Форсунки двигателя транспортного средства. Устройство инжектора
Механические, Инжекторные и Электромагнитные, Принцип Работы и Управление, Для Низкого и Высокого Давления, Какие Характеристики и Устройство
Топливная система претерпела значительные изменения со времён создания первого автомобиля. Такие преобразования коснулись и механизма впрыска, который стал более совершенным. Дозированная подача топливной смеси позволяет плавно регулировать обороты, что приводит к меньшему расходу горючего. Для решения таких задач используются форсунки двигателя, которые и составляют инжекторную систему. Эта технология давно пришла на смену карбюратору и превосходит его по всем параметрам.
Назначение форсунок в работе двигателя
Дозированная подача обеспечивает лёгкость в управлении машиной благодаря детально рассчитанным порциям топлива. Назначение подобной системы позволяет не только уменьшить выброс вредных веществ, но и сделать вождение безопасным. Заложенная в управляющий блок микропрограмма делает автомобиль отзывчивым на малейшие изменения в движении. Набор мощности двигателем в этом случае происходит более динамично, что позволяет учесть малейшие особенности дороги.
Каждая форсунка высокого давления является важным механизмом топливной системы. Точно рассчитанная подача горючего имеет огромное значение для силовой установки машины и позволяет увеличить срок её службы. В современных автомобилях инжектор (форсунка) управляется электроникой и бывает нескольких видов. Подобное оснащение успешно используется на бензиновых и дизельных двс, что делает такую технологию наиболее перспективной. В зависимости от вида и характеристик двигателя, форсунки различаются по методу впрыска, каждый из которых имеет свои особенности.
Электромагнитная форсунка
Такой тип инжектора использует бензиновые форсунки и получил широкое распространение. Простая конструкция этого оборудования показывает отличные результаты в автомобильной технике, оснащённой системой непосредственного впрыска. Любая электромагнитная форсунка состоит из управляемого клапана, иглы и сопла. Функционирование этой системы выполняется в соответствии с заложенной программой, что позволяет добиться высокой точности подачи горючего.
Электронный блок полностью контролирует все операции, что исключает любые ошибки при впрыске топливной смеси. Согласно заложенной программе напряжение подаётся на обмотку клапана, что приводит к созданию электромагнитного поля. Под его воздействием сопло освобождается, вследствие чего и производится впрыск топлива. Прекращение подачи напряжения приводит к обратному результату, и пружина возвращает иглу в прежнее положение. Такой метод впрыска топливной смеси имеет высокую точность и задействован на большей части бензиновых двигателей.
Электрогидравлическая форсунка
Использование такой системы можно часто увидеть в автомобилях, оснащённых дизелем. Эту технологию также допускается применять на агрегатах, имеющих систему впрыска Common Rail. Такие инжекторные форсунки состоят из сливной и впускной дроссели, электромагнитного клапана и камеры. Путём изменения давления топлива легко добиться возможности управлять его подачей на цилиндры, и эта особенность является главным отличием инжектора от аналогичных механизмов.
Понять, как осуществляется управление форсункой электрогидравлического типа достаточно просто. В состоянии ожидания электромагнитный клапан всегда закрыт, причём игла форсунки высокого давления прижата к седлу топливом. В этом положении подача горючего невозможна по элементарным физическим причинам. Давление в системе, воздействующее на иглу намного меньше чем на поршень, что не позволяет запустить механизму впрыска.
При подаче сигнала с управляющего блока происходит включение электромагнитного клапана, которое заключается в открытии дроссельной заслонки. Подобный принцип работы форсунки не допускает мгновенного выравнивания давления, что приводит к подъёму иглы и подаче топлива.
Пьезоэлектрическая форсунка
Практичное устройство современной форсунки представляет собой наиболее совершенную технологию впрыска. Установка подобного оборудования выполняется на дизельные двигатели, оснащённые системой Common Rail. Состоят такие виды форсунок из переключающего клапана, пьезоэлемента, толкателя и иглы. Скорость циклов впрыска подобного устройства в 4 раза превосходит срабатывание механизмов других типов. Такие возможности позволяют реализовать многократный впрыск топлива за один цикл, а дозировка горючего более совершенна.
Получить такие возможности удалось благодаря использованию особых компонентов. Подача напряжения влияет на характеристики сердечника что обеспечивает впрыск топлива. Пьезокристалл, изменяясь в размерах, давит на поршень толкателя в результате чего открывается клапан и горючее поступает в сливную магистраль. За счёт увеличения давления в топливной системе подымается игла, и происходит впрыск горючей смеси.
В работе такого устройства также используется гидравлический принцип, в основе которого лежит разница давления. Для точно рассчитанного срабатывания не менее важен и пьезоэлемент, в состав которого входят цирконий и палладиум. Такая технология обеспечивает огромную скорость срабатывания и довольно большое усилие, направленное на открытие клапана. Для регулировки количества горючего для впрыска используется соотношение давления в рампе и время воздействия на пьезоэлемент.
Принцип работы форсунок
Система впрыска топлива отвечает за подачу горючего в цилиндр или впускной коллектор двигателя. Чтобы понять, как работает форсунка инжектора, требуется рассмотреть описание топливной системы. Управляемый процесс подачи горючего наиболее важная часть в обеспечении работоспособности двигателя. Инжектор обычно устанавливают перед расположением дроссельной заслонки, именно на этом месте в более старых моделях устанавливался карбюратор. Система впрыска топлива может иметь различную конфигурацию, так насос-форсунка или ТНВД значительно отличаются от Common Rail.
Распределённый впрыск топлива присущ большинству современных автомобилей. Существуют несколько типов форсунок, принцип работы которых имеет свои особенности.
- Одновременный – подача горючего осуществляется сразу на все цилиндры, что характеризуется равными показателями расхода топлива на каждый инжектор;
- Попарно-параллельный – открытие канала выполняется в парном режиме, причём одна форсунка осуществляет подачу топлива перед циклом впуска, а другая выпуска;
- Фазированный – каждый из инжекторов автоматически открывается перед впуском, обеспечивая высокую точность впрыска;
- Прямой – подача топлива происходит напрямую в камеру сгорания, что является наиболее продуктивным вариантом.
С помощью насоса высокого давления происходит подача горючего на форсунку, которая может иметь механическое или электрическое исполнение. Ведущие производители автомобилей с начала 90-х перестали устанавливать механические форсунки ввиду несовершенства этой технологии. Ужесточение требований к выхлопным газам и изменение характеристик такой форсунки в процессе эксплуатации привели к переходу на более современные методы подачи горючего.
Устройство инжектора и его назначение
Использование сразу двух топливных форсунок получило широкое распространение и считается самым удобным в работе двигателя. Что касается устройства инжектора, наиболее востребованы одноканальные модели. В такой системе впрыска под определённым давлением подходит распыляемая жидкость, пар или газ, необходимый для распыления. При более детальном рассмотрении схемы инжектора будет хорошо заметен гидравлический разъем, который служит для установки на посадочное место форсунки, которая крепится на рампе.
Такая система имеет высокие требования к герметичности, и уплотнительные кольца обеспечивают надёжную установку инжектора. В нижней части такого устройства имеются специальная распылительная пластина, а электрический разъём используется для управления соленоидом. С помощью насоса регулируется давление форсунок, которое зависит от типа топливной системы. Наиболее важным элементом инжектора является сопло, обеспечивающее впрыск горючего.
Среди таких устройств, форсунки высокого давления занимают особое место. Системы Common Rail или ТНВД создают необходимые условия для впрыска, а струя распыла топлива зависит от геометрии камеры внутреннего сгорания. Детали инжектора, кроме функциональных элементов, включают фильтрующую сетку, распылитель и пружину, обеспечивающую обратное движение иглы.
Преимущества использования инжектора
Ресурс, которым обладают форсунки высокого давления, не идёт ни в какое сравнение с карбюраторной моделью управления. Система, контролируемая электроникой, имеет ряд преимуществ, которые ощутимы сразу после запуска двигателя.
- Система дозированного впрыска даёт ощутимую экономию топлива;
- Огромный ресурс работы и отсутствие необходимости в обслуживании;
- Простота запуска силовой установи независимо от погодных условий;
- Меньший износ двигателя и плавность при наборе скорости;
- Приемлемый уровень выхлопных газов.
Эффективность работы инжекторного двигателя превосходит системы прошлого поколения и представляет собой точно отлаженный механизм. Электронное управление даёт возможность задействовать форсунки низкого давления или систему Common Rail для наиболее точной подачи топлива. Карбюратор чрезвычайно редко выходит из строя, а отсутствие необходимости периодической настройки делает такую систему удобной в эксплуатации.
Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
swapmotor.ru
Устройство системы питания инжекторного двигателя
Система подачи топлива инжекторного двигателя получила распространение в современных автомобилях и имеет ряд преимуществ перед топливной системой карбюраторного двигателя. В этой статье мы рассмотрим устройство инжектора и узнаем, как работает система подачи топлива инжекторного двигателя.
1.Устройство инжектора
Основная задача системы питания инжекторного двигателя заключается в обеспечении подачи оптимального количества бензина в двигатель при разных режимах работы. Подача бензина в двигатель осуществляется с помощью форсунок, которые установлены во впускном трубопроводе.
1.1.Устройство системы питания инжектора:
1. Электробензонасос – устанавливается в модуле, который располагается в топливном баке. Модуль также включает в себя такие дополнительные элементы, как топливный фильтр, датчик уровня бензина и завихритель.
Электробензонасос предназначен для нагнетания бензина из топливного бака в подающий топливопровод. Управление электробензонасосом осуществляется с помощью контроллера через реле.
2. Топливный фильтр – предназначен для очистки топлива от грязи и примесей, которые могут привести к неравномерной работе двигателя, неустойчивой работе инжектора, загрязнению форсунок. В инжекторных системах к качеству топлива предъявляются высокие требования.
3. Топливопроводы – служат для подачи топлива от бензонасоса к рампе и обратно от рампы в топливный бак. Соответственно существует прямой и обратный топливопроводы.
4. Рампа форсунок с топливными форсунками – конструкция рампы обеспечивает равномерное распределение топлива по форсункам. На топливной рампе располагаются форсунки, регулятор давления топлива и штуцер контроля давления в топливной системе инжектора.
5. Регулятор давления топлива – предназначен для поддержания оптимального перепада давления, который способствует тому, что количество впрыскивания топлива зависит только от длительности впрыска. Излишки топлива регулятор подает обратно в бак.
1.1.1.
Как работает система питания инжекторного двигателя?
Для стабильной работы двигателя необходимо обеспечить сбалансированное поступление топливовоздушной смеси в камеру сгорания. Приготовление топливовоздушной смеси происходит в впускном трубопроводе, благодаря смешиванию бензина с воздухом. Контроллер с помощью управляющего импульса открывает клапан форсунки и путем изменения длительности импульса регулирует состав топливовоздушной смеси. Регулятор давления топлива поддерживает перепад давления топлива постоянным, соответственно количество топлива, что подается пропорционально времени, при котором форсунки находятся в открытом состоянии. Контроллер поддерживает оптимальное соотношение топливовоздушной смеси путем изменения длительности импульсов. Если длительность импульса увеличивается – смесь обогащается, если уменьшается – смесь обедняется.
Инжекторный бензиновый двигатель
Инжекторный двигатель – это основной тип двигателя внутреннего сгорания, который используется в современных автомобилях.
По способу подачи топливной смеси все бензиновые двигатели делятся на карбюраторные и инжекторные. В карбюраторных моторах для подачи топлива и образования смеси происходит в механическом приспособлении под названием карбюратор, а в инжекторных двигателях смесь образуется непосредственно в приемном коллекторе, куда топливо впрыскивается при помощи электронно-управляемых форсунок.
История применения инжектора на бензиновых двигателях
Первую механическую систему впрыска, прообраз современного инжекторного двигателя, разработала фирма BOSCH. Система была установлена на серийном автомобиле Mercedes Benz 300SL в 1954 году. Изменения в системе подачи топлива не были кардинальными - вместо карбюратора использовался механизм дозирования с одной форсункой, который имел электронное управление. Позже такую конструкцию назовут «моновпрыск». Дозировка подачи происходила более точно по объему, но не в каждый цилиндр отдельно, а централизованно, как в карбюраторе.
Одну из первых систем электронного распределенного впрыска под названием Electrojector разработала американская фирма Bendix Corporation в 1957 году
После изобретения распределенного впрыска подача топлива к каждому цилиндру стала производится индивидуально. В этой системе впрыска образование топливной смеси происходит в непосредственной близости от впускных клапанов каждого цилиндра. Топливо поступает к форсункам по трубопроводу и распыляется ими в коллектор. Работа каждой форсунки регулируется. За счет этого контроль дозировки топлива и впрыска в каждый цилиндр удалось поднять на новый уровень.
Но конструкторы не остановились на этом и разработали систему с непосредственным впрыском топлива. Первый подобный серийный двигатель впервые продемонстрировал концерн Mitsubishi в 1996 году. В нем воздух подводится к границе камеры сгорания и впускного клапана, и только в самом цилиндре он встречается со струей бензина.
Устройство и принцип работы инжекторных двигателей
Мощность двигателя зависит от объема смеси воздуха и бензина, в единицу времени поступающего в камеру сгорания. Необходимость замены карбюратора на более совершенное устройство возникла из-за того, что в механическом устройстве (в данном случае, в карбюраторе) не удается реализовать достаточно быстрый отклик на изменение нагрузки на двигатель.
В Японии электронно-управляемый распределенный впрыск для серийного автомобиля предложила компания Toyota. Это была опция для модели Celica 1974 года
В инжекторной системе подача топлива производится впрыском во впускной коллектор с помощью форсунок. Эта система подачи топливо-воздушной смеси сложнее, но гибче и оперативнее карбюратора.
Схема работы системы впрыска инжекторного бензинового двигателя включает в себя сбор информации, ее обработку и подачу электронного сигнала на исполнительные устройства, в данном случае, на форсунки.
Механическая составляющая этой системы состоит из бензонасоса, перепускного клапана топливной магистрали (регулятора давления), устройства для поддержки холостого хода двигателя, и форсунок.
Форсунки бывают механическими и с электрическим приводом. В качестве привода используется электромагнит или пьезоэлемент.
Форсунка Бензин распыляется форсункой под давлением через очень маленькое отверстие. С одной стороны, это позволяет добиться высокой точности дозировки и отличного распыла, с другой, качество топлива для инжекторных двигателей имеет огромное значение. Забитое отверстие не сможет хорошо распылять топливо, а значит, и оптимальной горючей смеси не получится.
Ассоциация NASCAR запретила использование карбюраторов на гоночных автомобилях одноименной лиги только в 2012 году
Электронно-управляемая форсунка выполняет команды компьютера и подает необходимое количество топлива в изменяемые в соответствии с текущей нагрузкой, точно рассчитанные промежутки времени. В бензиновых двигателях с распределенным впрыском с форсунками взаимодействуют свечи, играющие роль исполнительного устройства. Получив электрический импульс, форсунка под давлением впрыскивает топливо в цилиндр или впускной коллектор и перекрывает подачу после срабатывания свечи.
Блок управления двигателемРоль компьютерного управления в работе системы впрыска
Самой сложной составляющей инжекторных бензиновых двигателей является электронный блок управления. В его схему входят ПЗУ - постоянное запоминающее устройство, ОЗУ - оперативное запоминающее устройство и микропроцессор. Он обрабатывает поступающие от датчиков электронные сигналы, анализирует информацию и сравнивает с данными, хранящимися в памяти компьютера. Встроенная программа учитывает особенности разнообразных режимов работы двигателя и внешние условия, в которых ему приходится работать. Если в информации обнаруживаются расхождения, компьютер выдает команды исполнительным механизмам для коррекции.
Применение распределенного впрыска сделало возможным появление системы отключения части цилиндров двигателей большого объема
Датчики, собирающие информацию о работе двигателя, действуют совместно с ЭБУ. Они расположены на разных узлах, входящих в конструкцию двигателя. Среди стандартных приборов сбора информации: датчик массового расхода воздуха; датчик положения дроссельной заслонки; датчик детонации; датчик температуры охлаждающей жидкости; датчик положения коленчатого вала и другие. На 16-клапанных двигателях дополнительно устанавливается датчик фаз.
Процесс работы инжекторной системы впрыска выглядит следующим образом: датчик расхода воздуха измеряет поступающую в двигатель массу газа и передает данные компьютеру. На основе этой информации и с учетом других текущих параметров - температуры воздуха и самого двигателя, скорости вращения коленчатого вала, степени и скорости открытия дроссельной заслонки - компьютер рассчитывает оптимальное количество топлива на данный объем воздуха и подает электрический импульс необходимой продолжительности на форсунки. Принимая этот импульс, они открываются и под давлением впрыскивают топливо во впускной коллектор.
Достоинства и недостатки инжекторных двигателей
Главное преимущество инжекторных бензиновых двигателей - экономичность. Она составляет 10-20% в сравнении с карбюраторными двигателями. Кроме того, в случае применения инжектора удается получить с того же рабочего объема двигателя большую мощность. Также, бесспорным преимуществом таких двигателей является меньшее содержание вредных веществ в выхлопных газах.
Минусом можно считать то, что в случае появления неисправности в системе инжекторного впрыска, диагностику и ремонт могут производить лишь квалифицированные специалисты. Сложность подобного профессионального обслуживания и является основным недостатком инжекторных бензиновых силовых установок.
blamper.ru
Инжекторная система подачи топлива, двигатель инжекторный
Технический прогресс сейчас движется очень быстрыми темпами. Одной из наиболее активно развивающихся отраслей, является автомобилестроение. Здесь постоянно вводятся новые изобретения и конструктивные решения. Помогают в этом деле и ужесточающиеся нормы экологии.
Потому производители машин повсеместно внедряют новые разработки. Инжекторные агрегаты стали одной из разработок, стимулированных ужесточением требований токсичности выхлопа.
В инжекторном моторе горючее попадает в камеру сгорания не через карбюратор, а впрыскивается специальными устройствами. Последние именуются форсунками или инжекторами.
Устройство форсунки:a — форсунка одноточечного впрыска, б — форсунка распределенного впрыска 1 — фильтр, 2 — электрический разъем, 3 — обмотка электромагнита, 4 — корпус форсунки, 5 — сердечник, 6 — корпус клапана, 7 — клапан (б — игла клапана), 8 — уплотнительное кольцо, 9 — распылительное отверстие.
Откуда появился инжекторный двигатель?
В автомобилестроение инжекторные двигатели пришли в 1951 году, когда был создан автомобиль Goliath 700 Sport.
Правда в то время такая система питания не получила распространения среди автоконцернов. Вспомнили о данной системе питания лишь в 70-х годах, когда изменились нормы токсичности. В результате начался процесс вытеснения данными двигателями карбюраторных.
В итоге к концу века большая часть легковых авто и микроавтобусов имели именно такие моторы. Сегодня же все машины имеют такую систему питания.
Подвиды инжекторной системы питания
Отмечу, что инжекторная система питания имеет несколько подвидов. В зависимости от количества инжекторов выделяют моновпрыск или как его еще именуют, центральный впрыск, а также распределенный впрыск.
Первый имеет одну форсунку, устанавливаемую вместо карбюратора. Она осуществляет впрыск горючего во впускной коллектор единовременно во все цилиндры. Правда эта конструкция уже несколько устарела.
Сейчас все производители применяют распределенный впрыск, имеющий отдельную форсунку на каждом цилиндре.
Устройство системы распределенного впрыска:1 — топливный бак; 2 — электробензонасос; 3 — топливный фильтр; 4 — регулятор давления топлива; 5 — форсунка; 6 — электронный блок управления; 7 — датчик массового расхода воздуха; 8 — датчик положения дроссельной заслонки; 9 — датчик температуры ОЖ; 10 — регулятор; 11 — датчик положения коленвала; 12 — датчик кислорода; 13 — нейтрализатор; 14 — датчик детонации; 15 — клапан продувки адсорбера; 16 — адсорбер.
Система распределенного впрыска подразделяется на подтипы:
- одновременный впрыск – все форсунки одновременно впрыскивают порцию топлива;
- попарно-параллельный. В данном случае форсунки работают попарно. Одни осуществляют впрыск на такте впуска, а другие – на такте выпуска. Данная система применяется в современных агрегатах при запуске;
- фазированный впрыск осуществляется на такте впуска. Причем каждая форсунка имеет отдельное управление;
- прямой впрыск имеет форсунки, которые находятся непосредственно возле цилиндров.
Видео — принцип работы системы питания инжекторного двигателя:
Инжекторные агрегаты обладают несомненными «плюсами», по сравнению с карбюраторными. Они менее токсичны, экономны, легко запускаются. Кроме того, крутящий момент таких моторов доступен в широком диапазоне оборотов.
Имеет данная система питания и «минусы»: более сложная конструкция, высокая чувствительность агрегата к качеству горючего. Кроме того, форсунки являются не ремонтируемыми узлами, что удорожает ремонт. Для диагностики же их состояния и очистки, СТО должно иметь современное дорогое оборудование.
Загрузка... avto-i-avto.ru
