XIX века.
Первую российскую систему впрыска для бензиновых авиационных двигателей разработали в 1916 году конструкторы Микулин и Стечкин
В дальнейшем его идеи развили и усовершенствовали Роберт Бош и Клесси Камминс, и конструкция к уже в двадцатые годы нашла массовое применение в топливной системе дизельных двигателей. Первую российскую систему впрыска для бензиновых авиационных двигателей разработали в 1916 году конструкторы Микулин и Стечкин.
Впервые система распределенного впрыска бензина была применена на двигателе, изобретенном шведским инженером Йонасом Хессельманом в 1925 году. Согласно замыслу Хессельмана, топливо необходимо было впрыскивать в каждый цилиндр ближе к концу такта сжатия, чтобы воспламенение происходило уже непосредственно перед началом хода поршня вниз. Двигатель Хессельмана обычно запускался на бензине, а затем при работе использовался дизель или керосин.
Прямой впрыск топлива в каждый цилиндр использовался в авиационных двигателях времен Второй мировой производства Junkers, Daimler-Benz и BMW с целью обеспечить пилотам возможность выполнять фигуры высшего пилотажа без риска остановки мотора. На германских авиационных двигателях использовалась адаптированная система впрыска дизельного топлива фирмы Bosch. Устройства назывались карбюраторами, но топливо подавалось не самотеком, а при помощи насосов высокого давления.
Первые серийные системы управления распределенным впрыском были механическими, их производство в 1951 начала компания Bosch
Первую систему распределенного впрыска, управляемую электроникой, производства итальянской фирмы Caproni-Fuscaldo установила на гоночный автомобиль Alfa Romeo 6C2500 в 1940 году. Шестицилиндровый двигатель был снабжен индивидуальными форсунками.
Первые серийные системы управления распределенным впрыском были механическими. Их производство в 1951 начала компания Bosch. Одним из первых такой системой в 1954 оснастили легендарное купе Mercedes-Benz 300 SL «Крыло чайки». В дальнейшем механические системы начали устанавливать и на более массовые модели, к примеру, на автомобили Audi 100.
Топливная рейка с форсунками и регулятором давления. Эпоха электронного управления системами впрыска бензина началась в восьмидесятые годы с появлением дешевых микропроцессоров. Первым серийным автомобилем с инжектором, управляемым электронным контроллером на основе микропроцессора, был Rambler Rebel 1957 года фирмы Nash - части американского автомобильного концерна AMC. Система впрыска называлась Electrojector, и ее применение позволило поднять мощность восьмицилиндрового двигателя "Бунтаря" на 60 л.с.
Виды распределенного впрыска топлива
В системе распределенного впрыска топливо в каждый цилиндр впрыскивается отдельной форсункой. Существует несколько разновидностей распределённого впрыска. Различаются они по времени открытия форсунок. К примеру, в случае одновременного впрыска все форсунки открываются разом. Если форсунки открываются попарно, впрыск называется попарно-параллельным.
Связующим звеном между современной системой распределенного впрыска и карбюратором был моновпрыск - система, с управляемой компьютером единственной форсункой
Большинство современных автомобилей оснащено системами фазированного впрыска. В этой системе каждая форсунка управляется индивидуально и открывается в наиболее удачный с точки зрения заложенной в блоке управления программы момент, то есть непосредственно перед началом такта впрыска.
Как правило, в топливной системе фазированного впрыска в управляющей программе предусмотрены два дополнительных режима: прогрева и аварийный режим. В случае их задействования фазированный впрыск заменяется попарно-параллельным. Это позволяет двигателю в период прогрева работать в интенсивном режиме и на относительно высоких оборотах. В аварийном режим, в случае неисправности одного из датчиков, показания которого влияют на количество впрыскиваемого топлива, обеспечивается бесперебойная работа двигателя при разной нагрузке. Как правило, поводом для включения аварийного режима становится неисправность основного датчика, показаниями которого руководствуется блок управления при дозировке топлива, - датчика фазы или, иначе, датчика положения распределительного вала.
Последний тип распределенного впрыска - прямой впрыск, представляющий собой разновидность фазированного. В этой системе топливо впрыскивается не во впускной коллектор, а непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра.
Принцип работы распределенного впрыска топлива
Управление системой впрыска современного автомобиля осуществляет компьютер, в автомобильной терминологии носящий название электронного блока управления двигателем.
Для вычисления оптимального момента для открытия топливных форсунок и времени, в течение которого они должны оставаться открытыми, блок управления использует показания различных датчиков.
Масса воздуха, поступающего в двигатель, измеряется датчиком массового расхода воздуха. Это один из важнейших показателей. Кроме него, при определении количества топлива компьютер опирается на данные по температуре двигателя, температуре всасываемого воздуха, скорости вращения коленчатого вала, угла открытия дроссельной заслонки и динамике ее открытия. Рассчитав количество топлива, которое может полностью сгореть при данной массе воздуха в цилиндрах, компьютер подает сигнал форсункам на открытие. Сигналом служит электрический импульс нужной длительности. Во время подачи сигнала форсунки остаются в открытом положении, и топливо, которое в магистрали находится под давлением, впрыскивается во впускной коллектор.
Плюсы и минусы распределенного впрыска топлива
Первое и основное преимущество распределенного впрыска топлива – экономичность. Кроме того, в связи с более полным сгоранием топлива за один цикл автомобили с распределенным впрыском наносят меньше вреда окружающей среде вредными выбросами. При точной дозировке топлива вероятность возникновения неожиданных сбоев в работе при экстремальных режимах (преодоление крутого подъема, например) сведена практически к нулю.
Применение распределенного впрыска продлило жизнь многим популярным автомобилям, которые были бы сняты с производства в связи с низкой топливной экономичностью
Недостаток систем распределенного впрыска в достаточно сложной и всецело зависящей от электроники конструкции. В связи с большим количеством электронных компонентов диагностика и ремонт систем распределенного впрыска возможны только в условиях профессионального сервисного центра.
blamper.ru
Электронная одноточечная система впрыска (моно система). Устройство и принцип действия
Кроме распределённого впрыска в бензиновых двигателях применяется также центральный впрыск (одноточечные моно системы).
Моно система впрыска — это электронно-управляемая система впрыска, в которой топливо впрыскивается во впускной трубопровод электромагнитной форсункой, расположенной перед дроссельной заслонкой. Система имеет одну на весь двигатель (греческое монос — один) магнитоэлектрическую форсунку, топливо, как и в системах «L-Jetronic», впрыскивается с интервалами. Распределение топливовоздушной смеси по цилиндрам происходит, как и в случае применения карбюратора – через впускной трубопровод. Конструкция системы центрального впрыска схематично представлена на рисунке:
Рис. Схема системы Mono-Jetronic:1 – измеритель расхода воздуха; 2 – форсунка; 3 – блок управления; 4 – клапан добавочного воздуха; 5 – датчик положения дроссельной заслонки; 6 – регулятор давления топлива в системе; 7 – топливный фильтр; 8 – топливный насос; 9 – датчик температуры охлаждающей жидкости
Система подачи топлива из бака здесь аналогична применяемой на системах распределенного впрыска.
Топливо из бака засасывается насосом 8 погружного или выносного типа и под давлением подается к фильтру тонкой очистки 7, а затем к т.н. моноблоку дроссельной заслонки, где расположена электромагнитная форсунка 2, распыливающая топливо в зону над дроссельной заслонкой. Количество подаваемого топлива во впускной трубопровод зависит от величины поднятии иглы форсунки, которая в свою очередь определяется блоком управления по напряжению, подаваемому в обмотку форсунки.
Если двигатель V-образный, в моноблоке располагаются две форсунки, каждая из которых распыляет топливо над своей дроссельной заслонкой (эта конструкция применяется, в основном, на автомобилях американского производства).
При такой схеме используется впускной коллектор, аналогичный карбюраторным системам. Этим системам характерны основные недостатки систем центрального впрыска: неравномерное распределение топливовоздушной смеси по цилиндрам и образование топливной пленки на стенках впускных трубопроводов. Тем не менее, благодаря совершенным алгоритмам управления эти недостатки удается в значительной степени скомпенсировать.
Несомненным преимуществом данных систем является их относительная простота и меньшая, по сравнению с многоточечными системами, стоимость. В условиях эксплуатации такие системы более надежны – например, форсунки в гораздо меньшей степени подвержены загрязнениям и закоксовыванию, а низкое давление в системе позволяет во многих случаях применять бензонасосы турбинного типа, которые имеют больший ресурс.
Основная часть системы – моноблок дроссельной заслонки (заслонок), общая схема которого представлена на рисунке:
Рис. Узел центральной форсунки:1 – регулятор давления топлива; 2 – обмотка; 3 – датчик температуры всасываемого топлива; 4 – электромагнитная форсунка; 5 – дроссельная заслонка; 6 – корпус дроссельной заслонки; 7 – клапан форсунки; 8 – распыливающие отверстия; 9 – корпус форсунки и регулятора
В верхней части моноблока установлена электромагнитная форсунка 4. Топливо к форсунке подводится по специальному каналу, выполненному в корпусе моноблока. Для поддержания необходимого давления в системах центрального впрыска используется встроенный регулятор давления 1, перепускающий излишки топлива по трубопроводу обратно в бак. Так как топливная форсунка расположена перед дроссельной заслонкой, практически на месте жиклера карбюратора в системах центрального впрыска поддерживается давление порядка 0,8…1,2 кгс/см2. Принцип работы и устройство регулятора аналогичны регуляторам, применяемым в электронных системах распределенного впрыска, однако, в отличие от этих систем, полость над диафрагмой соединяется не с задроссельным пространством, а с атмосферой (точнее, с полостью за воздушным фильтром). Это объясняется тем, что форсунка расположена над дроссельной заслонкой, т.е. в зоне практически постоянного давления, поэтому перепад давления на форсунке не меняется. В обесточенном состоянии клапан 7 прижат пружиной к седлу и перекрывает доступ топлива к отверстиям распылителя.
Когда от блока управления на катушку поступает импульс, магнитное поле, образующееся внутри катушки, поднимает якорь вверх, уменьшая давление пружины на клапан 7. Топливо, находящееся внутри корпуса форсунки, поднимает клапан и под давлением, поддерживаемым регулятором 1, распыливается в корпус дроссельной заслонки через отверстия 8. Обычно форсунка имеет шесть отверстий, ориентированных в разные стороны. Мелкое распыливание топлива обеспечивается за счет завихрения потока топлива в отверстиях распылителя. Угол впрыска выбирается таким, чтобы топливо направлялось в щель между дроссельной заслонкой и корпусом дроссельной заслонки.
Система Mono-Jetronic, не имеет расходомера воздуха, поэтому соотношение масс воздуха и топлива здесь менее точное и определяется только положением дроссельной заслонки, температурой всасываемого воздуха и частотой вращения коленчатого вала.
Устройство, определяющее положение дроссельной заслонки, представляет собой в этой системе не выключатель с контактами (холостого хода, частичной нагрузки, полной нагрузки), а потенциометр, который информирует электронный блок управления о положении заслонки в данный момент времени.
Основное дозирование топлива осуществляется по трем параметрам:
- положению дроссельной заслонки
- температуре всасываемого воздуха
- частоте вращения коленчатого вала двигателя
Корректировка дозирования при холодном пуске и прогреве осуществляется электронным блоком управления по импульсам получаемым от датчиков температуры всасываемого воздуха, охлаждающей жидкости и потенциометра дроссельной заслонки. Последний корректирует дозировку и при полной нагрузке. Корректировка по токсичности отработавших газов идет по сигналам лямбда-зонда. Изменение дозирования происходит за счет увеличения или уменьшения времени впрыска при постоянном давлении топлива.
Электронный блок управления сглаживает колебания напряжения бортовой сети и осуществляет регулировку холостого хода. Регулировка холостого хода достигается вращением дроссельной заслонки специальным электродвигателем. При этом увеличивается или уменьшается количество воздуха в зависимости от отклонения мгновенного значения частоты вращения коленчатого вала от номинального значения, заложенного в память электронного блока управления. Блоком управления воспринимается и скорость вращения дроссельной заслонки. При режиме ускорения, рабочая смесь обогащается.
ustroistvo-avtomobilya.ru
Разбираем принцип работы и устройство инжектора
Здравствуйте, уважаемые автолюбители! Как «железный конь пришел на смену деревенской лошадке», также и инжекторная система впрыска топлива, пришла на смену карбюраторам в автомобилях.
О преимуществах и недостатках систем подачи топлива, пусть спорят специалисты, а задача владельца автомобиля иметь представление о том, что такое инжектор, как устроен инжектор автомобиля.
И не обязательно устройство и принцип работы инжектора вам понадобится для того, чтобы ремонтировать его своими руками. Но, знать о том, как работает и из чего состоит инжектор автомобиля, нужно. Хотя бы для того, чтобы недобросовестные мастера автосервисов не пытались «нагреть» руки на вашем незнании своего авто.
Инжектор, как революция в автомобилестроении
Работа инжектора и форсунки Что такое инжектор автомобиля? Инжектором (лат. injicio, фр. Injecteur, англ. Injector – выбрасываю) – называется форсунка, как распылитель газа или жидкости (топлива) в двигателях, либо часть инжекторной системы подачи (впрыска) топлива в двигателях внутреннего сгорания.
Годом рождения инжекторной системы впрыска считается 1951, когда компания Bosch оснастила ею 2-х тактный двигатель купе Goliath 700 Sport. Затем, в 1954 году, эстафету подхватил Mercedes-Benz 300 SL.
Массовое, серийное внедрение инжекторных систем впрыска топлива началось в конце 70-х годов прошлого века. Работа инжектора, по своим эксплуатационным характеристикам, во многом превосходила работу карбюраторной подачи топлива.
Как результат: первое десятилетие 21 века практически завершило вытеснение карбюраторов. Современные авто снабжаются в основном системами распределенного и прямого электронного впрыска.
Принцип работы инжектора в системе подачи топлива
Fuel Injection System (система впрыска топлива) осуществляет подачу топлива посредством прямого впрыска при помощи форсунки (инжектора) в цилиндр двигателя либо во впускной коллектор. Соответственно, автомобили, оснащенные такой системой, носят название инжекторные.
Классификация инжекторного впрыска зависит от того, какой принцип действия инжектора, а также по месту установки и количеству инжекторов.
Центральный впрыск топлива (моновпрыск) осуществляет впрыск посредством одной форсунки на все цилиндры двигателя. Инжектор, как правило, располагается на впускном коллекторе (на месте карбюратора). Система моновпрыска на сегодняшнее время не пользуется популярностью у автомобилестроителей.
Основная масса современных серийных автомобилей, снабжена системой распределенного впрыска топлива. То есть, отдельная форсунка отвечает за свой цилиндр.
Система распределенного впрыска топлива, классифицируется по типам:
- одновременный – все форсунки системы подают топливо одновременно во все цилиндры,
- попарно-параллельный – тип впрыска, когда происходит парное открытие форсунок: одна открывается перед циклом впуска, другая, перед циклом выпуска. Характерно то, что попарно-параллельный принцип открытия форсунок применяется в период запуска двигателя, либо в аварийном режиме неисправности датчика положения распредвала. А во время движения, используется так называемый фазированный впрыск топлива,
- фазированный - тип впрыска, когда каждый инжектор открывается перед тактом впуска,
- прямой – тип впрыска, происходящий непосредственно в камеру сгорания.
Принцип работы инжектора основывается на использовании сигналов микроконтроллера, который в свою очередь получает данные от датчиков.
Схема работы инжектора
Если не влазить в дебри «электронного мозга» нашего автомобиля, то схема работы инжектора выглядит следующим образом. На многочисленные датчики поступает информация о: вращении коленвала, о расходе воздуха, о том, какая температура охлаждающей жидкости двигателя, о дроссельной заслонке, о детонации в двигателе, о расходе топлива, о скоростном режиме, о напряжении бортовой сети авто и так далее.
Контроллер, получая данную информацию о параметрах автомобиля, производит управление системами и приборами, в частности: подачей топлива, системой зажигания, регулятором холостого хода, системой диагностики и так далее. Изменение рабочих параметров инжекторной системы впрыска меняется систематически, исходя из полученных данных.
Устройство простейшего инжектора
Инжектор включает в себя такие исполнительные элементы, как:
- бензонасос (электрический),
- ЭБУ (контроллер),
- регулятор давления,
- датчики,
- форсунка (инжектор).
Соответственно, схема инжектора: электробензонасос подает топливо, регулятор давления поддерживает разницу давления в инжекторах (форсунках) и воздухом впускного коллектора. Контроллер, обрабатывает информацию от датчиков: температуры, детонации, распредвала и коленвала, и управляет системами зажигания, подачи топлива и так далее.
Всем хороша инжекторная система впрыска топлива, но и она не обошлась без своих особенностей. Приверженцы карбюраторов, называют их недостатками. Особенностями инжектора смело можно назвать: достаточно высокая стоимость узлов инжектора, низкая ремонтопригодность, высокие требования к качеству и составу топлива, необходимость специального оборудования для диагностики, и высокая стоимость ремонтных работ.
Теперь, перейдем от рассказа о том, как работает и выглядит инжектор к наглядному пособию. Вы увидите на видео, принцип работы инжектора, и вам сразу же станет понятно всё, о чем написано выше.
cartore.ru
.jpg)
