Содержание
Системы впрыска топлива авто, назначение, виды систем впрыска для бензиновых и дизельных двигателей. Какие бывают системы впрыска топлива. Системы впрыска дизельных и бензиновых двигателей.
На сегодняшний день системы впрыска активно применяются на бензиновых и дизельных ДВС. Стоит отметить, что для каждой вариации мотора подобная система будет в существенной мере отличаться. Об этом далее в статье.
Содержание
- Система впрыска, назначение, чем отличается система впрыска бензинового двигателя от системы впрыска дизеля
- Система впрыска бензина, устройство систем впрыска топлива бензиновых двигателей
- Системы впрыска бензиновых двигателей, типы систем впрыска топлива, достоинства и недостатки каждого вида систем впрыска бензиновых двигателей
- Системы впрыска дизельных двигателей, виды систем, достоинства и недостатки каждого вида систем впрыска дизельного топлива
- Выводы
Система впрыска, назначение, чем отличается система впрыска бензинового двигателя от системы впрыска дизеля
Основное назначение системы впрыска (другое название — инжекторная система) — обеспечение своевременной подачи горючего в рабочие цилиндры мотора.
В бензиновых моторах процесс впрыска поддерживает образование воздушнотопливной смеси, после чего осуществляется ее воспламенение с помощью искры. В дизельных моторах подача горючего производится под высоким давлением — одна часть горючей смеси соединяется со сжатым воздухом и практически мгновенно самовоспламеняется.
Система впрыска бензина, устройство систем впрыска топлива бензиновых двигателей
Система впрыска топлива — составная часть топливной системы ТС. Основной рабочий орган любой системы впрыска — форсунка. Зависимо от метода образования воздушнотопливной смеси существуют системы непосредственного впрыска, распределенного впрыска и центрального впрыска. Системы распределенного и центрального впрыска — системы предварительного впрыска, то есть впрыск в них осуществляется во впускном коллекторе, не доходя до камеры сгорания.
Системы впрыска бензиновых моторов могут иметь электронное либо механическое управление. Самым совершенным считается электронное управление впрыском, которое обеспечивает существенную экономию горючего и снижение вредных выбросов в атмосферу.
Впрыск горючего в системе осуществляется импульсно (дискретно) или непрерывно. С точки зрения экономии перспективным считается импульсный впрыск горючего, используемый всеми современными системами.
В моторе система впрыска, как правило, соединена с системой зажигания и создает объединенную систему зажигания и впрыска (к примеру, системы Fenix, Motronic). Система управления мотором обеспечивает согласованную работу систем.
Системы впрыска бензиновых двигателей, типы систем впрыска топлива, достоинства и недостатки каждого вида систем впрыска бензиновых двигателей
На бензиновых моторах применяются такие системы подачи горючего — непосредственный впрыск, комбинированный впрыск, распределенный впрыск (многоточечный), центральный впрыск (моновпрыск).
Центральный впрыск. Подача горючего в данной системе производится посредством топливной форсунки, расположенной во впускном коллекторе. А так как форсунка всего одна, эту систему называют еще моновпрыском.
На сегодняшний день системы центрального впрыска утратили свою актуальность, поэтому они и не предусмотрены в новых моделях авто, однако в некоторых старых ТС их все же можно встретить.
Преимущества моновпрыска — надежность и простота применения. К минусам данной системы можно отнести высокий расход горючего и низкий уровень экологичности мотора. Распределенный впрыск. В системе многоточечного впрыска предусмотрена отдельная подача топлива на каждый цилиндр, который оборудован индивидуальной топливной форсункой. ТВС, при этом, возникает лишь во впускном коллекторе.
На сегодняшний день большинство бензиновых моторов оборудовано системой распределенной подачи горючего. Преимущества подобной системы — оптимальный расход горючего, высокая экологичность, оптимальные потребности к качеству потребляемого горючего.
Непосредственный впрыск. Одна из самых прогрессивных и совершенных систем впрыска. Принцип действия данной системы основывается на прямой (непосредственной) подаче горючего в камеру сгорания.
Система непосредственной подачи горючего дает возможность получать качественный состав топлива на всех этапах эксплуатации мотора, чтобы улучшить процесс сгорания ТВС, увеличить рабочую мощность мотора и снизить уровень отработанных газов.
Недостатки данной системы впрыска — довольно сложная конструкция и большие требования к качеству горючего.
Комбинированный впрыск. В системе данного типа объединяются две системы — распределенный и непосредственный впрыск. Как правило, она применяется, чтобы уменьшить выбросы токсичных компонентов и отработанных газов, с помощью чего можно достигнуть высоких показателей экологичности мотора.
Системы впрыска дизельных двигателей, виды систем, достоинства и недостатки каждого вида систем впрыска дизельного топлива
На современных дизельных моторах используются следующие системы впрыска — система Common Rail, система насос-форсунки, система с распределительным или рядным топливным насосом высокого давления (ТНВД).
Самыми востребованными и прогрессивными считаются насос-форсунки и Common Rail. ТНВД — центральный компонент любой топливной системы дизельного мотора.
Подача топливной смеси в дизельных моторах может производиться в предварительную камеру или прямо в камеру сгорания.
В настоящее время отдается предпочтение системе непосредственного впрыска, отличающейся повышенным уровнем шума и менее плавной работой мотора в сравнении с подачей в предварительную камеру, однако при этом обеспечивается более важный показатель — экономичность.
Система насос-форсунки. Данная система используется для подачи, а также впрыска горючей смеси под большим давлением насос-форсунками. Ключевая особенность данной системы — в одном устройстве объединены две функции — впрыск и создание давления.
Конструктивный недостаток данной системы — насос оборудован постоянным приводом от распределительного вала мотора (не отключаемый), который способен привести к быстрому износу системы.
В результате этого изготовители все чаще отдают предпочтение системам Common Rail.
Аккумуляторный впрыск (Common Rail). Более совершенная конструкция подачи горючей смеси для множества дизельных моторов. В такой системе горючее подается от рампы к топливным форсункам, которая еще называется аккумулятором высокого давления, в результате чего у системы образовалось еще одно название — аккумуляторный впрыск.
Система Common Rail предусматривает проведение следующих этапов впрыска — предварительного, главного и дополнительного. Это дает возможность уменьшить вибрации и шум мотора, сделать процедуру самовоспламенения горючего более эффективной, уменьшить вредные выбросы.
Выводы
Чтобы управлять системами впрыска на дизелях предусматривается наличие электронных и механических устройств. Механические системы дают возможность контролировать рабочее давление, момент и объем впрыска горючего. В электронных системах предусмотрено более эффективное управление дизельными моторами в целом.
Особенности непосредственного впрыска (Виды впрыска топлива систем FSI, часть 3 )
Как уже говорилось в предыдущей статье, двигатель системы FSI может работать на таких видах смесей:
1 — работа на бедной послойной смеси с добавкой отработавших газов
2 — работа на бедной гомогенной смеси без добавки отработавших газов
3 — работа на гомогенной стехиометрической смеси с добавкой отработавших газов
4 — работа на гомогенной стехиометричской смеси без добавки отработавших газов
«Гомогенная» — это значит, что смесь «однородная» по своему составу.
И должна равномерно распределяться по всему объему камеры сгорания.
Задаются такие вопросы: » Если смесь обедненная, то почему она горит? «.
«Обедненная» — это другими словами «послойная», «расслоенная» смесь.
Посмотрим на рисунок:
рис.1
Цифрами на риснуке обозначено:
1- пространственная зона камеры сгорания, заполненная инертными газами или воздухом
2 — ограниченная пространственная зона камеры сгорания, заполненная гомогенной топливо-воздушной смесью.
В условиях создания послойного заряда, рабочая смесь является гомогенной только в пределах одной ограниченной пространственной зоны в камере сгорания.
Надо сказать, что гомогенной бывает только такая топливная смесь, которая полностью испарилась.
На испарение влияют такие факторы:
— температура в камере сгорания
— размер капель топлива
— время «жизни» капель толива (то есть, то время, за которое капля топлива испарится полностью)
Почему топливо впрыснутое форсункой не распределяется по всему объему камеры сгорания?
Этому есть несколько причин:
— высокая первоначальная скорость струи топлива, изначально заданная давлением
— особая конструкция форсунки, которая обеспечивает «полет» струи топлива в заданном направлении при сохранении изначально заданной формы — «сплющенной» (актуально не для всех моделей двигателей с ситемой FSI).
— «сплющенная» форма струи топлива позволяет не касаться поршня двигателя и стенок камеры сгорания.
— исключительно маленькое расстояние от сопла форсунки до «точки» искры
За счет точной дозировки по времени впрыска и объема впрыска, полное испарение топлива и создание гомогенного «облака» смеси происходит как раз в «точке возникновения искры».
Как всегда — приостановимся…
Хорошо, теория есть теория, а насколько она нужна?
И нужна ли вообще?
Недавно пришлось побывать у знакомых в сервисе. Во время перерыва и чаепития разговорились.
И от одного работающего улышал такую замечательную фразу:
— Теория, теория…да зачем она нужна? Зачем мне знать, как вы говорите, что термостат устанавливается отверстием вверх? Я что — проверять буду? Зачем мне это надо? Не работает — заменить. Плохо работает — тоже заменить.
И дело с концом. А если начинать разбираться, влазить во все эти тонкости, то тут даже на хлеб не заработаешь…
Вам судить, правильная это позиция человека, который занимается ремонтом автомобилей, или неправильная.
На мой взгляд — не совсем правильная. Потому что «заменить» — да, для ремонтника это легче и быстрее.
А для Клиента?
Пусть тот же термостат стоит и не так дорого ( хотя для кого как, согласитесь), но деньги будут из кармана Клиента. И нет полной уверенности в том, что тот же злополучный термостат неисправный, а он, может быть, изначально был кем-то установлен неправильно и все беды из-за этого.
Для этого и надо знать Теорию.
Знать устройство, принципы и алгоритмы работы.
Вот например, вспомните, что мы говорили в ранних статьях в разделе GDI о свечах зажигания:
» Свечи зажигания в двигателе GDI должны быть черного цвета.
Это Нормально. Это Правильно».
Нет, это — «не совсем правильно». Скажем так.
И почему…
Толчком к этому рассуждению послужил разговор со специалистом из Японии.
Это был «чистый японец» и разговаривали мы с ним через переводчика.
В разговоре коснулись темы GDI и я задал вопрос по свечам зажигания, мол, черный цвет свечей зажигания — это нормально или как?
Оказалось, что «анормально». Оказалось, что двигатели GDI, практически все, до своего первого технического обслуживания, «ходят» со свечами зажигания имеющим цвет практически такой же, как и у «обычных» двигателей. То есть, они не «засажены», не «черно-черные», имеющие светлый ободок на кончике изолятора — что является нормальным явлением у тех автомобилей с двигателем GDI, которые бегают по дорогам России.
Почему возникает эффект «засаженности», каковы его причины?
Они же должны быть в таком случае, правильно?
Что удалось выяснить, понять и предположить:
Во время работы двигателя, при большом крутящем моменте, камера сгорания начинает работать нестабильно — в ней начинают возникать локальные зоны переобогащенной смеси:
рис.
2
В результате этого, при продолжающейся работе камеры сгорания, образуются частички сажи, которые начинают оседать на свече зажигания ( в том числе).
При больших оборотах, высокой турбулентности, повышенном (нерасчетном) числе Рейнольдса топливная смесь плохо испаряется, образует локальные зоны переобогащенной смеси, неправильно и не всегда переносится турбулентным потоком непосредственно к свече зажигания и, в результате, камера сгорания начинает работать неправильно.
И доволнительных причин этому — множество.
Например, «засаженные» клапана. Из-за имеющегося на них «нароста» камера сгорания «недополучает» положенное количество воздуха, а попавший в камеру сгорания воздух начинает неправильно перемещаться. Изменяется количественный и качественный состав рабочей смеси в камере сгорания.
Это во время такта впуска.
Если же во время такта выпуска через выпускные клапана «выдует» меньшее количество остаточных газов, то они будут принимать участие в следующем такте работы двигателя, то есть, с каждым тактом работы двигателя состав рабочей смеси в камере сгорания будет стремительно изменяться в сторону ухудшения своих рабочих характеристик.
Вышесказанное можно проиллюстировать рисунком :
рис.3
Как мы знаем, одной из особенностей работы двигателя системы непосредственного впрыска топлива является особая работа камеры сгорания, где из-за особой формы поршня двигателя, особого построения впускного коллектора и особой работы системы управления двигателем достигается высокая степень турбулизации с большим числом Рейнольдса (подробнее об этом можно прочитать в статье в разделе GDI — «Поршень GDI»).
В турбулизированной смеси скорость распространения пламени в несколько раз выше, чем в «обычной», то есть, не турбулизированной или слабо турбулизированной смеси.
На рисунке 3 вверху показано, что слабо турбулизированная смесь не имеет таких очагов «внутреннего» горения, как на том же рисунке ниже, когда смесь сильно турбулизирована.
Здесь уже имеет место так называемая «турбулентная диффузия», когда осуществляется перенос термически и химически активных частиц сразу некоторыми ограниченными объемами.
Коэфициент турбулентной диффузии намного, в десятки, а иногда и в сотни раз превышает коэффициент молекулярной диффузии (как на «обычном» двигателе, при работе его камеры сгорания).
Именно отсюда можно сделать еще и другой вывод, который касается величины компрессии и давления в цилиндрах двигателя.
Если они имеют сниженные показатели, то в этом случае так же будет иметь место проявления эффекта «засаженности», потому что при снижении давления значительно уменьшается турбулентная скорость распространения пламени в камере сгорания.
И в результате — см.рис.2
Сюда можно приплюсовать свойства нашего отечественного бензина и моторного масла, когда нет полной уверенности в том, что и бензин, и масло полностью соответствуют тем стандартам, при которых двигатель непосредственного впрыска будет работать стабильно.
Кроме того — «плюсуем» психологию русской Души, когда «ездим до упора», пока что-то станет работать «не так» и только после этого едем искать ремонтную мастерскую и бросаем клич по Форумам: «Памагите!».
А надо бы просто сделать: вовремя и регулярно проводить техническое обслуживание своего автомобиля.
Но еще никому и никогда в нашем мире не удавалось переломить русское «авось»…
Что бы иметь на двигателе свечи зажигания «правильного» цвета, для начала надо отстроить всю систему управления двигателем, привести ее к исходным, заданным еще на заводе изготовителе параметрам.
Продолжение следует…
Владимир Петрович Кучер
Книги по ремонту автомобилей
4 типа системы впрыска топлива с различиями и пояснениями
Регулировка оборотов двигателя осуществляется путем регулировки количества воздуха и топлива, которые будут подаваться в цилиндр.
Для регулировки количества воздуха корпус дроссельной заслонки делается временно для регулировки количества топлива, заполняемого системой впрыска топлива.
В предыдущей статье мы обсуждали, как работает впрыск топлива, в этой статье было объяснено, что система впрыска топлива работает с использованием форсунки, которая может распылять топливо во впускной коллектор.
Но если рассуждать дальше, то мы найдем 4 типа систем впрыска топлива. Тогда что? и в чем разница? давайте обсудим это.
4 Типы систем впрыска топлива
1. Система одноточечного впрыска
Система одноточечного впрыска — это тип системы впрыска, в которой используется инжектор. Несмотря на то, что двигатель имеет 4 цилиндра, количество форсунок остается одним.
Эта система была обнаружена на ранних этапах открытия систем впрыска в автомобильных двигателях. В то время инжектор был размещен на корпусе дроссельной заслонки в качестве замены реактивного карбюратора.
Результат тот же, что и у карбюраторной системы. Бензин можно распылять в дроссельную заслонку, но этот бензин выходит из форсунки, а не из жиклера карбюратора.
По сравнению с карбюраторным типом явно лучше, потому что объем бензина был рассчитан ранее ЭБУ.
Чтобы было точнее.
Однако из-за того, что в нем используется только одна форсунка, производительность двигателя на высоких оборотах также немного ухудшается.
2. Распределенный впрыск топлива
Многоточечный впрыск топлива (MPFI) — более новая технология, чем одноточечный впрыск. По сути, этот тип такой же, как и первый, но количество форсунок соответствует количеству цилиндров.
Это означает, что для 4-цилиндрового двигателя используется 4 форсунки.
Многоточечные форсунки имеют ту же схему, что и одноточечные форсунки. Но в этом типе актуатор (инжектор) добавлен к большему.
Преимущества многоточечных форсунок: топливо более эффективно направляется в двигатель, поскольку расположение каждой форсунки находится внутри впускного коллектора (перед впускным клапаном). Так что когда топливо распыляется, топливо может попасть прямо в цилиндр.
Но у него есть недостаток, этот тип работает одновременно точно так же, как одиночная точка. То есть все форсунки будут распылять топливо одновременно. Это будет поддерживать распыление топлива, даже если один из цилиндров находится в стадии сгорания.
Результатом является расточительное использование топлива.
Но с точки зрения производительности этот тип определенно лучше, чем одноточечный.
3. Последовательный впрыск топлива
Система последовательного впрыска топлива наиболее широко применяется в современных автомобилях.
По сути, система последовательного впрыска топлива аналогична MPFI, но в этом типе уже используется индивидуальный впрыск. Другими словами, каждая форсунка работает не вместе, а индивидуально в соответствии с шагами каждого поршня.
Например, в 4-цилиндровом двигателе, когда цилиндр 1 находится на стадии всасывания, работает только форсунка 1. Пока другие форсунки простаивают.
Это можно интерпретировать как то, что каждая форсунка работает попеременно в соответствии с синхронизацией каждого цилиндра.
По механизму он точно такой же, как MPFI, но схема контроллера сильно отличается. Последовательный тип имеет более сложную схему контроллера, поскольку использует индикаторы времени для каждого цилиндра.
Однако, по сравнению с MPFI, последовательный тип имеет лучшую производительность и лучшее использование топлива.
4. Система прямого впрыска
Система непосредственного впрыска представляет собой механизм системы впрыска топлива, в котором форсунка размещается непосредственно в цилиндре.
Чтобы было похоже на дизель, где форсунка будет распылять топливо прямо в цилиндр.
Основным преимуществом этого типа является экономия топлива, поскольку в предыдущем типе топливо распылялось на впуске, поэтому топливо могло конденсироваться на впуске. Но в системе DI все топливо поступает в цилиндр, что делает его более экономичным.
С точки зрения производительности это также то же самое, что и MPFI, даже в системе может иметь лучшую производительность в зависимости от объема выходящего топлива.
Это новейший тип системы впрыска топлива, ранее он применялся в дизельных двигателях.
Но теперь систему DI можно применять к бензиновому двигателю, но топливо все равно выходит только на этапе всасывания.
В бензиновых двигателях эта система известна как GDI (прямой впрыск бензина).
Типы системы впрыска топлива в двигателях с воспламенением от сжатия
Система впрыска топлива также известна как система подачи топлива в двигателях с воспламенением от сжатия (ВП). Систему подачи топлива дизельного двигателя можно назвать сердцем двигателя, так как от ее правильной работы зависят рабочие характеристики двигателя. Эта система должна подавать, дозировать, впрыскивать и распылять топливо. Системы впрыска топлива стоят дороже, так как изготавливаются с большей точностью. Топливо будет поступать либо самотеком, либо подкачивающим топливным насосом, который подает топливо к ТНВД через фильтр. Этот насос подает топливо к форсункам, расположенным в головках цилиндров.
Сегодня вы познакомитесь с различными типами систем впрыска топлива в двигателях с воспламенением от сжатия.
Подробнее: Система прямого впрыска Common Rail
Содержание
- 1 Типы систем впрыска топлива для дизельных двигателей
- 1.1 Система впрыска воздуха:
- 1.2 Система впрыска твердого топлива:
- 1.3 Электронная топливная система :
- 1.4 Система распределенного впрыска топлива (MPFI):
- 1.5 Подпишитесь на нашу рассылку новостей
- 1.6 Пожалуйста, поделитесь!
Системы впрыска топлива в двигателях с воспламенением подразделяются на две группы; системы впрыска воздуха и твердых впрысков.
Система впрыска воздуха:
Для снижения выбросов HC и CO система впрыска воздуха нагнетает свежий воздух в выпускные каналы двигателя. Несгоревшее и частично сгоревшее топливо можно найти в выхлопных газах двигателя. Это топливо продолжает гореть за счет кислорода из системы впрыска воздуха. Воздушный насос, перепускной клапан, воздухораспределительный коллектор и воздушный обратный клапан являются основными компонентами системы.
Подробнее: Система многоточечного впрыска топлива
Система твердого впрыска:
Система впрыска топлива для дизельного двигателя, в которой насос подает топливо в камеру сгорания через топливопровод и распылительную форсунку. Это впрыск распыленного мазута в камеру сгорания дизельного двигателя под давлением жидкого топлива. Система безвоздушного механического впрыска – это другое название системы впрыска твердого вещества.
Благодаря этому способу жидкое топливо подается прямо в камеру сгорания без использования сжатого воздуха. В результате она известна как система безвоздушного механического впрыска. система впрыска твердого топлива подразделяется на три типа:
Система с индивидуальным насосом – в этих типах впрыска топлива топливо будет поступать из бака-накопителя через фильтры, а затем к насосам низкого давления, как указано. Топливо перекачивается от этого насоса низкого давления к четырем независимым дозирующим и нагнетательным насосам.
В головках цилиндров установлены индивидуальные форсунки, и эти независимые дозирующие и нагнетательные насосы будут качать к ним топливо. Они встречаются в больших, тихоходных двигателях.
Распределительная система – Топливо будет поступать из накопительного бака через фильтры к насосу низкого давления, затем к дозирующему и нагнетательному насосам. Этот дозирующий и нагнетательный насос подает топливо в распределительный блок, который распределяет и направляет нужное количество бензина на каждую форсунку/цилиндр. Эта деталь используется в двигателях малого и среднего размера.
Система Common Rail – в этих типах систем впрыска топлива топливо проходит через фильтры из накопительного бака в насос низкого давления. Топливо перекачивается от насоса низкого давления к насосу высокого давления, который затем перекачивает топливо к насосу высокого давления, который затем перекачивает топливо в общую топливную рампу. В результате топливо высокого давления собирается в общей рампе, а необходимое количество бензина подается к форсункам/цилиндрам через дозаторы.
Этот механизм обычно встречается в двигателях Cummins и многоцилиндровых двигателях.
Подробнее: Система впрыска топлива в автомобильных двигателях
Электронная система впрыска топлива (EFI):
В 1965 году электронная технология впервые была использована в автомобилях. Электронные компоненты составляют 30–40% стоимости автомобиля. В автомобилях электроника и компьютеры используются для достижения максимальной мощности и эффективности. Системы EFI использовали различные датчики для определения температуры, давления газа, положения дроссельной заслонки и расхода воздуха, среди прочего. Данные передаются в электронный блок управления (ECU), который по сути является компьютером, с использованием датчиков. Этот ECU анализирует данные и управляет форсунками и другими устройствами для достижения максимальной мощности, эффективности и уровня выбросов.
Система многоточечного впрыска топлива (MPFI):
Система многоточечного впрыска топлива используется при всех скоростях и нагрузках двигателя, чтобы подавать топливно-воздушную смесь нужной концентрации и количества в каждый цилиндр многоцилиндрового двигателя.
Система многоточечного впрыска топлива работает по двум основным схемам:
Распределенный впрыск — В этом примере форсунка расположена рядом с впускным клапаном во впускном коллекторе. Форсунка впрыскивает бензин в воздух, проходящий через впускной коллектор. Цилиндр заполнен гомогенной топливно-воздушной смесью. Стоит отметить, что каждый цилиндр имеет свою форсунку во впускном коллекторе. Распределенный впрыск обеспечивает равномерное распределение топлива, увеличение выходной мощности и более точный контроль соотношения воздух-топливо.
Впрыск корпуса дроссельной заслонки — В этом случае форсунка расположена в одном месте в корпусе дроссельной заслонки. Количество воздуха, поступающего во впускной коллектор, регулируется дроссельной заслонкой.
Подробнее: Система прямого впрыска
Это все, что касается этой статьи, в которой обсуждаются различные типы систем впрыска топлива в двигателях с воспламенением от сжатия (CI).