Инжекторная система питания бензинового двигателя: Страница не найдена — Автомобильные двигатели

Содержание

Устройство системы питания бензинового двигателя

Двигатель внутреннего сгорания является первоисточником крутящего момента и всех последующих процессов механического и электронного типа в транспортном средстве. Его функционирование обеспечивает целый комплекс устройств. Это система питания бензинового двигателя.

Как она устроена, какие бывают поломки, следует рассмотреть каждому владельцу транспортных средств с бензиновым двигателем. Это поможет правильно эксплуатировать и проводить техобслуживание системы.

Общая характеристика

Устройство системы питания бензинового двигателя позволяет обеспечить нормальное функционирование транспортного средства. Для этого внутри топливного агрегата происходит приготовление смеси из горючего и воздуха. Система питания бензинового двигателя также хранит и обеспечивает подачу компонентов для приготовления топлива. Смесь распределяется по цилиндрам мотора.

При этом система питания ДВС работает в разных режимах. Сначала мотор должен запуститься и прогреться. Затем проходит период холостого хода. На двигатель действуют частичные нагрузки. Существуют также переходные режимы. Двигатель должен правильно функционировать при полной нагрузке, которая может возникать в неблагоприятных условиях.

Чтобы мотор работал максимально правильно, нужно обеспечить два основных условия. Топливо должно сгорать быстро и полностью. При этом образуются отработанные газы. Их токсичность не должна превышать установленные нормы.

Чтобы обеспечить нормальные условия для функционирования узлов и механизмов, система питания топливом бензинового двигателя должна выполнять ряд функций. Она обеспечивает не только подачу топлива, но и производит его хранение и очистку. Также система питания очищает воздух, который подается в топливную смесь. Еще одной функцией является смешение в правильной пропорции компонентов горючего. После этого топливная смесь передается в цилиндры мотора.

Независимо от разновидности бензинового ДВС, система питания включает в себя ряд конструкционных элементов. В нее входит топливный бак, который обеспечивает хранение определенного количества бензина. Также система включает в себя насос. Он обеспечивает подачу топлива, его перемещение по топливопроводу. Последний состоит из металлических труб, а также шлангов из специальной резины. По ним передается бензин из бака к двигателю. Излишек горючего также по трубкам возвращается обратно.

Система подачи бензина обязательно имеет в своем составе фильтры. Они очищают горючее и воздух. Еще одним обязательным элементом являются устройства, которые готовят топливную смесь.

Бензин

Назначение системы питания бензинового двигателя заключается в подаче, очистке и хранении бензина. Это особый вид топлива, который обладает определенным уровнем испаряемости и детонационной стойкости. От его качества во многом зависит работа двигателя.

Показатель испаряемости говорит о способности бензина менять свое агрегатное состояние из жидкого в парообразное. Этот показатель в значительной степени влияет на особенности образования топливной смеси и ее горение. В процессе работы ДВС участвуют только газообразная часть топлива. Если же бензин находится в жидком виде, он отрицательно влияет на работу мотора.

Жидкое топливо стекает по цилиндрам. При этом с их стенок смывается масло. Такая ситуация влечет за собой быстрый износ металлических поверхностей. Также жидкий бензин препятствует правильному сгоранию топлива. Медленное сгорание смеси приводит к падению давления. При этом мотор не сможет развивать требуемую мощность. Токсичность отработанных газов повышается.

Также еще одним неблагоприятным явлением при наличии жидкого бензина в двигателе является появление нагара. Это ведет к быстрому разрушению мотора. Чтобы поддерживать показатель испаряемости в норме, нужно приобретать топливо в соответствии с погодными условиями. Существует летний и зимний бензин.

Рассматривая назначение системы питания бензинового двигателя, следует рассмотреть еще одну характеристику топлива. Это детонационная стойкость. Этот показатель оценивается при помощи октанового числа. Для определения детонационной стойкости новый бензин сравнивают с показателями эталонных типов топлива, октановое число которых известно заранее.

В состав бензина входят гептан и изооктан. По своим характеристикам они противоположны. У изооктана отсутствует способность к детонации. Поэтому его октановое число составляет 100 ед. Гептан же, наоборот, сильный детонатор. Его октановое число составляет 0 ед. Если смесь в ходе испытаний состоит на 92% из изооктана и на 8% из гептана, октановое число составляет 92.

Способ приготовления топливной смеси

Работа системы питания бензинового двигателя в зависимости от особенностей ее конструкции может значительно отличаться. Однако независимо от того, как она устроена, к узлам и механизмам выдвигают ряд требований.

Система подачи топлива должна быть герметичной. В противном случае появляются сбои в различных ее участках. Это приведет к неправильной работе мотора, его быстрому разрушению. Также система должна производить точную дозировку топлива. Она должна быть надежной, обеспечивать нормальные условия функционирования двигателя в любых условиях.

Еще одним немаловажным требованием, которое сегодня выдвигается к системе приготовления топливной смеси, является простота в обслуживании. Для этого конструкция имеет определенную конфигурацию. Что позволяет владельцу транспортного средства самостоятельно проводить техобслуживание при необходимости.

Сегодня система питания бензинового двигателя отличается по способу приготовления топливной смеси. Она может быть двух типов. В первом случае при приготовлении смеси применяется карбюратор. В нем смешивается определенное количество воздуха с бензином. Вторым способом приготовления топлива является принудительный впрыск во впускной коллектор бензина. Этот процесс происходит через инжекторы. Это специальные форсунки. Такой тип двигателей называется инжекторным.

Обе представленные системы обеспечивают правильную пропорцию бензина и воздуха. Топливо при правильной дозировке сгорает полностью и очень быстро. На этот показатель в значительной степени влияет количество обоих ингредиентов. Нормальным считается соотношение, в котором присутствует 1 кг бензина и 14,8 кг воздуха. Если же происходят отклонения, можно говорить о бедной или богатой смеси. В этом случае условия для правильной работы мотора ухудшаются. Важно, чтобы система обеспечивала нормальное качество топлива, которое подается в ДВС.

Процедура происходит в 4 такта. Существуют также и двухтактные бензиновые моторы, но для автомобильной техники они не применяются.

Карбюратор

Система питания бензинового карбюраторного двигателя основана на действии сложного агрегата. Он смешивает бензин и воздух в определенной пропорции. Это карбюратор. Чаще всего он имеет поплавковую конфигурацию. Конструкция включает в себя камеру с поплавком. Также в системе есть диффузор и распылитель. Топливо готовится в смесительной камере. Также конструкция имеет дроссельную и воздушную заслонки, каналы для подачи ингредиентов смеси с жиклерами.

Ингредиенты в карбюраторе смешиваются по пассивному принципу. При движении поршня в цилиндре создается пониженное давление. В это разряженное пространство устремляется воздух. Он сначала проходит через фильтр. В смесительной камере карбюратора происходит формирование топлива. Бензин, который вырывается из распределителя, в диффузоре дробится потоком воздуха. Далее эти две субстанции смешиваются.

Карбюраторный тип конструкции включает в себя разные дозирующие устройства, которые последовательно включаются при работе. Иногда несколько из этих элементов работают одновременно. От них зависит правильная работа агрегата.

Далее через впускной коллектор и клапаны топливная смесь попадает в цилиндр мотора. В необходимый момент эта субстанция воспламеняется под воздействием искры свечей зажигания.

Система питания бензинового двигателя карбюраторного типа еще называется механической. Сегодня ее практически не применяют для создания моторов современных автомобилей. Она не может обеспечить выполнение существующих энергетических и экологических требований.

Инжектор

Инжекторный двигатель является современной конструкцией ДВС. Она значительно превышает по всем показателям карбюраторные системы питания бензинового двигателя. Инжектор является устройством, которое обеспечивает впрыск топлива в мотор. Такая конструкция позволяет обеспечить высокую мощность двигателя. При этом токсичность отработанных газов значительно снижается.

Инжекторные двигатели отличаются стабильностью работы. Автомобиль при разгоне демонстрирует улучшенную динамику. При этом количество бензина, которое требуется транспортному средству для передвижения, будет значительно ниже, чем у карбюраторной системы питания.

Топливо при наличии инжекторной системы сгорает более качественно и полноценно. При этом система управления процессами полностью автоматизирована. Вручную не потребуется производить настройки агрегата. Инжектор и карбюратор значительно отличаются конструкцией и принципом работы.

Инжекторная система питания бензинового двигателя имеет в своем составе специальные форсунки. Они под давлением впрыскивают бензин. Затем он смешивается с воздухом. Такая система позволяет сэкономить расход топлива, увеличить мощность мотора. Она увеличивается до 15%, если сравнивать с карбюраторными типами ДВС.

Насос инжекторного мотора является не механическим, как это было в карбюраторных конструкциях, а электрическим. Он обеспечивает требуемое давление при впрыске бензина. При этом система подает топливо в нужный цилиндр в определенное время. Весь процесс контролирует бортовой компьютер. При помощи датчиков он оценивает количество и температуру воздуха, двигателя и прочие показатели. После проведения анализа собранной информации, компьютер принимает решение о впрыске топлива.

Особенности инжекторной системы

Инжекторная система питания бензинового двигателя может иметь разную конфигурацию. В зависимости от особенностей конструкции бывают устройства представленного класса нескольких видов.

К первой группе относятся моторы с одноточечным впрыском топлива. Это самая ранняя разработка в области инжекторных двигателей. Она включает в себя всего одну форсунку. Она находится во впускном коллекторе. Эта инжекторная форсунка распределяет бензин для всех цилиндров мотора. Эта конструкция имеет ряд недостатков. Ныне ее практически не используют при изготовлении бензиновых двигателей транспортных средств.

Более современной разновидностью стал распределительный тип конструкции впрыска. Например, такая конфигурация системы питания у бензинового двигателя «Хендай Икс 35». Эта конструкция имеет коллектор и несколько отдельных форсунок. Они смонтированы над впускным клапаном для каждого цилиндра отдельно. Это одна из самых современных разновидностей системы впрыска топлива. Каждая форсунка подает горючее в отдельный цилиндр. Отсюда топливо попадает в камеру сгорания.

Распределительная система впрыска может быть нескольких видов. К первой группе относятся устройства одновременного впрыска топлива. В этом случае все форсунки одновременно впрыскивают топливо в камеру сгорания. Ко второй группе относятся попарно-параллельные системы. Их форсунки открываются по две. Они приводятся в движение в определенный момент. Первая форсунка открывается перед тактом впрыска, а вторая – перед выпуском. К третьей группе относятся фазированные распределительные системы впрыска. Форсунки открываются перед тактом впрыска. Они вводят под давлением топливо непосредственно в цилиндр.

Устройство инжектора

Система питания бензинового двигателя с впрыском топлива имеет определенное устройство. Чтобы произвести техобслуживание такого мотора самостоятельно, нужно понимать принцип его работы и конструкции.

Инжекторная система имеет в своем составе несколько обязательных элементов (схема представлена далее). В нее входят электронный блок управления (бортовой компьютер) (2), электронасос (3), форсунки (7). Также имеется топливная рампа (6) и регулятор давления (8). Обязательно систему контролируют датчики температуры (5). Все перечисленные компоненты вступают между собой во взаимодействие по определенной схеме. Также в системе присутствует бензобак (1) и фильтр очистки бензина (4).

Чтобы понять принцип работы представленной системы питания, нужно рассмотреть взаимодействие представленных элементов на примере. Новые автомобили часто оснащаются инжекторной системой с распределенным по нескольким точкам впрыском. При запуске мотора топливо поступает на бензонасос. Он находится в топливном баке в горючем. Далее горючее под определенным давлением поступает в магистраль.

В рампе установлены форсунки. По ней производится подача бензина. В рампе есть датчик, который регулирует давление топлива. Он определяет давление воздуха в инжекторах и на впуске. Датчики системы передают информацию бортовому компьютеру о состоянии системы. Он синхронизирует процесс подачи компонентов смеси, корректируя их количество для каждого цилиндра.

Зная, как устроен инжекторный процесс, можно провести самостоятельно техническое обслуживание системы питания бензинового двигателя.

Техобслуживание карбюраторной системы

Техобслуживание и ремонт приборов системы питания бензинового двигателя можно произвести своими руками. Для этого нужно выполнить ряд манипуляций. Они сводятся к проверке креплений топливопроводов, герметичности всех компонентов. Также проводится оценка состояния системы выпуска отработанных газов, тяги дроссельных приводов, воздушной заслонки карбюратора. Кроме того, нужно проводить контроль состояния ограничителя коленчатого вала.

При необходимости нужно проводить очистку трубопроводов, замену уплотнителей. Особенностью техобслуживания карбюратора является необходимость проведения его настройки весной и осенью.

В некоторых случаях причиной ухудшения работы карбюраторного мотора могут быть неисправности в других узлах. Перед началом техобслуживания системы подачи топлива нужно проверить другие компоненты механизмов.

Неисправности системы питания бензинового двигателя карбюраторного типа можно проверить при работающем и выключенном двигателе.

Если мотор заглушен, можно оценить количество бензина в баке, а также состояние уплотнительных резинок под пробкой горловины. Также оценивается крепление бензобака, топливопровода и всех его элементов. Иные элементы системы тоже следует проверить на прочность крепежа.

Затем нужно запустить мотор. Проверяется отсутствие протечек в местах соединений. Также следует оценить состояние фильтров тонкой очистки и отстойника. Карбюратор нужно правильно настроить. В соответствии с рекомендациями производителя проводится выбор соотношения воздуха и бензина.

Частые неисправности инжектора

Ремонт системы питания бензинового двигателя инжекторного типа происходит несколько иначе. Существует перечень частых неисправностей подобных систем. Зная их, установить причину неправильной работы мотора будет проще. Со временем из строя выходят датчики, которые контролируют разные показатели состояния системы. Периодически их нужно проверять на работоспособность. В противном случае бортовой компьютер не сможет выбрать адекватную дозировку и оптимальный режим впрыска топлива.

Также со временем в системе загрязняются фильтры или даже сами форсунки инжектора. Такое возможно при использовании бензина недостаточного качества. Периодически фильтр нужно менять. Также нужно обращать внимание на сеточный очиститель бензонасоса. В некоторых случаях его можно чистить. Один раз в несколько лет нужно мыть бензобак. В этот момент также желательно поменять все фильтры системы.

Если же со временем засорятся инжекторные форсунки, мотор станет терять мощность. Расход бензина также увеличится. Если вовремя не устранить эту неисправность, система будет перегреваться, клапаны будут перегорать. В некоторых случаях форсунки могут недостаточно плотно закрываться. Это чревато переизбытком топлива в камере сгорания. Бензин будет смешиваться с маслом. Чтобы предотвратить неблагоприятные последствия, форсунки нужно периодически очищать.

Система питания бензинового двигателя инжекторного типа может потребовать промывки форсунок. Эту процедуру можно выполнить двумя способами. В первом случае инжекторные форсунки не демонтируют из автомобиля. Через них пропускается специальная жидкость. Топливную магистраль нужно отсоединить от рампы. При помощи специального компрессора промывочная жидкость поступает в форсунки. Это позволяет эффективно очистить их от загрязнений. Второй вариант чистки предполагает снятие форсунок. Далее их обрабатывают в специальной ультразвуковой ванне или на промывочном стенде.

Советы экспертов

Эксперты рекомендуют учесть, что система питания бензинового двигателя в условиях эксплуатации на российских дорогах подвергается повышенным нагрузкам. Поэтому техобслуживание нужно производить часто. Топливные фильтры нужно менять через каждые 12-15 тыс. км пробега, проводить чистку форсунок через каждые 30 тыс. км.

Важно уделять внимание качеству топлива. Чем оно выше, тем долговечнее будет работа двигателя и всей системы. Поэтому важно приобретать бензин в проверенных точках реализации.

Рассмотрев особенности и устройство системы питания бензинового двигателя,можно понять принцип ее работы. При необходимости техобслуживание и ремонт можно произвести собственными руками.

Инжекторная система. Назначение и устройство системы питания топливом двигателей внутреннего сгорания. (50 мин.) Система питания бензинового двигателя

Система питания топливом бензинового двигателя ⭐ предназначена для размещения и очистки топлива, а также приготовления горючей смеси определенного состава и подачи ее в цилиндры в необходимом количестве в соответствии с режимом работы двигателя (за исключением двигателей с непосредственным впрыском, система питания которых обеспечивает поступление бензина в камеру сгорания в необходимом количестве и под достаточным давлением).

Бензин , как и дизельное топливо, является продуктом перегонки нефти и состоит из различных углеводородов. Число атомов углерода, входящих в молекулы бензина, составляет 5 — 12. В отличие от дизелей в бензиновых двигателях топливо не должно интенсивно окисляться в процессе сжатия, так как это может привести к детонации (взрыву), что отрицательно скажется на работоспособности, экономичности и мощности двигателя. Детонационная стойкость бензина оценивается октановым числом. Чем больше оно, тем выше детонационная стойкость топлива и допустимая степень сжатия. У современных бензинов октановое число составляет 72-98. Кроме антидетонационной стойкости бензин должен также обладать низкой коррозионной активностью, малой токсичностью и стабильностью.

Поиск (исходя из экологических соображений) альтернатив бензину как основному топливу для ДВС привел к созданию этанолового топлива, состоящего в основном из этилового спирта, который может быть получен из биомассы растительного происхождения. Различают чистый этанол (международное обозначение — Е100), содержащий исключительно этиловый спирт; и смесь этанола с бензином (чаще всего 85 % этанола с 15 % бензина; обозначение — Е85). По своим свойствам этаноловое топливо приближается к высокооктановому бензину и даже превосходит его по октановому числу (более 100) и теплотворной способности. Поэтому данный вид топлива может с успехом применяться вместо бензина. Единственный недостаток чистого этанола — его высокая коррозионная активность, требующая дополнительной защиты от коррозии топливной аппаратуры.

К агрегатам и узлам системы питания топливом бензинового двигателя предъявляются высокие требования, основные из которых:

  • герметичность
  • точность дозирования топлива
  • надежность
  • удобство в обслуживании

В настоящее время существуют два основных способа приготовления горючей смеси. Первый из них связан с использованием специального устройства — карбюратора, в котором воздух смешивается с бензином в определенной пропорции. В основу второго способа положен принудительный впрыск бензина во впускной коллектор двигателя через специальные форсунки (инжекторы). Такие двигатели часто называют инжекторными.

Независимо от способа приготовления горючей смеси ее основным показателем является соотношение между массой топлива и воздуха. Смесь при ее воспламенении должна сгорать очень быстро и полностью. Этого можно достичь лишь при хорошем смешении в определенной пропорции воздуха и паров бензина. Качество горючей смеси характеризуется коэффициентом избытка воздуха а, который представляет собой отношение действительной массы воздуха, приходящейся на 1 кг топлива в данной смеси, к теоретически необходимой, обеспечивающей полное сгорание 1 кг топлива. Если на 1 кг топлива приходится 14,8 кг воздуха, то такая смесь называется нормальной (а = 1). Если воздуха несколько больше (до 17,0 кг), смесь обедненная, и а = 1,10… 1,15. Когда воздуха больше 18 кг и а > 1,2, смесь называют бедной. Уменьшение доли воздуха в смеси (или увеличение доли топлива) называют ее обогащением. При а = 0,85… 0,90 смесь обогащенная, а при а

Когда в цилиндры двигателя поступает смесь нормального состава, он работает устойчиво со средними показателями мощности и экономичности. При работе на обедненной смеси мощность двигателя несколько снижается, но заметно повышается его экономичность. На бедной смеси двигатель работает неустойчиво, его мощность падает, а удельный расход топлива возрастает, поэтому чрезмерное обеднение смеси нежелательно. При поступлении в цилиндры обогащенной смеси двигатель развивает наибольшую мощность, но и расход топлива также увеличивается. При работе на богатой смеси бензин сгорает неполностью, что приводит к снижению мощности двигателя, росту расхода топлива и появлению копоти в выпускном тракте.

Карбюраторные системы питания

Рассмотрим сначала карбюраторные системы питания, которые еще недавно были широко распространены. Они более просты и дешевы по сравнению с инжекторными, не требуют высококвалифицированного обслуживания в процессе эксплуатации и в ряде случаев более надежны.

Система питания топливом карбюраторного двигателя включает в себя топливный бак 1, фильтры грубой 2 и тонкой 4 очистки топлива, топливоподкачивающий насос 3, карбюратор 5, впускной трубопровод 7 и топливопроводы. При работе двигателя топливо из бака 1 с помощью насоса 3 подается через фильтры 2 и 4 к карбюратору. Там оно в определенной пропорции смешивается с воздухом, поступающим из атмосферы через воздухоочиститель 6. Образовавшаяся в карбюраторе горючая смесь по впускному коллектору 7 попадает в цилиндры двигателя.

Топливные баки в силовых установках с карбюраторными двигателями аналогичны бакам систем питания дизелей. Отличием баков для бензина является лишь их лучшая герметичность, не позволяющая бензину вытечь даже при опрокидывании ТС. Для сообщения с атмосферой в крышке наливной горловины бака обычно устанавливают два клапана — впускной и выпускной. Первый из них обеспечивает поступление в бак воздуха по мере расходования топлива, а второй, нагруженный более сильной пружиной, предназначен для сообщения бака с атмосферой, когда давление в нем выше атмосферного (например, при высокой температуре окружающего воздуха).

Фильтры карбюраторных двигателей аналогичны фильтрам, применяемым в системах питания дизелей. На грузовых автомобилях устанавливаются пластинчато-щелевые и сетчатые фильтры. Для тонкой очистки используют картон и пористые керамические элементы. Кроме специальных фильтров в отдельных агрегатах системы имеются дополнительные фильтрующие сетки.

Топливоподкачивающий насос служит для принудительной подачи бензина из бака в поплавковую камеру карбюратора. На карбюраторных двигателях обычно применяют насос диафрагменного типа с приводом от эксцентрика распределительного вала.

В зависимости от режима работы двигателя карбюратор позволяет готовить смесь нормального состава (а = 1), а также обедненную и обогащенную смеси. При малых и средних нагрузках, когда не требуется развивать максимальную мощность, следует готовить в карбюраторе и подавать в цилиндры обедненную смесь. При больших нагрузках (продолжительность их действия, как правило, невелика) необходимо готовить обогащенную смесь.

Рис. Схема системы питания топливом карбюраторного двигателя:
1 — топливный бак; 2 — фильтр трубой очистки топлива; 3 — топливоподкачивающий насос; 4 — фильтр тонкой очистки; 5 — карбюратор; 6 — воздухоочиститель; 7 — впускной коллектор

В общем случае в состав карбюратора входят главное дозирующее и пусковое устройства, системы холостого хода и принудительного холостого хода, экономайзер, ускорительный насос, балансировочное устройство и ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала (у грузовых автомобилей). Карбюратор может содержать также эконостат и высотный корректор.

Главное дозирующее устройство функционирует на всех основных режимах работы двигателя при наличии разрежения в диффузоре смесительной камеры. Основными составными частями устройства являются смесительная камера с диффузором, дроссельная заслонка, поплавковая камера, топливный жиклер и трубки распылителя.

Пусковое устройств о предназначено для обеспечения пуска холодного двигателя, когда частота вращения проворачиваемого стартером коленчатого вала невелика и разрежение в диффузоре мало. В этом случае для надежного пуска необходимо подать в цилиндры сильно обогащенную смесь. Наиболее распространенным пусковым устройством является воздушная заслонка, устанавливаемая в приемном патрубке карбюратора.

Система холостого хода служит для обеспечения работы двигателя без нагрузки с малой частотой вращения коленчатого вала.

Система принудительного холостого хода позволяет экономить топливо во время движения в режиме торможения двигателем, т. е. тогда, когда водитель при включенной передаче отпускает педаль акселератора, связанную с дроссельной заслонкой карбюратора.

Экономайзер предназначен для автоматического обогащения смеси при работе двигателя с полной нагрузкой. В некоторых типах карбюраторов кроме экономайзера для обогащения смеси используют эконостат. Это устройство подает дополнительное количество топлива из поплавковой камеры в смесительную только при значительном разрежении в верхней части диффузора, что возможно лишь при полном открытии дроссельной заслонки.

Ускорительный насос обеспечивает принудительный впрыск в смесительную камеру дополнительных порций топлива при резком открытии дроссельной заслонки. Это улучшает приемистость двигателя и соответственно ТС. Если бы ускорительного насоса в карбюраторе не было, то при резком открытии заслонки, когда расход воздуха быстро растет, из-за инерционности топлива смесь в первый момент сильно обеднялась бы.

Балансировочное устройство служит для обеспечения стабильности работы карбюратора. Оно представляет собой трубку, соединяющую приемный патрубок карбюратора с воздушной полостью герметизированной (не сообщающейся с атмосферой) поплавковой камеры.

Ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя устанавливается на карбюраторах грузовых автомобилей. Наиболее широко распространен ограничитель пневмоцентробежного типа.

Инжекторные топливные системы

Инжекторные топливные системы в настоящее время применяются гораздо чаще карбюраторных, особенно на бензиновых двигателях легковых автомобилей. Впрыск бензина во впускной коллектор инжекторного двигателя осуществляется с помощью специальных электромагнитных форсунок (инжекторов), установленных в головку блока цилиндров и управляемых по сигналу от электронного блока. При этом исключается необходимость в карбюраторе, так как горючая смесь образуется непосредственно во впускном коллекторе.

Различают одно- и многоточечные системы впрыска. В первом случае для подачи топлива используется только одна форсунка (с ее помощью готовится рабочая смесь для всех цилиндров двигателя). Во втором случае число форсунок соответствует числу цилиндров двигателя. Форсунки устанавливают в непосредственной близости от впускных клапанов. Топливо впрыскивают в мелко распыленной виде на наружные поверхности головок клапанов. Атмосферный воздух, увлекаемый в цилиндры вследствие разрежения в них во время впуска, смывает частицы топлива с головок клапанов и способствует их испарению. Таким образом, непосредственно у каждого цилиндра готовится топливовоздушная смесь.

В двигателе с многоточечным впрыском при подаче электропитания к электрическому топливному насосу 7 через замок 6 зажигания бензин из топливного бака 8 через фильтр 5 подается в топливную рампу 1 (рампу инжекторов), общую для всех электромагнитных форсунок. Давление в этой рампе регулируется с помощью регулятора 3, который в зависимости от разрежения во впускном патрубке 4 двигателя направляет часть топлива из рампы обратно в бак. Понятно, что все форсунки находятся под одним и тем же давлением, равным давлению топлива в рампе.

Когда требуется подать (впрыснуть) топливо, в обмотку электромагнита форсунки 2 от электронного блока системы впрыска в течение строго определенного промежутка времени подается электрический ток. Сердечник электромагнита, связанный с иглой форсунки, при этом втягивается, открывая путь топливу во впускной коллектор. Продолжительность подачи электрического тока, т. е. продолжительность впрыска топлива, регулируется электронным блоком. Программа электронного блока на каждом режиме работы двигателя обеспечивает оптимальную подачу топлива в цилиндры.

Рис. Схема системы питания топливом бензинового двигателя с многоточечным впрыском:
1 — топливная рампа; 2 — форсунки; 3 — регулятор давления; 4 — впускной патрубок двигателя; 5 — фильтр; 6 — замок зажигания; 7 — топливный насос; 8 — топливный бак

Для того чтобы идентифицировать режим работы двигателя и в соответствии с ним рассчитать продолжительность впрыска, в электронный блок подаются сигналы от различных датчиков. Они измеряют и преобразуют в электрические импульсы значения следующих параметров работы двигателя:

  • угол поворота дроссельной заслонки
  • степень разрежения во впускном коллекторе
  • частота вращения коленчатого вала
  • температура всасываемого воздуха и охлаждающей жидкости
  • концентрация кислорода в отработавших газах
  • атмосферное давление
  • напряжение аккумуляторной батареи
  • и др.

Двигатели с впрыском бензина во впускной коллектор имеют ряд неоспоримых преимуществ перед карбюраторными двигателями:

  • топливо распределяется по цилиндрам более равномерно, что повышает экономичность двигателя и уменьшает его вибрацию, вследствие отсутствия карбюратора снижается сопротивление впускной системы и улучшается наполнение цилиндров
  • появляется возможность несколько повысить степень сжатия рабочей смеси, так как ее состав в цилиндрах более однородный
  • достигается оптимальная коррекция состава смеси при переходе с одного режима на другой
  • обеспечивается лучшая приемистость двигателя
  • в отработавших газах содержится меньше вредных веществ

Вместе с тем системы питания с впрыском бензина во впускной коллектор имеют ряд недостатков. Они сложны и поэтому относительно дорогостоящи. Обслуживание таких систем требует специальных диагностических приборов и приспособлений.

Наиболее перспективной системой питания топливом бензиновых двигателей в настоящее время считается довольно сложная система с непосредственным впрыском бензина в камеру сгорания, позволяющая двигателю длительное время работать на сильно обедненной смеси, что повышает его экономичность и экологические показатели. В то же время из-за существования ряда проблем системы непосредственного впрыска пока не получили широкого распространения.

Система питания автомобиля используется для подготовки топливной смеси. Она состоит из двух элементов: топлива и воздуха. Система питания двигателя выполняет сразу несколько задач: очищение элементов смеси, получение смеси и ее подача к элементам двигателя. В зависимости от используемой системы питания автомобиля различается состав горючей смеси.

Типы систем питания

Различают следующие виды систем питания двигателя, отличающиеся местом образования смеси:

  1. внутри двигательных цилиндров;
  2. вне двигательных цилиндров.

Топливная система автомобиля при образовании смеси за пределами цилиндра разделяется на:

  • топливную систему с карбюратором
  • с использованием одной форсунки (с моно впрыском)
  • инжекторную

Назначение и состав топливной смеси

Для бесперебойной работы двигателя автомобиля необходима определенная топливная смесь. Она состоит из воздуха и топлива, смешанных по определенной пропорции. Каждая из этих смесей характеризуется количеством воздуха, приходящегося на единицу топлива (бензина).

Для обогащенной смеси характерно наличие 13-15 частей воздуха, приходящихся на часть топлива. Такая смесь подается при средних нагрузках.

Богатая смесь содержит менее 13 частей воздуха. Применяется при больших нагрузках. Наблюдается увеличенный расход бензина.

У нормальной смеси характерно наличие 15 частей воздуха на часть топлива.
Обедненная смесь содержит 15-17 частей воздуха и применяется при средних нагрузках. Обеспечивается экономный расход топлива. Бедная смесь содержит более 17 частей воздуха.

Общее устройство системы питания

В системе питания двигателя имеются следующие основные части:

  • бак для топлива. Служит для хранения топлива, содержит насос для закачки топлива и иногда фильтр. Имеет компактные размеры
  • топливопровод. Это устройство обеспечивает поступление топлива в специальное смесеобразующее устройство. Состоит из различных шлангов и трубок
  • устройство смесеобразования. Предназначено для получения топливной смеси и подачи в двигатель. Такими устройствами могут быть инжекторная система, моновпрыск, карбюратор
  • блок управления (для инжекторов). Состоит из электронного блока, управляющего работой системы смешения и сигнализирующего о возникающих сбоях в работе
  • топливный насос. Необходим для поступления топлива в топливопровод
  • фильтры для очистки. Необходимы для получения чистых составляющих смеси

Карбюраторная система подачи топлива

Эта система отличительна тем, что смесеобразование происходит в специальном устройстве – карбюраторе. Из него смесь попадает в нужной концентрации в двигатель. Устройство системы питания двигателя содержит такие элементы: бак для топлива, очищающие фильтры для топлива, насос, фильтр для воздуха, два трубопровода: впускной и выпускной, карбюратор.

Схема системы питания двигателя реализуется так. В баке находится топливо, которое будет использоваться для подачи в . Оно попадает в карбюратор через топливопровод. Процесс подачи может быть реализован с помощью насоса или естественным способом с помощью самотека.

Чтобы топливная подача осуществлялась в камеру карбюратора самотеком, то его (карбюратор) необходимо размещать ниже топливного бака. Такую схему не всегда можно реализовать в автомобиле. А вот использование насоса дает возможность не зависеть от положения бака относительно карбюратора.

Топливный фильтр очищает топливо. Благодаря ему из топлива удаляются механические частички и вода. Воздух попадает в камеру карбюратора через специальный фильтр для воздуха, очищающий его от частиц пыли. В камере происходит смешение двух очищенных составляющих смеси. Попадая в карбюратор, топливо поступает в поплавковую камеру. А после направляется в камеру смесеобразования, где соединяется с воздухом. Через дроссельную заслонку смесь поступает во впускной коллектор. Отсюда она направляется к цилиндрам.

После отработки смеси газы из цилиндров удаляются с помощью выпускного коллектора. Далее из коллектора они направляются в глушитель, который подавляет их шум. Из него они поступают в атмосферу.

Подробно об инжекторной системе

В конце прошлого столетия карбюраторные системы питания стали интенсивно заменяться новыми системами, работающими на инжекторах. И не просто так. Такое устройство системы питания двигателя обладало рядом преимуществ: меньшая зависимость от свойств окружающей среды, экономная и надежная работа, выхлопы менее токсичны. Но у них есть недостаток – это высокая чувствительность к качеству бензина. Если этого не соблюдать, то могут возникнуть неполадки в работе некоторых элементов системы.

«Инжектор» переводится с английского, как форсунка. Одноточечная (моновпрысковая) схема системы питания двигателя выглядит так: топливо подается на форсунку. Электронный блок подает на нее сигналы, и форсунка открывается в нужный момент. Топливо направляется в камеру смесеобразования. Далее все происходит как в карбюраторной системе: образуется смесь. Затем она проходит впускной клапан и попадает в цилиндры двигателя.

Устройство системы питания двигателя, организованное с помощью инжекторов, следующее. Эта система характеризуется наличием нескольких форсунок. Данные устройства получают сигналы от специального электронного блока и открываются. Все эти форсунки соединены друг с другом с помощью топливопровода. В нем всегда имеется в наличии топливо. Лишнее топливо удаляется по обратному топливопроводу назад в бак.

Электронасос подает топливо в рампу, где образуется избыточное давление. Блок управления направляет сигнал на форсунки, и, они открываются. Топливо впрыскивается во впускной коллектор. Воздух, проходя дроссельный узел, попадает туда же. Полученная смесь поступает в двигатель. Количество необходимой смеси регулируется с помощью открытия дроссельной заслонки. Как только такт впрыска заканчивается, форсунки снова закрываются, прекращается подача топлива.

Электронный блок является своеобразным «мозговым» элементом системы. Этот сложный механизм обрабатывает поступающие на него сигналы от различных датчиков. Так происходит управление всеми устройствами топливной системы. Такая схема системы питания двигателя дает возможность водителю во время узнать о сбоях в работе, так как блок управления сигнализирует о них с помощью специальной лампы и кодов ошибки. Данные коды позволяют специалистам быстро выявить неполадки. Для этого им достаточно подключить внешнее диагностическое устройство, которое сможет распознать возникшие проблемы и назвать их.

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

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

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

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

Устройство системы

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

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

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

Датчики системы инжектора

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

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

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

Простая инжекторная система подачи топлива

Как все работает

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

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

Первый инжекторный двигатель Toyota 1973 года

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Виды и типы инжекторов

Инжекторы бывают двух видов:

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

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

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

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

Обратная связь с датчиками

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

Эволюция датчика лямбда-зонд от Bosch

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

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

На разных режимах обратная связь работает так:

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

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

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

Autoleek

Организационная часть (15 мин.).

Занятие 6. Система питания топливом двигателя Rotax 912

ТЕМА 4. Система питания топливом силовой установки Rotax 912.

Астана 2012 г.

УЧЕБНЫЕ И ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ ЦЕЛИ

КОНСТРУКЦИЯ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ

ТЕМА 4. Система питания топливом двигателя Rotax 912

1. Ознакомить курсантов с устройством системы питания топливомдвигателя внутреннего сгорания, с общим назначением ее агрегатов и систем.

2. Напомнить курсантам некоторые данные по физике.

3. Ознакомить курсантов с основными техническими данными системы питаниятопливом двигателя Rotax 912.

4. Привить курсантам способность грамотно действовать при возможных отказах системы питания топливомдвигателя Rotax 912.

ВРЕМЯ: 3 часа

МЕТОД: лекция

МЕСТО: учебная аудитория

РАЗРАБОТАЛ: МОЗГОВОЙ Н.Н.

Изучаемые вопросы:

6.1. Организационная часть (15 мин.).

6.2. Назначение и устройство системы питания топливом двигателей внутреннего сгорания. (50 мин.).

6.3. Состав, общая схема и работа системы питания топливом двигателя Rotax 912. (45 мин.).

6.4. Основные данные системы питания двигателя Rotax 912 (20 мин.).

6.5. Заключительная часть (5 мин.).

Опрос по теме №3.

Порядок изучения темы № 4.

Система питания топливо м двигателя внутреннего сгорания двигателя предназначена для хранения, очистки и подачи топлива, очистки воздуха, приготовления горючей смеси и подачи её в цилиндры двигателя. На различных режимах работы двигателя количество и качество горючей смеси должно быть различным, и это тоже обеспечивается системой питания топливом. Поскольку мы рассматриваем работу карбюраторного бензинового двигателя, то в дальнейшем, под топливом будет подразумеваться именно бензин.

Ри.с. 6.1. Схема расположения элементов системы питания
1 — заливная горловина с пробкой; 2 — топливный бак; 3 — датчик указателя уровня топлива с поплавком; 4 — топливозаборник с фильтром; 5 — топливопроводы; 6 — фильтр тонкой очистки топлива; 7 — топливные насосы; 8 — поплавковая камера карбюратора с поплавком; 9 — воздушный фильтр; 10 — смесительная камера карбюратора; 11 — впускной клапан; 12 — впускной трубопровод; 13 — камера сгорания

Система питания (см.рис. 6.1.) состоит из:

топливного бака;

фильтров очистки топлива;

топливного насоса,

воздушного фильтра,

карбюратора;

топливопроводов,

Топливный бак — это емкость для хранения топлива. Обычно он размещается в более безопасной части самолета (в фюзеляже, в крыле). От топливного бака к карбюратору бензин поступает по топливопроводам. У рачительного водителя первая ступень очистки бензина происходит при заливке его в топливный бак. Для этого в заливной горловине бака следует установить сетчатый или какой-либо другой фильтр. Вторая ступень очистки топлива — сетка на топливозаборнике внутри бака. Она не дает возможности оставшимся примесям и воде, попасть в систему питания двигателя. Наличие и количество бензина в баке контролируется по показаниям указателя уровня топлива. При минимальном остатке топлива на щитке прибора загорается соответствующая красная лампочка — лампа резерва. Расход топлива контролируется по показаниям расходомера, выводимого на прибор контроля параметров двигателя.

Топливный фильтр — следующий, третий этап очистки топлива. Фильтр располагается в моторном отсеке и предназначен для тонкой очистки бензина, поступающего к топливному насосу (возможна установка фильтра и после насоса).

Топливный насос — предназначен для принудительной подачи топлива из бака в карбюратор. Насос состоит из (см. рис. 6.2.):

корпуса, диафрагмы с пружиной и механизмом привода, впускного и нагнетательного (выпускного) клапанов. В нем также находится сетчатый фильтр для очередной — четвертой ступени очистки бензина. Топливный насос приводится в действие от от распределительного вала двигателя. При вращении вала, имеющийся на них эксцентрик набегает на шток привода топливного насоса. Шток начинает давить на рычаг, а тот, в свою очередь, заставляет диафрагму опускаться вниз. Над ней создается разряжение и впускной клапан, преодолевая усилие пружины, открывается. Порция топлива из бака засасывается в пространство над диафрагмой. При сбегании эксцентрика со штока, диафрагма освобождается от воздействия рычага и, за счет жесткости пружины, поднимается вверх. Возникающее при этом давление закрывает впускной клапан и открывает нагнетательный. Бензин над диафрагмой отправляется к карбюратору. При очередном набегании эксцентрика на шток, бензин всасывается и процесс повторяется. Обратите внимание на то, что подача бензина в карбюратор происходит только за счет усилия пружины, которая поднимает диафрагму. А это означает, что когда поплавковая камера карбюратора будет заполнена и игольчатый клапан (см. рис. 6.1.) перекроет путь бензину, диафрагма топливного насоса останется в нижнем положении. И до тех пор, пока двигатель не израсходует часть топлива из карбюратора, пружина будет не в состоянии «вытолкнуть» из насоса очередную порцию бензина.

Рис. 6.2. Схема работы топливного насоса а) всасывание топлива , б) нагнетание топлива

1 — нагнетательный патрубок; 2 — стяжной болт; 3 — крышка; 4 — всасывающий патрубок; 5 — впускной клапан с пружиной; 6 — корпус; 7 — диафрагма насоса; 8 — рычаг ручной подкачки; 9 — тяга; 10 — рычаг механической подкачки; 11 — пружина; 12 — шток; 13 — эксцентрик; 14 — нагнетательный клапан с пружиной; 15 — фильтр для очистки топлива

Так как топливный бак расположен ниже карбюратора, то возникает необходимость в принудительной подаче бензина. При этом используется электрическая помпа для подкачки топлива.

Воздушный фильтр (рис. 6.3.) предназначен для очистки воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. Фильтр устанавливается на верхней части воздушной горловины карбюратора. При загрязнении фильтра возрастает сопротивление движению воздуха, что может привести к повышенному расходу топлива, так как горючая смесь будет слишком обогащаться бензином.

Рис. 6.3. Воздушный фильтр

Карбюратор предназначен для приготовления горючей смеси и подачи ее в цилиндры двигателя. В зависимости от режимов работы двигателя карбюратор меняет качество (соотношение бензина и воздуха) и количество этой смеси. Карбюратор – это один из самых сложных устройств автомобиля. Он состоит из множества деталей и имеет несколько систем, которые принимают участие в приготовлении горючей смеси, обеспечивая бесперебойную работу двигателя. Давайте разберемся с устройством и принципом работы карбюратора на несколько упрощенной схеме (рис. 6.4.).

Рис. 6.4. Схема работы простейшего карбюратора

1 — топливная трубка; 2 — поплавок с игольчатым клапаном; 3 — топливный жиклер; 4 — распылитель; 5 — корпус карбюратора; 6 — воздушная заслонка; 7 — диффузор; 8 — дроссельная заслонка

Простейший карбюратор состоит из: поплавковой камеры, поплавка с игольчатым запорным клапаном, распылителя, смесительной камеры, диффузора, воздушной и дроссельной заслонок, топливных и воздушных каналов с жиклерами.

Как же все-таки готовится горючая смесь? При движении поршня в цилиндре от верхней мертвой точки к нижней (такт впуска), над ним создается разрежение. Поток воздуха через воздушный фильтр и карбюратор, устремляется в освободившийся объем цилиндра. При прохождении воздуха через карбюратор, из поплавковой камеры через распылитель, который расположен в самом узком месте смесительной камеры – диффузоре, высасывается топливо. Это происходит по причине разности давлений в поплавковой камере карбюратора, которая связана с атмосферой, и в диффузоре, где создается значительное разрежение. Поток воздуха дробит вытекающее из распылителя топливо и смешивается с ним. На выходе из диффузора происходит окончательное перемешивание бензина с воздухом, и затем уже готовая горючая смесь поступает в цилиндры.

Из схемы работы простейшего карбюратора (см. рис.6.4.) можно понять, что двигатель не будет работать нормально, если уровень топлива в поплавковой камере выше нормы, так как в этом случае бензина будет выливаться больше, чем надо. Если же уровень бензина будет меньше нормы, то и его содержание в смеси будет меньше, что опять нарушит правильную работу двигателя. Исходя из этого, количество бензина в камере должно быть неизменным. Уровень топлива в поплавковой камере карбюратора регулируется специальным поплавком, который, опускаясь вместе с игольчатым запорным клапаном, позволяет бензину поступать в камеру. Когда же поплавковая камера начинает наполняться, поплавок всплывает и закрывает своим клапаном проход для бензина.

Дроссельная заслонка, посредством рычагов или троса, связана с ручкой управления двигателем. В исходном положении заслонка закрыта. при открытии дроссельной заслонки, поток воздуха, проходящего через карбюратор, увеличивается. При этом, чем больше открывается дроссельная заслонка, тем больше высасывается топлива, так как повышаются объем и скорость потока воздуха, проходящего через диффузор и «высасывающее» разрежение увеличивается. При закрытии дроссельной заслонки, поток воздуха уменьшается, и в цилиндры поступает все меньше и меньше горючей смеси. Двигатель «теряет обороты», уменьшается крутящий момент двигателя. При полном закрытии дроссельной заслонки двигатель работает на холостом ходу, в карбюраторе есть свои каналы, по которым воздух все-таки может попасть под дроссельную заслонку, смешиваясь по пути с бензином (см.рис.6.5.).

Рис. 6.5. Схема работы системы холостого хода

1 — топливный канал системы холостого хода; 2 — топливный жиклер системы холостого хода; 3 — игольчатый клапан поплавковой камеры карбюратора; 4 — топливный жиклер; 5 — дроссельная заслонка; 6 — винт «качества» системы холостого хода; 7 — воздушный жиклер системы холостого хода; 8 — воздушная заслонка

При закрытой дроссельной заслонке воздуху не остается другого пути, кроме как проходить в цилиндры по каналу холостого хода. А по пути, он высасывает бензин из топливного канала и, смешиваясь с ним, опять же, превращается в горючую смесь. Почти готовая к «употреблению» смесь попадает в поддроссельное пространство, там окончательно перемешивается и затем поступает в цилиндры двигателя.

При запуске холодного двигателя используется ручка управления дроссельной заслонкой (ручка подсоса), которая управляетвоздушной заслонкой карбюратора. Если прикрывать эту заслонку (вытягивать на себя рукоятку «подсоса»), то будет увеличиваться разрежение в смесительной камере карбюратора. Вследствие этого топливо из поплавковой камеры начинает высасываться более интенсивно и горючая смесь обогащается, что необходимодля запуска холодного двигателя.

Горючая смесь называетсянормальной, если на одну часть бензина приходится 15 частей воздуха (1:15). Это соотношение может меняться в зависимости от различных факторов, и соответственно будет менятьсякачество смеси. Если воздуха будет больше, то смесь называетсяобедненной или бедной. Если же воздуха меньше –обогащенной или богатой. Обедненная и бедная смеси — это голодная пища для двигателя, в ней топлива меньше нормы. Обогащенная и богатая смеси – слишком калорийная пища, так как топлива в ней больше, чем надо.

Системы питания бензиновых и дизельных двигателей значительно отличаются, поэтому рассмотрим их по отдельности. Итак, что такое система питания автомобиля ?

Система питания бензинового двигателя

Системы питания бензиновых двигателей бывают двух типов — карбюраторная и впрысковая (инжекторная). Поскольку на современных автомобилях карбюраторная система уже не применяется ниже рассмотрим лишь основные принципы ее работы. При необходимости вы легко сможете найти дополнительную информацию по ней в многочисленных специальных изданиях.

Система питания бензинового двигателя , независимо от типа двигателя внутреннего сгорания, предназначена для хранения запаса топлива, очистки топлива и воздуха от посторонних примесей, а также подачи воздуха и топлива в цилиндры двигателя.

Для хранения запаса топлива на автомобиле служит топливный бак. На современных автомобилях применяются металлические или пластмассовые топливные баки, которые в большинстве случаев расположены под днищем кузова в задней части.

Систему питания бензинового двигателя можно условно разделить на две подсистемы — подачи воздуха и подачи топлива. Что бы ни случилось, в любой ситуации наши специалисты по выездной тех помощи на дорогах москвы приедут и окажут необходимую помощь.

Система питания бензинового двигателя карбюраторного типа

В карбюраторном двигателе система подачи топлива работает следующим образом.

Топливный насос (бензонасос) подает топливо из бака в поплавковую камеру карбюратора. Топливный насос, обычно мембранный, расположен непосредственно на двигателе. Привод насоса осуществляется при помощи штока-толкателя эксцентриком на распределительном валу.

Очистка топлива от загрязнений совершается в несколько этапов. Самая грубая очистка происходит сеточкой на заборнике в топливном баке. Затем топливо фильтруется сеточкой на входе в бензонасос. Также сетчатый фильтр-отстойник установлен на входном патрубке карбюратора.

В карбюраторе очищенный воздух из воздушного фильтра и бензин из бака смешиваются и подаются во впускной трубопровод двигателя.

Карбюратор устроен таким образом, чтобы обеспечить оптимальное соотношение воздуха и бензина в смеси. Это соотношение (по массе) составляет приблизительно 15 к 1. Топливовоздушная смесь с таким соотношением воздуха к бензину называется нормальной.

Нормальная смесь необходима для работы двигателя в установившемся режиме. На других режимах двигателю могут потребоваться топливовоздушные смеси с иным соотношением компонентов.

Обедненная смесь (15-16,5 частей воздуха к одной части бензина) имеет меньшую скорость сгорания по сравнению с обогащенной, но зато происходит полное сгорание топлива. Обедненная смесь применяется при средних нагрузках и обеспечивает высокую экономичность, а также минимальный выброс вредных веществ.

Бедная смесь (более 16,5 частей воздуха к одной части бензина) горит очень медленно. На бедной смеси могут возникать перебои в работе двигателя.

Обогащенная смесь (13-15 частей воздуха к одной части бензина) обладает наибольшей скоростью сгорания и используется при резком увеличении нагрузки.

Богатая смесь (менее 13 частей воздуха к одной части бензина) горит медленно. Богатая смесь необходима при пуске холодного двигателя и последующей работе на холостом ходу.

Для создания смеси, отличной от нормальной, карбюратор снабжен специальными устройствами — экономайзер, ускорительный насос (обогащенная смесь), воздушная заслонка (богатая смесь).

В карбюраторах разных систем эти устройства реализованы по-разному, поэтому здесь мы не будем рассматривать их более подробно. Суть просто в том, что система питания бензинового двигателя карбюраторного типа содержит такие конструктивные элементы.

Для изменения количества топливовоздушной смеси и, следовательно, частоты вращения коленчатого вала двигателя служит дроссельная заслонка. Именно ею управляет водитель, нажимая или отпуская педаль газа.

Система питания бензинового двигателя инжекторного типа

На автомобиле с системой впрыска топлива водитель тоже управляет двигателем посредством дроссельной заслонки, но на этом аналогия с карбюраторной системой питания бензинового двигателя заканчивается.

Топливный насос расположен непосредственно в баке и имеет электропривод.

Электробензонасос обычно объединен с датчиком уровня топлива и сетчатым фильтром в узел, получивший название топливный модуль.

На большинстве впрысковых автомобилей топливо из топливного бака под давлением поступает в сменный топливный фильтр.

Топливный фильтр может быть установлен под днищем кузова либо в моторном отсеке.

Топливные трубопроводы подсоединяются к фильтру резьбовыми или быстросъемными соединениями. Соединения уплотнены кольцами из бензостойкой резины или металлическими шайбами.


В последнее время многие автопроизводители стали отказываться от применения подобных фильтров. Очистка топлива производится только фильтром, установленным в топливном модуле.

Замена такого фильтра не регламентирована планом технического обслуживания.

Системы впрыска топлива бывают двух основных типов — центральный впрыск топлива (моновпрыск) и распределенный впрыск, или, как его еще называют, многоточечный.

Центральный впрыск стал для автопроизводителей переходным этапом от карбюратора к распределенному впрыску и на современных автомобилях применения не находит. Это связано с тем, что система центрального впрыска топлива не позволяет выполнить требования современных экологических стандартов.

Агрегат центрального впрыска похож на карбюратор, только вместо смесительной камеры и жиклеров внутри установлена электромагнитная форсунка, которая открывается по команде электронного блока управления двигателем. Впрыск топлива происходит на вход впускного трубопровода.

В системе распределенного впрыска количество форсунок равно количеству цилиндров.

Форсунки установлены между впускным трубопроводом и топливной рампой. В топливной рампе поддерживается постоянное давление, которое обычно составляет около трех бар (1 бар равен примерно 1 атм). Для ограничения давления в топливной рампе служит регулятор, который стравливает излишки топлива обратно в бак.

Раньше регулятор давления устанавливали непосредственно на топливной рампе, а для соединения регулятора с топливным баком использовалась обратная топливная магистраль. В современных системах питания бензинового двигателя регулятор располагают в топливном модуле и необходимость в обратной магистрали отпала.

Топливные форсунки открываются по командам электронного блока управления, и происходит впрыск топлива из рампы во впускной трубопровод, где топливо смешивается с воздухом и поступает в виде смеси в цилиндр.

Команды на открытие форсунок вычисляются на основании сигналов, поступающих от датчиков электронной системы управления двигателем. Тем самым обеспечивается синхронизация работы системы подачи топлива и системы зажигания.

Система питания бензинового двигателя инжекторного типа обеспечивает большую производительность и возможность соответствия более высоким экологическим стандартам, чем карбюраторного.

Системы питания двигателя 2111 ВАЗ 21083i, 21093i, 21099i

Система питания инжекторного  двигателя 2111 автомобилей ВАЗ 21083i, 21093i, 21099i предназначена для обеспечения бесперебойной подачи топлива в цилиндры двигателя. Помимо этого она имеет функции хранения определенного запаса топлива на борту автомобиля и очистки его от механического загрязнения.


Схема системы питания двигателя 2111

Схема системы питания инжекторного двигателя 2111 автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 (нормы токсичности ЕВРО-2)
Элементы системы питания инжекторных двигателей автомобилей ВАЗ 21083i, 21093i, 210993i

Топливный бак сварной, сварен из двух штампованных половин. Емкость 43 литра. Заливная горловина выведена в правое заднее крыло автомобиля.

Топливный модуль (электоробензонасос) установлен в топливном баке и объединяет в себе топливный насос и датчик указателя уровня топлива. Для доступа к модулю под задним сиденьем в кузове автомобиля выполнен смотровой люк. На входном патрубке топливного модуля установлен сетчатый фильтр очистки топлива.

Топливный фильтр бумажный в металлическом корпусе, не разборный, установлен под днищем автомобиля, рядом с топливным баком.

Топливная рампа подводит топливо из подающей магистрали к вставленным в нее четырем форсункам. Соединение рампы и форсунок уплотнено резиновыми кольцами. В торце рампы имеется диагностический штуцер для измерения давления в системе.

Форсунка – электромагнитный клапан, пропускающий топливо в цилиндры при подаче на него напряжения и запирающийся при обесточивании под действием возвратной пружины. На торце форсунки имеется распылитель, через который топливо впрыскивается во впускной коллектор. Управляет форсунками контроллер системы впрыска.

Регулятор давления топлива – перепускной клапан, установленный на топливной рампе. Он поддерживает в топливопроводе необходимое рабочее давление (в районе 3-х атмосфер). И изменяет его в зависимости от величины оборотов двигателя. Лишнее топливо сбрасывается назад в топливный бак по обратной магистрали.

Сепаратор – элемент системы улавливания паров топлива (под ЕВРО 2). Закреплен под задним правым крылом автомобиля. В нем пары бензина конденсируются и возвращаются обратно в топливный бак. Не успевшие сконденсироваться пары топлива поступают из сепаратора в адсорбер.

Адсорбер – емкость (элемент системы улавливания паров топлива), где пары топлива, поступившие из сепаратора, поглощаются активированным углем. При повышении оборотов коленчатого вала двигателя блок управления дает команду на открытие клапана продувки адсорбера и пары бензина всасываются в ресивер впускного модуля. Устанавливается в моторном отсеке.

Гравитационный клапан препятствует вытеканию топлива из топливного бака при переворачивании автомобиля.

Двухходовой клапан препятствует излишнему повышению или наоборот понижению давления в топливном баке.

Примечания и дополнения

— Элементы системы улавливания паров топлива (сепаратор, адсорбер) имеются только на автомобилях ВАЗ 21083i, 21093i, 21099i соответствующих нормам ЕВРО 2.

— Справка по топливной системе инжекторного двигателя 2111 автомобилей ВАЗ 21083, 21093, 21099


Еще статьи по автомобилям ВАЗ

— Неисправности топливной системы автомобилей ВАЗ

— Прочистка топливного бака автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

— Прочистка топливных магистралей автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

— Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) инжекторных двигателей автомобилей ВАЗ 21083, 21093, 21099

— Расход топлива автомобилями ВАЗ 2108, 2109, 21099

Подписывайтесь на нас!

Системы впрыска топлива бензиновых двигателей: виды и принцип работы


Карбюраторные системы питания

Рассмотрим сначала карбюраторные системы питания, которые еще недавно были широко распространены. Они более просты и дешевы по сравнению с инжекторными, не требуют высококвалифицированного обслуживания в процессе эксплуатации и в ряде случаев более надежны.

Система питания топливом карбюраторного двигателя включает в себя топливный бак 1, фильтры грубой 2 и тонкой 4 очистки топлива, топливоподкачивающий насос 3, карбюратор 5, впускной трубопровод 7 и топливопроводы. При работе двигателя топливо из бака 1 с помощью насоса 3 подается через фильтры 2 и 4 к карбюратору. Там оно в определенной пропорции смешивается с воздухом, поступающим из атмосферы через воздухоочиститель 6. Образовавшаяся в карбюраторе горючая смесь по впускному коллектору 7 попадает в цилиндры двигателя.

Топливные баки в силовых установках с карбюраторными двигателями аналогичны бакам систем питания дизелей. Отличием баков для бензина является лишь их лучшая герметичность, не позволяющая бензину вытечь даже при опрокидывании ТС. Для сообщения с атмосферой в крышке наливной горловины бака обычно устанавливают два клапана — впускной и выпускной. Первый из них обеспечивает поступление в бак воздуха по мере расходования топлива, а второй, нагруженный более сильной пружиной, предназначен для сообщения бака с атмосферой, когда давление в нем выше атмосферного (например, при высокой температуре окружающего воздуха).

Фильтры карбюраторных двигателей аналогичны фильтрам, применяемым в системах питания дизелей. На грузовых автомобилях устанавливаются пластинчато-щелевые и сетчатые фильтры. Для тонкой очистки используют картон и пористые керамические элементы. Кроме специальных фильтров в отдельных агрегатах системы имеются дополнительные фильтрующие сетки.

Топливоподкачивающий насос служит для принудительной подачи бензина из бака в поплавковую камеру карбюратора. На карбюраторных двигателях обычно применяют насос диафрагменного типа с приводом от эксцентрика распределительного вала.

В зависимости от режима работы двигателя карбюратор позволяет готовить смесь нормального состава (а = 1), а также обедненную и обогащенную смеси. При малых и средних нагрузках, когда не требуется развивать максимальную мощность, следует готовить в карбюраторе и подавать в цилиндры обедненную смесь. При больших нагрузках (продолжительность их действия, как правило, невелика) необходимо готовить обогащенную смесь.

Рис. Схема системы питания топливом карбюраторного двигателя: 1 — топливный бак; 2 — фильтр трубой очистки топлива; 3 — топливоподкачивающий насос; 4 — фильтр тонкой очистки; 5 — карбюратор; 6 — воздухоочиститель; 7 — впускной коллектор

В общем случае в состав карбюратора входят главное дозирующее и пусковое устройства, системы холостого хода и принудительного холостого хода, экономайзер, ускорительный насос, балансировочное устройство и ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала (у грузовых автомобилей). Карбюратор может содержать также эконостат и высотный корректор.

Главное дозирующее устройство функционирует на всех основных режимах работы двигателя при наличии разрежения в диффузоре смесительной камеры. Основными составными частями устройства являются смесительная камера с диффузором, дроссельная заслонка, поплавковая камера, топливный жиклер и трубки распылителя.

Пусковое устройство предназначено для обеспечения пуска холодного двигателя, когда частота вращения проворачиваемого стартером коленчатого вала невелика и разрежение в диффузоре мало. В этом случае для надежного пуска необходимо подать в цилиндры сильно обогащенную смесь. Наиболее распространенным пусковым устройством является воздушная заслонка, устанавливаемая в приемном патрубке карбюратора.

Система холостого хода служит для обеспечения работы двигателя без нагрузки с малой частотой вращения коленчатого вала.

Система принудительного холостого хода позволяет экономить топливо во время движения в режиме торможения двигателем, т. е. тогда, когда водитель при включенной передаче отпускает педаль акселератора, связанную с дроссельной заслонкой карбюратора.

Рекомендуем: Устройство и принцип работы барабанных тормозов

Экономайзер предназначен для автоматического обогащения смеси при работе двигателя с полной нагрузкой. В некоторых типах карбюраторов кроме экономайзера для обогащения смеси используют эконостат. Это устройство подает дополнительное количество топлива из поплавковой камеры в смесительную только при значительном разрежении в верхней части диффузора, что возможно лишь при полном открытии дроссельной заслонки.

Ускорительный насос обеспечивает принудительный впрыск в смесительную камеру дополнительных порций топлива при резком открытии дроссельной заслонки. Это улучшает приемистость двигателя и соответственно ТС. Если бы ускорительного насоса в карбюраторе не было, то при резком открытии заслонки, когда расход воздуха быстро растет, из-за инерционности топлива смесь в первый момент сильно обеднялась бы.

Балансировочное устройство служит для обеспечения стабильности работы карбюратора. Оно представляет собой трубку, соединяющую приемный патрубок карбюратора с воздушной полостью герметизированной (не сообщающейся с атмосферой) поплавковой камеры.

Ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя устанавливается на карбюраторах грузовых автомобилей. Наиболее широко распространен ограничитель пневмоцентробежного типа.

Какими бывают инжекторы?

От форсунок в решающей степени зависит подача топлива в инжекторном двигателе. Долгое время весьма распространенной была система моновпрыска, при которой через одну форсунку можно осуществлять впрыск во все цилиндры. Определенное время она существовала наряду с многоточечным впрыском.

Эти виды инжекторов развивались по-разному. Моновпрыск не соответствовал Евро-3, быстро устарел и встречается не часто. Сегодня доминирует более совершенная система, с помощью которой осуществляется распределенный впрыск топлива.

Здесь на коллектор впуска цилиндра ставится отдельная форсунка или посредством нее топливная смесь попадает непосредственно в камеру сгорания. Распределенный впрыск топливной смеси может быть:

  • Одновременным;
  • Попарно-параллельным;
  • Фазированным или последовательным.

Особого внимания требуют машины, на которые ставятся несовершенные инжекторные системы подачи топлива. «Газель» является одним из примеров тому. Замена карбюраторного двигателя на инжекторный порой не уменьшала большой расход топлива.

Избыточный воздух и «поведение» выхлопных газов

Дизельные двигатели обычно работают без дросселирования поступающего воздуха. Если имеется много избыточного воздуха, то топливо сгорает «чище» в камере сгорания. Компоненты выхлопных газов, такие как окись углерода, СО и сажа образуются в очень низких концентрациях. Избыток воздуха в камере сгорания уменьшается с увеличением количества впрыскиваемого топлива. Если принимать во внимание низкий вес двигателя и его стоимость, то для конкретного двигателя существует определенный объем для получения максимально возможной мощности. Двигатель поэтому должен работать с небольшим избытком воздуха при высоких нагрузках. Если избыток воздуха мал, то выбросы должны быть ограничены, т.е. количество топлива должно быть точно дозировано для данного количества воздуха и в зависимости от оборотов двигателя. Низкое давление воздуха (например, на большой высоте) требует адаптации количества впрыснутого топлива к уменьшившемуся количеству воздуха.

Основные датчики

  1. Датчик положения коленчатого вала (Датчик Холла). Дает блоку знать, расположение поршней в цилиндрах. Суть работы в том, что находящееся на валу мотора зубчатое колесо двигается около магнита. Его зубья искажают магнитное поле, создавая импульсы в катушке. ЭБУ считывает эти импульсы и определяет положение коленвала. Если этот датчик вышел из строя, то до СТО доехать на своей машине не получится.
  2. Датчик расхода воздуха (ДРВ). Существует два вида таких датчиков, один измеряет массу другой объем вбираемого воздуха. ДМРВ производит замер и посылает в ЭБУ. В потоке есть нагревательный элемент, температура которого автоматически держится на нужном показателе. Чем тяжелее воздух, тем больший ток должен проходить через него, для поддержания оптимальной температуры. Потому ЭБУ по силе тока определяет массу всасываемого воздуха. Что касается датчика объёма (ДОРВ), то он устроен так. В потоке, где проходит забор воздуха, установлена перегородка, открывающаяся под натиском воздуха. ЭБУ определяет положение заслонки при помощи потенциометра. Во время неполадки параметры датчика не учитываются, а расчет происходит по показателям аварийной таблицы.

    ЭБУ инжектора

  3. Датчик положения дроссельной заслонки. Контролирует положение дроссельной заслонки, из-за чего ЭБУ может правильно сокращать или увеличивать расход горючего.
  4. Датчики кислорода (лямбда-зонд). Вычисляет количество кислорода в выхлопных газах. На его показаниях ЭБУ выявляет бедную смесь и вносит поправки.
  5. Датчик температуры охлаждающей жидкости. Дает понять компьютеру, когда мотор достиг нужной рабочей температуры. В момент аварии, параметры датчика игнорируеются, температура, берется из таблицы опираясь на время работы двигателя.
  6. Коллекторный датчик абсолютного давления (ДАД) Анализирует воздух и его количество во впускном коллекторе, этот показатель нужен для устанавливания количества проводимой энергии.
  7. Датчик напряжения. Смотрит за напряжением бортовой сети машины. По его показаниям контроллер может набавлять или, наоборот, уменьшать холостые обороты мотора.
  8. Датчик детонации. Представляет собой высокочастотный микрофон, улавливающий недопустимые звуковые вибрации в моторе. Получая аномальные звуки, контроллер производит автоматическое корректирование угла опережения.

Рекомендуем: Какое количество масло заливается в двигатель автомобиля

Краткая история появления

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

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

Увеличение мощности двигателя

Современные системы впрыска позволяют поднять давление распыления до 2000 Вар. Выше создать давление не получается из за конструктивных особенностей двигателя внутреннего сгорания. То есть двигатель может не справиться с возникающим давлением и разрушится

Увеличение объёма воздуха в камере сгорания

Мощность двигателя можно повысить за счет увеличения объема воздуха поступающего в камеру сгорания. Так как воздух содержит кислород. И чем его больше тем интенсивнее происходит сгорание топлива. Цилиндр имеет рабочий объём, который изменить нельзя. Но можно в этот объём разместить большее количество воздуха. Если предварительно его сжать.

Происходит это с помощью турбокрмпрессора. Он создаёт избыточное давление поступающего в цилиндр воздуха. В результате его попадет большее количество. Если бы поршень закачивал воздух самостоятельно. Но в результате попадания воздуха в турбокомпрессор он нагревается от температуры турбины и от создаваемого им сжатия. Требуется его охлаждение.

При охлаждении движение молекул замедляется. В результате чего они начинают занимать меньший объём в пространстве. Технически охлаждение воздуха происходит путем применения радиатора. Его называют интеркулер. В интеркулере воздух охлаждается встречным потоком воздуха. При движении автомобиля. Сжатый воздух дополнительно охлаждается и подаётся в цилиндры. Но применение интеркулера возможно только при наличии турбокомпрессора. Потому что если применять его отдельно, он затруднит поступление воздуха в цилиндры. И повышения мощности не произойдет.

Топливо попавшее в цилиндр должно сгореть полностью. От этого зависит эффективная работа двигателя. Безусловно дополнительная порция воздуха помогает это сделать. Но не решает проблемы в целом. Двигатель работает в разных режимах. При увеличении оборотов. Уменьшается время на горение топлива. А не полное его сгорания снижает мощность работы. В связи с уменьшением возникающего давления на поршень. Автомобили несут на себе разную нагрузку. При одних и тех же оборотах двигателя требуется разное количество топлива для движения автомобиля. Поэтому постоянно разрабатываются различные системы впрыска топлива. Которые пытаются более точно регулировать объём поступающего топлива в цилиндры. При работе на разных режимах работы двигателя.

Инжекторные топливные системы

Инжекторные топливные системы в настоящее время применяются гораздо чаще карбюраторных, особенно на бензиновых двигателях легковых автомобилей. Впрыск бензина во впускной коллектор инжекторного двигателя осуществляется с помощью специальных электромагнитных форсунок (инжекторов), установленных в головку блока цилиндров и управляемых по сигналу от электронного блока. При этом исключается необходимость в карбюраторе, так как горючая смесь образуется непосредственно во впускном коллекторе.

Различают одно- и многоточечные системы впрыска. В первом случае для подачи топлива используется только одна форсунка (с ее помощью готовится рабочая смесь для всех цилиндров двигателя). Во втором случае число форсунок соответствует числу цилиндров двигателя. Форсунки устанавливают в непосредственной близости от впускных клапанов. Топливо впрыскивают в мелко распыленной виде на наружные поверхности головок клапанов. Атмосферный воздух, увлекаемый в цилиндры вследствие разрежения в них во время впуска, смывает частицы топлива с головок клапанов и способствует их испарению. Таким образом, непосредственно у каждого цилиндра готовится топливовоздушная смесь.

В двигателе с многоточечным впрыском при подаче электропитания к электрическому топливному насосу 7 через замок 6 зажигания бензин из топливного бака 8 через фильтр 5 подается в топливную рампу 1 (рампу инжекторов), общую для всех электромагнитных форсунок. Давление в этой рампе регулируется с помощью регулятора 3, который в зависимости от разрежения во впускном патрубке 4 двигателя направляет часть топлива из рампы обратно в бак. Понятно, что все форсунки находятся под одним и тем же давлением, равным давлению топлива в рампе.

Когда требуется подать (впрыснуть) топливо, в обмотку электромагнита форсунки 2 от электронного блока системы впрыска в течение строго определенного промежутка времени подается электрический ток. Сердечник электромагнита, связанный с иглой форсунки, при этом втягивается, открывая путь топливу во впускной коллектор. Продолжительность подачи электрического тока, т. е. продолжительность впрыска топлива, регулируется электронным блоком. Программа электронного блока на каждом режиме работы двигателя обеспечивает оптимальную подачу топлива в цилиндры.

Рис. Схема системы питания топливом бензинового двигателя с многоточечным впрыском: 1 — топливная рампа; 2 — форсунки; 3 — регулятор давления; 4 — впускной патрубок двигателя; 5 — фильтр; 6 — замок зажигания; 7 — топливный насос; 8 — топливный бак

Для того чтобы идентифицировать режим работы двигателя и в соответствии с ним рассчитать продолжительность впрыска, в электронный блок подаются сигналы от различных датчиков. Они измеряют и преобразуют в электрические импульсы значения следующих параметров работы двигателя:

  • угол поворота дроссельной заслонки
  • степень разрежения во впускном коллекторе
  • частота вращения коленчатого вала
  • температура всасываемого воздуха и охлаждающей жидкости
  • концентрация кислорода в отработавших газах
  • атмосферное давление
  • напряжение аккумуляторной батареи
  • и др.

Двигатели с впрыском бензина во впускной коллектор имеют ряд неоспоримых преимуществ перед карбюраторными двигателями:

  • топливо распределяется по цилиндрам более равномерно, что повышает экономичность двигателя и уменьшает его вибрацию, вследствие отсутствия карбюратора снижается сопротивление впускной системы и улучшается наполнение цилиндров
  • появляется возможность несколько повысить степень сжатия рабочей смеси, так как ее состав в цилиндрах более однородный
  • достигается оптимальная коррекция состава смеси при переходе с одного режима на другой
  • обеспечивается лучшая приемистость двигателя
  • в отработавших газах содержится меньше вредных веществ

Рекомендуем: Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ): характеристики, принцип работы, симптомы неисправности, замена

Вместе с тем системы питания с впрыском бензина во впускной коллектор имеют ряд недостатков. Они сложны и поэтому относительно дорогостоящи. Обслуживание таких систем требует специальных диагностических приборов и приспособлений.

Наиболее перспективной системой питания топливом бензиновых двигателей в настоящее время считается довольно сложная система с непосредственным впрыском бензина в камеру сгорания, позволяющая двигателю длительное время работать на сильно обедненной смеси, что повышает его экономичность и экологические показатели. В то же время из-за существования ряда проблем системы непосредственного впрыска пока не получили широкого распространения.

Система Комон рейл

Управление впрыском топлива происходит при помощи электронного блока управления. Количество подаваемого топлива учитывается от числа оборотов двигателя, скорости движения и возникающих нагрузок в процессе движения автомобиля. Система впрыска дизельного двигателя комон рейл позволят достичь максимально возможного давления впрыска топлива. Поэтому она и получила широкое распространение на современных двигателях.

Система common rail принцип работы

Насос создаёт высокое давление не для каждой форсунки в отдельности а для всех сразу. Давление аккумулируется в расширительной трубке рейле. Все форсунки соединены с рейлом. Впрыск топлива осуществляется за счет работы электро магнитного клапана в форсунках. Управление клапанами осуществляет электронный блок. На основании данных которые он получает от датчиков.

  • положение коленчатого вала
  • положение распределительного вала
  • температуры поступающего воздуха-
  • температуры двигателя
  • давление топлива в рейл
  • количество сгоревшего топлива
  • положение педали газа

В зависимости от полученных данных ЭБУ определяет время открытия и закрытия форсунок. То есть количество необходимого топлива. Угол опережения зажигания.

Достигается максимальное сгорание топлива на разных режимах работы двигателя.

Особенности устройства инжекторного двигателя

Для того чтобы грамотно эксплуатировать автомобиль, у которого имеется система питания бензинового двигателя с впрыском топлива, необходимо иметь представление о его работе. Особенно когда речь идет об отечественных автомобилях, инжекторной системе подачи топлива ВАЗ 2114 и других машин.

Без этого будет сложно самому понимать и устранять возможные неисправности машины. Усвоив особенности конструкции, принцип работы, устройство инжекторного двигателя можно разобраться в неисправности и даже устранить ее, не обращаясь на СТО.

Инжекторным двигателем управляет контроллер. В отечественных машинах его обычно размещают справа под приборной панелью. Задача этого прибора — непрерывно обрабатывать информацию о состоянии мотора и обеспечивать надежную работу его систем. Блок управления включает различные реле, форсунки, датчики.

С помощью встроенной системы диагностики происходит распознавание неполадки в двигателе, сигнализируя контрольной лампой, хранит коды диагностики неисправностей. Она располагает тремя запоминающими устройствами, позволяющими оперативно анализировать техническое состояние за разные периоды времени.

Принципиальной особенностью двигателя является наличие форсунок, которые обеспечивают дозированный впрыск топливовоздушной смеси во впускную трубу после получения команды от управляющего блока. При этом необходимый воздух подается при помощи дроссельного узла и регулятора холостого хода. Форсунки крепятся к рампе, которая установлена на впускной трубе.

Форсунка представляет собой электромеханический клапан, который при помощи пружины запирается иглой. Когда от блока управления подается на обмотку электромагнита форсунки импульс, игла поднимается, открывая сопло распылителя. Через него смесь подается во впускную трубу мотора. Форсунки требуют постоянного контроля. Малейшее их засорение может негативно сказаться на работе двигателя.

Также важной частью этого двигателя является нейтрализатор, который преобразует вредные компоненты отработанных газов.

Система питания двигателя автомобиля

Система питания двигателя автомобиля предназначена для подачи, очистки и хра­не­ния топлива, очистки воздуха, изготовления горючей смеси и пуска ее в цилиндры двигателя. Качество и объем этой смеси при различных рабочих режимах мотора должно быть разным, что также находится в компетенции системы питания двигателя. Так как мы будем рас­смат­ри­вать работу бензиновых моторов, в качестве топлива у нас всегда будет выступать бензин. В зависимости от типа устройства, выполняющего подготовку топливовоздушной смеси, си­ло­вые агрегаты могут быть карбюраторными, инжекторными или оборудованы мо­но­впрыс­ком. Для обеспечения экономичной и надежной работы мотора, бензин должен отличаться достаточной детонационной стойкостью и хорошей испаряемостью.

Детонацией ( см. детонация двигателя ) называется очень быстрое сгорание топлива, похожее на взрыв. Работа мотора с детонацией недопустима, т.к. сопровождается ударной нагрузкой на поршневые пальцы, коренные и шатунные подшипники, местным нагревом составляющих, дымным выпуском, прогоранием клапанов и поршней, увеличением топ­лив­но­го расхода, уменьшением мощности двигателя. На появление детонации также влияют нагрузка и скоростной режим мотора, опережение зажигания, нагарообразование на головке цилиндров и поршне ( см. работа поршня ) . Антидетонационные свойства бензинового топ­ли­ва оцениваются октановой величиной. Бензин сравнивают со смесью следующих топлив: изооктан, гептан. Гептан сильно детонирует – из-за этого для него октановое число условно принимают равное нулю. Второе топливо, изооктан, слабо детонирует – октановое число для него условно принимают в 100 единиц.

Октановым числом топлива является процентное количество изооктана в такой смеси с гептаном, которая по своей детонационной стойкости равноценна применяемому топливу. К примеру, если смесь, состоящая из 24% гептана и 76% изооктана (по объему), по де­то­на­ци­он­ным качествам соответствует проверяемому бензиновому топливу, то октановое число этого бензина будет равно 76. Чем больше октановое число топлива, тем выше его стойкость к детонации.

Система питания карбюраторного двигателя

Начнем с системы питания карбюраторного двигателя. Ранее мы выяснили, что в цилиндр поступает рабочая смесь (или образуется там), а после ее сгорания образовавшиеся там газы выводятся из него наружу. Теперь рассмотрим, как и за счет чего образуется рабочая смесь и куда выводятся продукты сгорания.

Принципиальная схема системы питания карбюраторного двигателя ( см. устройство двигателя автомобиля ) представлена ниже.

Составляющие системы питания карбюраторного двигателя:

  • топливный бак;
  • топливный насос;
  • топливопроводы;
  • фильтры очистки топлива;
  • воздушный фильтр;
  • инжектор или карбюратор.

 

Топливный бак – это металлическая емкость, способная вмещать от 40 до 80 литров, чаще всего монтируется в заднюю часть автомобиля ( см. топливный бак автомобиля ). Бен­зо­бак наполняется топливом через горловину, с предусмотренной трубкой для выхода воздуха в процессе заправки. Некоторые автомобили имеют бензобак, в нижней части которого на­хо­дит­ся сливное отверстие, позволяющее полностью очистить топливный бак от бензина и не­же­ла­тель­ных составляющих – мусора, воды.

Бензин, залитый в топливный бак автомобиля, проходит предварительно очистку через сетчатый фильтр, который установлен на топливозаборнике внутри бака. В бензобаке также находится датчик уровня топлива (специальный поплавок с реостатом), данные которого отображаются на щитке приборов.

Топливный насос отвечает за подачу топлива в систему впрыска, а также под­дер­жи­ва­ет необходимое рабочее давление в топливной системе ( см. топливный насос двигателя ). Данный механизм устанавливается в топливном баке и оснащен электрическим приводом. В случае необходимости может применяться дополнительный (подкачивающий) насос. В топливном баке вместе с топливным насосом устанавливается специальный датчик уровня топлива. В конструкции датчика лежит потенциометр и поплавок. Перемещение поплавка при изменении наполненности топливного бака приводит к изменению местоположения по­тен­ци­о­мет­ра. В свою очередь, это приводит к увеличению сопротивления в цепи и понижению нап­ря­же­ния на указатель топливного запаса.

Очистка поступающего топлива происходит в топливном фильтре. Современные ав­то­мо­би­ли имеют топливный фильтр со встроенным редукционным клапаном, который регулирует рабочее давление в топливной системе. Все излишки топлива по сливному топливопроводу отводятся от клапана. На силовых агрегатах с непосредственным топливным впрыском редукционный клапан не устанавливается в топливном фильтре.

Чтобы очистить топливо от различных механических примесей, используют фильтры тонкой и грубой очистки. Фильтры-отстойники, предназначенные для грубой очистки, выполняют отделение топлива от крупных механических примесей и воды. Фильтр-отстойник состоит из основного корпуса, фильтрующего элемента и отстойника. Фильтрующий элемент – это конструкция, собранная из тонких пластин, толщиной 0,14 мм. Эти пластины имеют отверстия и выступы величиной 0,05 мм. Комплект пластин установлен на стержень и с помощью пружины прижимается к корпусу. Собранные пластины имеют щели между собой, через которые проходит топливо. Вода и крупные механические примеси скапливаются на дне отстойника и через отверстие пробки удаляются.

Топливный фильтр системы топлива дизельных силовых агрегатов ( см. устройство дизельного двигателя ) имеет немного другую конструкцию, но суть работы остается ана­ло­гич­ной. С определенной периодичностью выполняется замена этого фильтра в сборе или исключительно в его фильтрующей составляющей.

Чтобы очистить топливо от мелких механических примесей, используют фильтры тонкой очистки. Данная разновидность фильтров состоит из основного корпуса, филь­тру­ю­ще­го керамического или сетчатого элемента и стакана-отстойника. Фильтрующий ке­ра­ми­чес­кий элемент – пористый материал, который обеспечивает лабиринтное движение топлива. Крепление фильтра – винт и скоба.

Топливопроводы соединяют приборы всей топливной системы и изготавливаются из латунных, стальных и медных трубок.

В системе питания двигателя топливо циркулирует по топливопроводам. Топ­ли­во­про­во­ды бывают подающие и сливные. В подающем топливопроводе поддерживается пос­то­ян­ное рабочее давление. По сливному топливопроводу все излишки топлива отходят в бак для топлива.

Воздушный фильтр предназначен для очистки от пыли поступающего в карбюратор воздуха. Пыль содержит мельчайшие кристаллики кварца, которые оседают на смазанных деталях, что в дальнейшем приводит к их износу. По способу очистки воздуха, воздушные фильтры делятся на сухие и инерционно-масляные. Инерционно-масляный фильтр в своей конструкции имеет корпус с масляной ванной, фильтрующий элемент, изготовленный из синтетического материала и воздухозаборник.

При работе мотора проходящий через кольцевую щель во внутренней части корпуса воздух соприкасается с масляной поверхностью и резко изменяет траекторию своего движения. В результате этого большие частицы пыли, находящиеся в воздухе, остаются на масляной поверхности. После этого воздух попадает в фильтрующий элемент, в котором происходит его очистка от мельчайших частичек пыли и попадает в карбюратор. Благодаря этой системе воздух проходит двойную очистку. При сильном засорении фильтр про­мы­ва­ет­ся.

Сухой воздушный фильтр состоит из корпуса, фильтрующего элемента из пористого картона и воздухозаборника. В случае необходимости фильтрующий элемент можно за­ме­нить.

Карбюратор ( см. устройство карбюратора ) – прибор, служащий для приготовления горючей смеси из воздуха и легкого жидкого топлива, для питания карбюраторных моторов. Распыляемое топливо в карбюраторе перемешивается с воздухом и затем подается в цилиндры.

Система питания инжекторного двигателя служит для образования топливно-воз­душ­ной смеси с помощью топливного впрыска.

 

 

Работа системы питания двигателя

Если вкратце рассмотреть работу системы питания двигателя, то выглядит она сле­ду­ю­щим образом.

Топливо (в данном случае бензин) за счет разрежения воздуха, создаваемого в системе при движении поршня от ВМТ к НМТ, а также с помощью топливного насоса, поступает в карбюратор автомобиля, проходя через фильтры. Топливный насос подает бензин из бака. Топливные насосы подразделяются на электрические и механические. Механические топ­лив­ные насосы устанавливаются на автомобилях с карбюраторными силовыми агрегатами. Автомобили, оборудованные электронным впрыском, оснащены электрическим насосом. В карбюраторе пары бензина смешиваюется с поступающим воздухом, образуя топливно-воздушную смесь, которая и направляется в цилиндр. После совершения рабочего цикла (сгорания смеси), поршень, двигаясь вверх, выдавливает отработавшие газы через выпускной клапан, которые в конечном итоге выпускаются в атмосферу.

Работа системы питания двигателя с системой впрыска (инжекторной) происходит аналогичным образом.

 

Рабочие режимы системы питания двигателя

 

В зависимости от дорожных условий и целей водитель может использовать разные режимы езды. Им соответствуют и определенные рабочие режимы системы питания двигателя, каждому из которых принадлежит топливно-воздушная смесь особого состава. Для каждого режима работа системы питания двигателя будет иметь свои особенности.

  1. Качество смеси будет богатым при запуске холодного мотора. Потребление воздуха при этом минимальное. В данном режиме возможность движения категорически ис­клю­ча­ет­ся. В противном случае это вызовет повышенное потребление топлива и износ деталей двигателя.
  2. Состав смеси будет достаточно обогащенным при использовании «холостого хода», который применяется во время движения «накатом» или работе включенного мотора в прогретом состоянии.
  3. Состав смеси будет обедненным при передвижении с частичными нагрузками.
  4. Состав смеси также будет обогащенным в режиме полных нагрузок при езде на вы­со­кой скорости.
  5. Состав смести будет обогащенным, максимально приближенным к богатому, при езде в условиях резкого ускорения.

 

Выбор рабочих условий системы питания двигателя должен быть оправдан пот­реб­ностью движения в определенном режиме.

 

 

Система питания инжекторного двигателя

Так в наше время в автомобилях получила распространение модель инжекторных (впрысковых) двигателей, поэтому нам также необходимо рассмотреть систему питания инжекторного двигателя. Отличительной особенностью инжекторных двигателей стало отсутствие карбюратора, который заменен новыми, современными элементами системы питания двигателя. Преимущество ее еще в том, что водитель, надавливая педаль газа, регулирует только поток воздуха, поступающий в цилиндры, а состав и качество об­ра­зу­ю­щей­ся рабочей смеси контролирует встроенный в систему бортовой компьютер.

Сам принцип работы бортового компьютера системы питания инжекторного дви­га­те­ля представлен ниже.

Здесь изменен сам процесс получения топливно-воздушной смеси. Так, топливный насос вместо механического — стал электрическим и размещен непосредственно в топливном баке автомобиля. Кроме того, он подает топливо в систему сразу под высоким давлением. Топливо поступает в топливную рампу, в которой расположены форсунки. Через них бензин впрыскивается непосредственно в определенный цилиндр в заданное время, где смешивается уже с воздухом. Какое количество топлива нужно подать в конкретный цилиндр и в нужное время — определяет этот самый бортовой компьютер. На это влияет объем поступившего воздуха, температура его и двигателя, скорость вращения коленвала и т.д. Считывая все эти показатели, программа в компьютере вычисляет интервал времени, при котором срабатывает клапан на каждой форсунке, открывающий доступ бензина под давлением в цилиндры двигателя. Так осуществляется автоматически контроль подачи топлива в системе питания инжекторного двигателя. Если ДВС получил название «сердца» автомобиля, то здесь мы столкнулись с его «мозгом».

Плюсы подобных систем очевидны: экономия расхода, снижение токсичности, уве­ли­че­ние срока эксплуатации двигателя и более рациональное его использование в процессе работы. Но есть и минус – это усложнение конструкции самой системы питания инжекторного двигателя за счет увеличения электронных устройств, которые бывают очень «капризны» при перепадах температур, увеличенной влажности и значительных колебаниях при длительной езде по неровной местности (бездорожью). Однако конструкторы и здесь нашли способы минимизировать риск возникновения неисправностей в таких ситуациях.

Устройство системы питания инжекторного двигателя представлено ниже.

Здесь видны синие стрелки, показывающие направление вывода отработавших газов. Таким образом, от устройства системы питания инжекторного двигателя мы дошли до системы выпуска отработавших газов. Что она из себя представляет? Возвращаемся опять к цилиндру двигателя. После совершения рабочего хода поршня наступает такт выпуска при движении поршня от НМТ к ВМТ. При этом открывается выпускной клапан, и газы выводятся из цилиндра. Весь этот процесс сопровождается громким шумом, а сами газы — высокой скоростью вывода, температурой и токсичностью. Для комплексного решения всех этих проблем в автомобиле и предусмотрена система выпуска отработавших газов. Газы из цилиндра через выпускной коллектор попадают в нейтрализатор, выполняющий роль фильтра, а затем в глушитель. В глушителе имеется несколько последовательно соединенных камер с отверстиями. Вся конструкция эта выглядит как змеевик. Поток газов, проходя через камеры, постоянно меняя направление, глушится, то есть уменьшается шум и их температура. После чего через выхлопную трубу автомобиля они выводятся в атмосферу.

В качестве завершения знакомства с системой питания инжекторного двигателя и выпуска отработавших газов стоит упомянуть о таком нюансе. Мы выяснили, что при отсутствии подачи воздуха или топлива двигатель автомобиля не заведется или заглохнет при прерывании подачи одного из компонентов. Но, если перекрыть выпуск отработавших газов – результат будет тот же. Двигатель заглохнет, так как не будет создаваться разряжение воздуха в цилиндре. А значит ни новый поток воздуха, ни топливо поступать в него не будут. Это нашло свое применение в промышленных силовых установках на производстве, когда требуется аварийно остановить работу ДВС. Перекрытие выхлопной трубы надежно это гарантирует.

Система питания бензинового двигателя с впрыском топлива. система распределённого впрыска, состав элементов и работа. преимущества системы впрыска топлива

Прямой впрыск топлива – хорошо или плохо?

Двигатели с непосредственным впрыском (также используется термин «прямой впрыск», или GDI) начали появляться на автомобилях не так давно. Однако технология набирает популярность и все чаще встречается на моторах новых автомобилей. Сегодня мы в общих чертах постараемся ответить, что такое технология непосредственного впрыска и стоит ли ее опасаться?

Для начала стоит отметить, что главной отличительной особенностью технологии является расположение форсунок, которые размещены непосредственно в головке блока цилиндров, соответственно, и впрыск под огромным давлением происходит напрямую в цилиндры, в отличие от давно зарекомендовавшей себя с лучшей стороны системы впрыска горючего во впускной коллектор.

Прямой впрыск впервые был испытан в серийном производстве японским автопроизводителем Mitsubishi. Эксплуатация показала, что среди плюсов главными преимуществами стали экономичность – от 10% до 20%, мощность – плюс 5% и экологичность. Основной минус – форсунки крайне требовательны к качеству топлива.

Стоит также отметить, что схожая система уже долгие десятилетия успешно устанавливается на дизельные двигатели. Однако именно на бензиновых моторах применение технологии было сопряжено с рядом трудностей, которые до сих пор не были окончательно решены.

В видео с YouTube-канала «Savagegeese» объясняется, что такое прямой впрыск и что может пойти не так в ходе эксплуатации автомобиля с данной системой. В дополнение к главным плюсам и минусам в видеоролике также объясняются тонкости профилактического обслуживания системы.  Кроме того, в ролике затрагивается тема систем впрыска во впускные каналы, которые можно в изобилии наблюдать на более старых моторах, а также моторы, которые используют оба метода впрыска горючего. Наглядно используя диаграммы Bosch, ведущий объясняет, как все это работает.

Чтоб узнать все нюансы, предлагаем посмотреть видео ниже (включение перевода субтитров поможет разобраться, если вы не очень хорошо знаете английский). Для тех, кому не слишком интересно смотреть, об основных плюсах и минусах непосредственного впрыска бензина можно прочитать ниже, после видео:

Итак, экологичность и экономичность – благие цели, но вот чем чревато использование современной технологии в вашем автомобиле:

Минусы

1. Очень сложная конструкция.

2. Отсюда вытекает вторая важная проблема. Поскольку молодая бензиновая технология подразумевает внесение серьезных изменений в конструкцию головок цилиндров двигателя, конструкцию самих форсунок и попутное изменение иных деталей мотора, к примеру ТНВД (топливный насос высокого давления), стоимость автомобилей с непосредственным впрыском топлива выше.

3. Производство самих частей системы питания также должно быть крайне точным. Форсунки развивают давление от 50 до 200 атмосфер.

Прибавьте к этому работу форсунки в непосредственной близости со сгораемым топливом и давлением внутри цилиндра и получите необходимость производства очень высокопрочных компонентов.

4. Поскольку сопла форсунок смотрят в камеру сгорания, все продукты сгорания бензина также осаждаются на них, постепенно забивая или выводя форсунку из строя. Это, пожалуй, самый серьезный минус использования конструкции GDI в российских реалиях.

5. Помимо этого необходимо очень тщательно следить за состоянием двигателя. Если в цилиндрах начинает происходить угар масла, продукты его термического распада достаточно быстро выведут из строя форсунку, засорят впускные клапаны, образовав на них несмываемый налет из отложений. Не стоит забывать, что классический впрыск с форсунками, расположенными во впускном коллекторе, хорошо очищает впускные клапаны, омывая их под давлением топливом.

6. Дорогой ремонт и необходимость профилактического обслуживания, которое тоже недешевое.

Помимо этого, в видео также объясняется, что при ненадлежащей эксплуатации на автомобилях с прямым впрыском могут наблюдаться загрязнение клапанов и ухудшение производительности, в особенности на турбированных двигателях.

Плюсы

1. Экологичность.

2. Экономичность (правда, здесь нужно сделать оговорку: реальная экономия бензина доступна в условиях, близких к идеальным) – экономия 5-10%.

3. Немного более высокая мощность.

4. GDI при непосредственном попадании топлива в цилиндр охлаждает головку поршня.

5. Происходит лучшее смешение топливовоздушной смеси в цилиндрах.

6. Меньше детонация.

7. Требуется гораздо меньше топлива, смесь при определенных условиях работы мотора может обедняться до 30:1

8. Процесс работы двигателя точнее контролируется при помощи компьютера.

Какими бывают инжекторы?

От форсунок в решающей степени зависит подача топлива в инжекторном двигателе. Долгое время весьма распространенной была система моновпрыска, при которой через одну форсунку можно осуществлять впрыск во все цилиндры. Определенное время она существовала наряду с многоточечным впрыском.

Эти виды инжекторов развивались по-разному. Моновпрыск не соответствовал Евро-3, быстро устарел и встречается не часто. Сегодня доминирует более совершенная система, с помощью которой осуществляется распределенный впрыск топлива.

Здесь на коллектор впуска цилиндра ставится отдельная форсунка или посредством нее топливная смесь попадает непосредственно в камеру сгорания. Распределенный впрыск топливной смеси может быть:

  • Одновременным;
  • Попарно-параллельным;
  • Фазированным или последовательным.

Особого внимания требуют машины, на которые ставятся несовершенные инжекторные системы подачи топлива. «Газель» является одним из примеров тому. Замена карбюраторного двигателя на инжекторный порой не уменьшала большой расход топлива.

Продолжительность впрыска и кривая интенсивности подачи (впрыска)

Термин «интенсивность подачи» описывает кривую характеристику количества впрыснутого в камеру сгорания топлива как функцию угла поворота коленчатого или кулачкового вала (соответственно углы поворота коленчатого или кулачкового вала).

Одним из главных параметров, влияющих на кривую интенсивности подачи, является продолжительность впрыска. Она измеряется в углах поворота коленчатого или кулачкового вала или в миллисекундах и является периодом, в течение которого открыта форсунка и топливо впрыскивается в камеру сгорания, На рисунке показано, как подача количества впрыскиваемого топлива начинается с помощью кулачкового вала насоса и как топливо впрыскивается из форсунки (как функция угла поворота кулачкового вала). Можно видеть, что характеристика давления и кривая интенсивности подачи сильно изменяются между элементом насоса и форсункой, и что на них влияют детали, которые определяют впрыск (кулачок, элемент насоса, нагнетательный клапан, топливопровод (магистраль подачи) и форсунка).

Различные системы дизельных двигателей требуют различной продолжительности впрыска в каждом из случаев. Двигатели с непосредственным впрыском требуют примерно 25 — 30° поворота коленчатого вала при определенном числе оборотов, а двигатели с предкамерой — угла поворота коленчатого вала в 35 — 40°. Продолжительность впрыска при 30°- повороте коленчатого вала, соответствующем повороту на 15° кулачкового вала, означает продолжительность впрыска в 1,25 миллисекунд для числа оборотов ТНВД, равному 2000 об/мин.

Для поддержания расхода топлива и выбросов серы на низком уровне, продолжительность впрыска должна быть определена как функция рабочей точки и зависит от начала впрыска. При начале впрыска должно протекать лишь малое количество топлива, тогда как в конце требуется большое количество топлива. Форсунка затем должна закрыться как можно быстрее. Такая кривая интенсивности подачи приведет к медленному повышению давления сжатия. Сгорание, таким образом, будет «мягким». В двигателях с непосредственным впрыском шум от сгорания заметно меньшается, если малая часть топлива, впрыснутого в камеру сгорания, мелко распылена перед основным впрыском.

Такой метод впрыска остается очень дорогим. В двигателях с разделенной камерой сгорания (с предкамерой или вихревой камерой) используются игольчатые дросселирующие форсунки. Эти форсунки образуют одну струю топлива и определяют кривую интенсивности подачи. Форсунки управляют поперечным сечением выхода как функцией хода клапана впрыска (нагнетательного клапана).

Вторичный впрыск (или так называемое «капание») особенно нежелателен и происходит из-за быстрого повторного открывания форсунки после ее закрывания, и она впрыскивает плохо подготовленное топливо позже в процессе сгорания. Эго топливо сгорает не полностью или вообще не сгорает и выходит через выхлопные газы как несгоревшие углеводороды.

Быстрозакрывающиеся форсунки предотвращают такое «капание». «Мертвый объем» в нижней части у седла форсунки производит эффект, подобный «капанью». Пары топлива, накапливающиеся в этом объеме, выходят в камеру сгорания после окончания сгорания и также поступают в выхлопные газы, где увеличивают выбросы несгоревших углеводородов. Наименьший «мертвый объем» получается у форсунок с седлом с отверстиями.

Достоинства

Инжекторы имеют достаточно много плюсов

  1. Экономия.

За счет дозированной подачи топлива уменьшается его расход. Даже в системах первых серий автомобилей, расход топлива в сравнении с карбюраторными уменьшается в среднем на 30— 40%. В современном мире разница увеличивается до двух раз у автомобилей схожей массы и рабочего объема.

  1. Повышение мощности двигателя.

Происходит особенно сильно на низких оборотах. Общее повышение составляет 7— 10% за счет более качественного наполнения цилиндров и более оптимального угла опережения зажигания.

  1. Экологичность.

Благодаря появлению датчиков по параметрам выхлопов, контролируется снижение токсичности.

  1. Упрощение и автоматизация запуска двигателя.
  2. Повышение динамических свойств автомобиля.

Возможности управления двигателем расширяются за счет моментальной реакции системы впрыскивания на каждую изменившуюся нагрузку.

  1. Независимость от погодных условий.

Как известно, карбюратор зависит от уровня атмосферного давления (например, в горах), что совершенно отсутствует у инжектора. В том числе под сильным наклоном влияния на работу инжектора не ощущается, что нельзя сказать о карбюраторе (при повороте 15 градусов могут появиться перебои в работе).

  1. Отсутствие необходимости в периодическом обслуживании.

Удобство инжекторной подаче топлива состоит в том, что имеются достаточно много возможностей для настройки параметров собственноручно, владельцем транспорта. По этой причине, единственное, что может потребоваться – это замена элементов, вышедших из строя.

  1. Повышенная защита от угона.

Блок электрических систем двигателем настроен так, что подача топливной смеси в мотор не будет осуществляться без полученного позволения от иммобилайзера.

  1. Нет сбора горючей смеси в выпускном тракте.Нет опасности попадания пламени во впускной тракт и последующего его возгорания при некорректной работе системы зажигания (звук, похожий на хлопки, а в дальнейшем пожар или нарушение систем питания). Благодаря тому, что в инжекторах горючее поступает лишь в момент открывания форсунки нужного цилиндра, топливо не может накопиться в каллекторе.
  2. Способность изменить высоту капота. В результате того, что система впрыска располагается не поверх двигателем, а по его бокам, появляется возможность понижения уровня капота, чего не скажешь о карбюраторной системе.

Системы питания с впрыском бензина

Понятие об инжекторных двигателях

Инжекторными называются двигатели с искровым зажиганием топливной смеси, в которых в качестве топлива используют бензин, а процесс смесеобразования происходит с помощью форсунки или форсунок, впрыскивающих топливо под давлением во впускной трубопровод или в цилиндр двигателя.

Впрыск топлива вместо использования процесса карбюрации позволил получить ряд определенных выгод, поэтому в последние годы все системы питания, использующие впрыск все больше вытесняют карбюраторные системы питания двигателей, особенно на легковых автомобилях.

Широкому применению систем впрыска топлива на грузовых автомобилях в настоящее время препятствуют такие их недостатки, как повышенная сложность обслуживания и дороговизна используемых приборов и узлов. Однако, с учетом несомненных преимуществ, позволяющих получить ощутимую долгосрочную выгоду, можно предположить, что и на грузовом автотранспорте, особенно малой и средней грузоподъемности, системы впрыска бензина найдут широкое применение в ближайшие годы. На грузовых автомобилях повышенной грузоподъемности и автобусах достойной конкуренции дизельным двигателям пока нет.

***

Достоинства и недостатки систем впрыска топлива

Несомненным преимуществом систем впрыскивания топлива по сравнению с карбюраторными системами питания являются следующие:

  • отсутствие устройств, создающих сопротивление потоку воздуха на впускном трубопроводе (карбюратора) и вследствие этого более высокий коэффициент наполнения цилиндров, что обеспечивает получение более высокой «литровой» мощности;
  • возможность использования большего перекрытия клапанов, когда открыты одновременно впускной и выпускной клапаны, что улучшает процесс продувки камеры сгорания чистым воздухом, а не горючей смесью;
  • более точное дозирование количества топлива, необходимого для работы двигателя на различных режимах его работы;
  • снижение температуры стенок цилиндров, днища поршней и выпускных клапанов из-за лучшей продувки и более равномерного состава горючей смеси, что позволяет без опасности детонации поднять степень сжатия смеси в цилиндре на 2…3 единицы;
  • снижение количества оксидов азота при сгорании топлива, т. е. снижение токсичности отработавших газов;
  • улучшение смазывания зеркала цилиндров двигателя и, как следствие, снижение уровня механических потерь на трение.

Таким образом, благодаря перечисленным достоинствам системы питания с впрыском топлива позволяют обеспечить по сравнению с карбюраторной системой (при прочих равных условиях) более высокую мощность двигателя, улучшенную экономичность, снижение выбросов вредных веществ в атмосферу и повышение степени сжатия, а также повысить ресурс двигателя.

Особенно ценным качеством бензиновых систем питания, использующих впрыск, является возможность объединить управление систем питания и зажигания посредством единого управляющего центра (компьютера), что открывает широкие динамические и экономические перспективы для инжекторных двигателей, а также возможность существенной автоматизации многих процессов в их работе.

Не лишены системы впрыска воздуха и недостатков:

  • относительно высокая стоимость;
  • сложность технического обслуживания, требующая специального оборудования и высокой квалификации обслуживающего персонала;
  • повышенные требования к качеству и очистке бензина.

***

Учебные дисциплины
  • Инженерная графика
  • МДК.01.01. «Устройство автомобилей»
  •       Общее устройство автомобиля
  •       Автомобильный двигатель
  •       Трансмиссия автомобиля
  •       Рулевое управление
  •       Тормозная система
  •       Подвеска
  •       Колеса
  •       Кузов
  •       Электрооборудование автомобиля
  •       Основы теории автомобиля
  •       Основы технической диагностики
  • Основы гидравлики и теплотехники
  • Метрология и стандартизация
  • Сельскохозяйственные машины
  • Основы агрономии
  • Перевозка опасных грузов
  • Материаловедение
  • Менеджмент
  • Техническая механика
  • Советы дипломнику
Олимпиады и тесты
  • «Инженерная графика»
  • «Техническая механика»
  • «Двигатель и его системы»
  • «Шасси автомобиля»
  • «Электрооборудование автомобиля»

Преимущества и недостатки системы распределенной подачи ТС

Подобный тип системы топливной подачи имеет некоторые преимущества и недостатки. Наиболее значимые из них мы отдельно выделим.

  • долговечность и надежность;
  • высокая экономичность использования топлива;
  • низкая токсичность отработанных газов бензиновых ДВС;
  • низкая вероятность появления сбоев в работе системы в условиях экстремального вождения (например, при преодолении крутых спусков и подъемов, при езде в дождь или гололед).
  • сложная и дорогостоящая конструкция, оснащенная чувствительной системой электронного управления;
  • высокая стоимость ремонта и замены основных электронных элементов системы;
  • особенность конструкции требует проведения ремонтных и профилактических работ только высококвалифицированными специалистами.

Система датчиков инжекторных двигателей

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

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

Типичные неисправности инжекторных двигателей. Практические советы

Современные автомобили с системами впрыска, мощным и экономичным двигателем хороши в дальних поездках. Но именно там, вдалеке от «продвинутых» СТО и квалифицированных специалистов, тревожный сигнал «Check Engine» (Check Engine — лампочка на щитке приборов говорящая о том что ЭБУ(электронный блок управления) обнаружил проблемы в системе управления двигателем), особенно пугает путешественников. Одни ударяются в панику и, боясь необратимых последствий, достают из багажника трос. Другие, напротив, хладнокровны: раз мотор работает, значит, лампа «просто ошиблась» и «сама погаснет» — можно ехать в прежнем темпе.

Умение распознавать симптомы типичных впрысковых недугов, представлять, чем грозит горящая желтая лампа, поможет сохранить нервы, деньги, время и мотор. Если двигатель исправен, сигнал «Check Engine» должен погаснуть через 0,6 секунды после пуска — этого хватает на то, чтобы система самодиагностики убедилась: все в порядке. Если все же лампочка продолжает гореть, то есть место присутствие неисправности, которую возможно выявить с помощью специального мотор-тестера на СТО или своими силами. Что касается “своими силами” – это поверхностная диагностика, которая может дать примерное определение неисправности, причина этому – отсутствие специальных измерительных приборов и параметров компонентов системы впрыска. Но в дороге, в отсутствии СТО, это может помочь Вам и придать уверенность, что машина все-таки доедит до назначенного пункта.

Система питания топливом инжекторного двигателя ВАЗ-21214 Нива

Функциональное назначение системы питания топливом инжекторного двигателя ВАЗ-21214 на автомобиле Лада 4х4, это обеспечение подачи необходимого количества топлива в двигатель на всех рабочих режимах. Инжекторный двигатель ВАЗ-21214 оборудован электронной системой управления двигателем с распределенным впрыском топлива.

Система питания топливом инжекторного двигателя ВАЗ-21214 на Лада 4х4, устройство, конструкция, принцип действия, схемы, наименования и каталожные номера деталей.

В состав системы питания топливом инжекторного двигателя ВАЗ-21214 входят элементы следующих систем:

Системы подачи топлива, включающей в себя:

— Топливный бак.
— Электробензонасос.
— Трубопроводы и шланги.
— Топливную рампу с форсунками и регулятором давления топлива.
— Фильтр тонкой очистки топлива.

Системы воздухоподачи, состоящей из:

— Воздушного фильтра.
— Воздухоподающего патрубка.
— Дроссельного узла.

Системы улавливания паров топлива, в которую входят:

— Адсорбер.
— Соединительные трубопроводы.

Схема системы питания топливом инжекторного двигателя ВАЗ-21214 на автомобиле Лада 4х4.

В системе распределенного впрыска топлива функции смесеобразования и дозирования подачи топливовоздушной смеси в цилиндры двигателя разделены. Форсунки осуществляют дозированный впрыск топлива во впускную трубу, а необходимое в каждый момент работы двигателя количество воздуха подается системой, состоящей из дроссельного узла и регулятора холостого хода.

Такой способ управления дает возможность обеспечивать оптимальный состав горючей смеси в каждый конкретный момент работы двигателя, что позволяет получить максимальную мощность при минимально возможном расходе топлива и низкой токсичности отработавших газов. Управляет системой впрыска топлива и системой зажигания электронный блок управления двигателем. Непрерывно контролирующий с помощью соответствующих датчиков:

— Нагрузку и тепловое состояние двигателя.
— Скорость движения автомобиля.
— Оптимальность процесса сгорания в цилиндрах двигателя.

Работа системы распределенного впрыска топлива инжекторного двигателя ВАЗ-21214 на автомобиле Лада 4х4.

Особенности конструкции системы питания топливом инжекторного двигателя ВАЗ-21214-30 Евро-3 и ВАЗ-21214 Евро-2.

В 2009 году на автомобили Лада 4х4 начали устанавливать несколько измененные системы питания, выпуска отработавших газов, улавливания паров топлива, удовлетворяющие требованиям норм токсичности Евро-3. Модернизированный двигатель получил обозначение ВАЗ-21214-30.

Система питания топливом инжекторного двигателя ВАЗ-21214-30 Евро-3 конструктивно аналогична системе питания двигателя ВАЗ-21214 Евро-2, но отличается измененной компоновкой некоторых элементов и модернизированными креплениями топливных шлангов.

Топливный бак системы питания топливом инжекторного двигателя ВАЗ-21214.

Топливный бак состоит из двух стальных штампованных частей, сваренных между собой. Установлен в углублении пола под задним сиденьем. Бак прикреплен к кузову болтами и закрыт сверху металлической крышкой.

Наливная труба соединена с баком двумя бензостойкими резиновыми шлангами. Толстый шланг служит для заливки топлива. Тонкий — для отвода воздуха, вытесняемого из бака при его заправке топливом. Шланги закреплены хомутами. В пробку заливной горловины встроены впускной и выпускной клапаны. Они предотвращают деформацию бака при изменении давления внутри него.

В верхней части топливного бака установлен электрический топливный насос, объединенный с датчиком уровня топлива. Из насоса топливо подается в топливный фильтр, установленный в моторном отсеке. И оттуда поступает в топливную рампу двигателя, закрепленную на впускной трубе двигателя. Из топливной рампы топливо впрыскивается форсунками во впускную трубу. Излишки топлива через регулятор давления топлива, установленный на заднем конце топливной рампы, сливаются в топливный бак.

Наименования, каталожные номера и применяемость деталей топливного бака автомобиля ВАЗ-21214-20 Лада 4х4.

Наименования, каталожные номера и применяемость деталей топливных трубопроводов автомобиля ВАЗ-21214-20 Лада 4х4.

Топливный модуль.

Установлен в топливном баке. Включает в себя электрический топливный насос и датчик указателя уровня топлива. Для грубой очистки топлива на входе модуля имеется сетчатый фильтр, защищающий подшипниковые узлы и коллектор насоса от абразивных частиц, содержащихся в топливе. Для доступа к топливному модулю под подушкой заднего сиденья необходимо снять крышку отсека топливного бака. Уровень топлива в баке определяется с помощью датчика указателя уровня топлива, закрепленного на топливном модуле.

Топливный насос системы питания топливом инжекторного двигателя ВАЗ-21214.

Погружной, с электроприводом, двухступенчатый, роторного типа. Насос обеспечивает подачу топлива и установлен в топливном модуле. Это снижает возможность образования паровых пробок, так как топливо подается под давлением, а не под действием разрежения. Насос включается с помощью реле по команде контроллера системы управления двигателем (при включенном зажигании).

От топливного насоса по шлангам и трубопроводам топливо подается под давлением более 284 кПа через топливный фильтр, расположенный под днищем автомобиля, к топливной рампе. Топливо, проходя через насос во время его работы, смазывает и охлаждает его.

Топливный фильтр тонкой очистки системы питания топливом инжекторного двигателя ВАЗ-21214.

Встроен в подающую магистраль между электробензонасосом и топливной рампой и установлен в моторном отсеке на левом переднем брызговике под запасным колесом. Фильтр не разборный, со стальным корпусом и бумажным фильтрующим элементом. На корпус фильтра нанесена стрелка, которая должна совпадать с направлением движения топлива.

Топливная рампа форсунок.

Представляет собой полую планку с установленными на ней форсунками и регулятором давления топлива. Рампа форсунок закреплена на впускной трубе двумя винтами. На заднем конце рампы находится клапан для контроля давления топлива, закрытый резьбовой пробкой, и регулятор давления.

Последний изменяет давление в топливной рампе в пределах от 3,0 до 3,2 бар (3,0-3,2 кгс/см2) в зависимости от разрежения в ресивере, поддерживая постоянный перепад давления между ними. Это необходимо для точного дозирования топлива форсунками. Топливо под давлением подается во внутреннюю полость рампы, а оттуда через форсунки во впускную трубу.

Наименования, каталожные номера и применяемость деталей топливной рампы, форсунок и регулятора давления автомобиля ВАЗ-21214-20 и ВАЗ-2131-41 Лада 4х4.

Топливная электромагнитная форсунка.

Форсунка представляет собой электромеханический клапан, в котором игла запорного клапана прижата к седлу пружиной. На выходе форсунки выполнен распылитель, через который топливо впрыскивается во впускные каналы. Управляет работой форсунок контроллер.

При подаче электрического импульса от блока управления на обмотку электромагнита игла поднимается и открывает отверстие распылителя. Через которое топливо подается во впускную трубу двигателя. Количество топлива, впрыскиваемое форсункой, зависит от длительности электрическою импульса.

Форсунки уплотняются в рампе и впускной трубе резиновыми кольцами и фиксируются на рампе металлическими скобами. При обрыве или замыкании обмотки форсунку следует заменить. Если форсунки засорились, их можно промыть без демонтажа на специальном стенде СТО.

Регулятор давления топлива.

Установлен на топливной рампе и предназначен для поддержания постоянного перепада давления между давлением воздуха во впускной трубе и давлением топлива в рампе. Регулятор состоит из клапана с диафрагмой, поджатого пружиной к седлу в корпусе регулятора. На работающем двигателе регулятор поддерживает давление в рампе форсунок в пределах 284-325 кПа.

Под действием пружины клапан закрыт. Диафрагма делит полость регулятора на две изолированные камеры, топливную и воздушную. Воздушная соединена вакуумным шлангом с ресивером, а топливная — непосредственно с полостью рампы. При работе двигателя разрежение, преодолевая сопротивление пружины, стремится втянуть диафрагму и открыть клапан.

С другой стороны на диафрагму давит топливо, также сжимая пружину. В результате клапан открывается, перепуская некоторое количество топлива через сливной трубопровод обратно в бак. При нажатии на педаль газа, дроссельный узел открывает заслонку. Разрежение за дроссельной заслонкой уменьшается, диафрагма под действием пружины прикрывает клапан и давление топлива возрастает.

Если же дроссельная заслонка закрыта, разрежение за ней максимально, диафрагма сильнее оттягивает клапан. Давление топлива снижается. Перепад давлений, задаваемый жесткостью пружины и размерами отверстия клапана, регулировке не подлежит. Регулятор давления не разборный, при выходе из строя его заменяют.

Воздушный фильтр системы питания топливом инжекторного двигателя ВАЗ-21214.

Воздух подводится к дроссельному узлу двигателя через воздухозаборник, воздушный фильтр и гофрированный резиновый рукав. Воздушный фильтр установлен в правой части моторного отсека на трех резиновых опорах. Фильтрующий элемент бумажный, плоский, с большой площадью фильтрующей поверхности. Фильтр соединен с дроссельным узлом воздухоподводящим патрубком. Между патрубком и фильтром установлен датчик массового расхода воздуха.

Наименования, каталожные номера и применяемость деталей воздушного фильтра автомобиля ВАЗ-21214-20 и ВАЗ-2131-41 Лада 4х4.

Наименования, каталожные номера и применяемость деталей системы подачи воздуха автомобиля ВАЗ-21214-20 и ВАЗ-2131-41 Лада 4х4.

Дроссельный узел.

Закреплен на впускном коллекторе. Представляет собой корпус дроссельной заслонки (с выполненными в нем каналами), на котором установлен блок управления дроссельной заслонкой. В данной конструкции отсутствует механическая связь педали «газа» и дроссельной заслонки. Заслонка открывается на требуемый угол по сигналу контроллера, который в свою очередь получает входной сигнал от датчика положения педали «газа».

Дроссельный узел дозирует количество воздуха, поступающего во впускную трубу. В проточной части дроссельного патрубка (перед дроссельной заслонкой и за ней) находятся отверстия отбора разрежения. Необходимые для работы системы вентиляции картера и адсорбера системы улавливания паров бензина.

Наименования, каталожные номера и применяемость деталей дроссельного патрубка автомобиля ВАЗ-21214-20 и ВАЗ-2131-41 Лада 4х4.

Регулятор холостого хода.

Регулирует частоту вращения коленчатого вала на режиме холостого хода. Управляя количеством подаваемого воздуха в обход закрытой дроссельной заслонки. Он состоит из двухполюсного шагового электродвигателя и соединенного с ним конусного клапана. Клапан выдвигается или убирается по сигналам контроллера.

Когда игла регулятора полностью выдвинута (что соответствует 0 шагов), клапан полностью перекрывает проход воздуха. Когда игла задвигается, то обеспечивается расход воздуха, пропорциональный количеству шагов отхода иглы от седла.

Похожие статьи:

  • Антикоры Dinitrol ML и Dinitrol 482, применение для антикоррозийной обработки днища, рамы и арок автомобиля, характеристики, свойства и недостатки, способ нанесения.
  • Как правильно прикурить автомобиль от аккумулятора другого автомобиля, схема соединения проводов для пуска двигателя автомобиля с разряженным аккумулятором.
  • Проверка работоспособности автомобильного аккумулятора, плотность электролита, измерение ЭДС, проверка разрядом на нагрузочную вилку-пробник.
  • Покупка нового автомобильного аккумулятора, критерии выбора, можно ли покупать аккумуляторную батарею большей емкости, чем штатная.
  • Как обнаружить дефекты автомобильного аккумулятора, режимы тестирования, приборы для ухода за автомобильным аккумулятором во время эксплуатации.
  • Дефекты от нарушения условий эксплуатации автомобильного аккумулятора, причины глубокого разряда и потери работоспособности автомобильного аккумулятора.

Система впрыска топлива для бензиновых двигателей с воспламенением от сжатия с оппозитными поршнями (OP-GCI)

Образец цитирования: Селлнау, М., Хойер, К., Пето, Дж., Кахраман, Э. и др., «Система впрыска топлива для бензиновых двигателей с воспламенением от сжатия (OP-GCI) с оппозитными поршнями», Технический документ SAE 2019-01-0287, 2019, https://doi.org/10.4271/2019-01-0287.
Скачать ссылку

Автор(ы): Марк Селлнау, Кевин Хойер, Жан Эрве Пето, Эрол Кахраман, Гийом Мейссонье, Родриго Зермено, Донован Куимби, Кларк Клайза, Фабьен Редон

Филиал: ранее Delphi Technologies Inc., Ахатес Пауэр Инк.

Страницы: 15

Событие: Опыт Всемирного конгресса WCX SAE

ISSN: 0148-7191

Электронный ISSN: 2688-3627

IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте март 2022 г. Выполняется публикация…

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.


IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 4 (апрель 2022 г.) из различных инженерных и технологических дисциплин, а также научных дисциплин..

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.


IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 4 (апрель 2022 г.) из различных инженерных и технологических дисциплин, а также научных дисциплин..

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.


IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 4 (апрель 2022 г.) из различных инженерных и технологических дисциплин, а также научных дисциплин..

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.


IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 4 (апрель 2022 г.) из различных инженерных и технологических дисциплин, а также научных дисциплин..

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.


IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 4 (апрель 2022 г.) из различных инженерных и технологических дисциплин, а также научных дисциплин..

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.


IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 4 (апрель 2022 г.) из различных инженерных и технологических дисциплин, а также научных дисциплин..

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.


IRJET приглашает к публикации том 9, выпуск 4 (апрель 2022 г.) из различных инженерных и технологических дисциплин, а также научных дисциплин..

Browse Papers


IRJET Получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.


Как совершенствовались системы впрыска топлива с годами

Экономия топлива по-прежнему является важным стимулом для производителей автомобилей, поскольку они стремятся соответствовать строгим корпоративным стандартам средней экономии топлива (CAFE), которые мы обсуждали в предыдущих статьях.В этом посте мы рассмотрим краткую историю подачи топлива в двигатель и рассмотрим новую технологию прямого впрыска бензина (GDI), также называемую прямым впрыском топлива (DFI), по сравнению с многоточечным (или многоточечным) подачей топлива. впрыск (MPFI).

Когда автомобили с бензиновым двигателем были впервые изготовлены, карбюратор использовался для смешивания небольшого количества топлива (около 10 миллиграммов) с нужным количеством воздуха перед отправкой смеси в цикл сгорания двигателя. Этот процесс не всегда был последовательным, поскольку автомобили могли работать на слишком богатой смеси (дымить, легко глохнуть, и двигатель заливал) или на слишком обедненной смеси (не иметь достаточной взрывной мощности, чтобы вообще работать с потенциальным повреждением двигателя).Это было не очень экономично или экологично.

В связи с постоянно совершенствующимися технологиями автомобилей карбюраторы были сняты с производства в конце 80-х годов и заменены системами впрыска топлива. Первым, кто получил широкое распространение, был впрыск в корпус дроссельной заслонки (TBI). Это также называлось одноточечным впрыском. Из-за прогресса и различных проблем производители вместо этого отдали предпочтение системам многоточечного впрыска топлива.

В системах

MPFI используются отдельные порты форсунок для распыления топлива в каждый цилиндр.Есть впрыск через центральный порт, который, по мнению некоторых, выглядит как инжектор-паук. Эта система выпускает топливо одновременно во все клапаны, что означает, что в некоторых цилиндрах топливо успевает сконденсироваться и не воспламеняется так быстро. Они обновили эту систему последовательным впрыском топлива, что решило эту проблему, и сегодня это самая распространенная система измерения топлива в автомобилях с газовым двигателем.

Система непосредственного впрыска бензина (GDI) представляет собой более совершенную версию многоточечной системы, которая существует с 1925 года (изобретена шведским инженером Йонасом Хессельманом).Отличие этой системы от MPFI заключается в том, что вместо использования впускного отверстия для подачи топлива GDI впрыскивает топливо непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра. Этот тип системы обеспечивает более чистые выбросы, повышенную экономию топлива и больше энергии в двигателе. Несмотря на то, что все это звучит великолепно, это происходит по премиальной цене.

Автомобили, работающие на системе MPFI, как правило, будут стоить меньше, чем автомобили с более новой технологией GDI. Это связано с тем, что более новые системы более дороги в производстве из-за всех других необходимых компонентов, которые необходимы системе для функционирования.Системы GDI нуждаются в специально разработанных каталитических нейтрализаторах для обработки выбросов после рециркуляции выхлопных газов, но они по-прежнему склонны к накоплению углерода, который, как известно, ломается и вызывает дальнейшие проблемы.

Топливные насосы высокого давления также являются ранней точкой отказа в автомобилях с GDI, обычно из-за того, что насос низкого давления не работает должным образом. Более прочные форсунки также необходимы из-за чрезмерного воздействия тепла и давления в камере сгорания. Обычные топливные форсунки распыляют бензин при давлении от 40 до 60 фунтов на квадратный дюйм (PSI), но прямые форсунки должны распылять топливо при давлении более 2000 PSI.При возникновении проблем требуется профессиональный уровень обслуживания для диагностики исходной проблемы, чтобы ремонт был успешным. Это одна из причин, почему эти автомобили не только стоят дороже, но и дороже в обслуживании и ремонте.

По мере развития технологий производство автомобилей с GDI должно стать проще и доступнее. На данный момент, независимо от того, на чем вы ездите, Kwik Kar может позаботиться о том, чтобы ваша топливная система оставалась в хорошем рабочем состоянии. Если у вас есть вопросы о вашей системе впрыска топлива, очистителях топлива или о чем-то еще, касающемся вашего автомобиля, зайдите и задайте их.У нас есть ответы, которые помогут вам как в дороге, так и вне ее!

типов систем впрыска топлива в бензиновых двигателях — AutoReportNG

Впрыск топлива — это введение топлива в двигатель внутреннего сгорания, чаще всего в автомобильные двигатели, с помощью форсунки.

Все дизельные двигатели по своей конструкции используют впрыск топлива. Бензиновые двигатели могут использовать прямой впрыск бензина, когда топливо подается непосредственно в камеру сгорания, или непрямой впрыск, когда топливо смешивается с воздухом перед тактом впуска.

В бензиновых двигателях впрыск топлива заменил карбюраторы с 1980-х годов. Основное различие между карбюратором и впрыском топлива заключается в том, что впрыск топлива распыляет топливо через небольшую форсунку под высоким давлением, в то время как карбюратор использует всасывание, создаваемое всасываемым воздухом, ускоряемым через трубку Вентури, для всасывания топлива в воздушный поток.

Ниже приведены типы систем впрыска топлива, которые обычно используются в бензиновых двигателях.

1- Система карбюратора

Это устройство, обычно называемое карбюратором, представляет собой устройство для смешивания воздуха с топливом перед подачей смеси в двигатель внутреннего сгорания, и его принцип работы основан на затуманивании частиц воздуха через швы, затем с воздухом из смешанной внешней среды.

2- Бабочка впрыска (ТБИ)

По старым системам она появлялась сразу после карбюратора и использовалась автоматом в одном месте, как и карбюратор.

3- EFI (полный электронный впрыск)

Электронная система впрыска топлива. Топливо впрыскивается электронным насосом, который управляет подачей воздуха в цилиндр путем всасывания, так что топливо вводится косвенно.

4- FSI (послойный впрыск топлива)

Уплотнитель обычной системы впрыска топлива.Каждый цилиндр имел два распылителя в коллекторе и один встроен непосредственно в головку.

5- (MPI) Распределенный впрыск топлива

Система многоточечного впрыска топлива. Топливо впрыскивается с перерывами, и все они распыляются одновременно, и для каждого цилиндра используется один распылитель.

6- GDI (прямой впрыск)

Сжатый воздух в самом цилиндре обрабатывается так же, как и в дизельном двигателе, в котором распылитель распыляет топливо непосредственно на поверхность поршня, а электронный спринклер расположен над цилиндром и сбоку от клапанов и свечи зажигания, оставив свое старое место в коллекторе.

Бензиновые двигатели с турбонаддувом и непосредственным впрыском (GDI)

Нормы выбросов BS6 стали огромным шагом вперед в направлении более чистой окружающей среды. Не только Индия, но и каждая страна мира движется к ужесточению законов о выбросах. Это связано с тем, что все становятся экологически сознательными, а глобальное потепление часто вызывает различные бедствия по всему миру. Время действовать сейчас, пока не стало слишком поздно.

Читайте также: Уменьшение размеров и турбонаддув – новая норма!

Следуя этому принципу, автомобильная промышленность должна была придумать различные новые технологии, чтобы автомобили производили как можно меньше загрязняющих веществ.Особенно после введения норм BS6 многим автопроизводителям просто пришлось отказаться от дизельных двигателей. Это связано с тем, что было очень дорого модернизировать дизельный двигатель, чтобы он соответствовал требованиям по выбросам. С появлением гибридов и электромобилей многие компании по всему миру прекратили выпуск дизельных силовых агрегатов из своих модельных рядов. Они считают, что лучше инвестировать в то, что ориентировано на будущее, например, в гибридизацию и электрификацию.

Одним из способов соблюдения требований по выбросам является внедрение эффективной системы впрыска топлива.Поскольку топливо влияет на все аспекты работы двигателя внутреннего сгорания, например, на мощность, крутящий момент, выбросы, управление теплом, синхронизацию сгорания, детонацию и т. д. Основной принцип работы двигателя внутреннего сгорания заключается в смешивании топлива с воздухом для обеспечения сгорания эта смесь для производства энергии. Это то, что по существу продвигает автомобили вперед. Суть в том, чтобы контролировать количество топлива, впрыскиваемого в двигатель, а также массу воздуха, поступающего в цилиндр. Это соотношение определяет, сколько выбросов будет выбрасывать транспортное средство или сколько энергии будет производить транспортное средство.

Читайте также: Дисковые и барабанные тормоза – сравнение!

Рассмотрим два основных типа систем впрыска топлива, используемых сегодня в автомобилях.

Система впрыска топлива через порт

Система впрыска топлива через порт относится к системе, в которой топливо впрыскивается во впускной коллектор двигателя. Топливо тщательно смешивается с воздухом, потому что времени много. Во время такта впуска и сжатия поршня топливо очень хорошо смешивается с воздухом. Качество сгорания определяет количество энергии и выбросов, которые будет производить двигатель.В этой системе используются топливные форсунки, которые распыляют топливо во впускном коллекторе.

Преимущества и недостатки впрыска топлива через порт

  • Существует точный контроль количества воздуха и топлива для достижения желаемого соотношения воздушно-топливной смеси. Это необходимо для получения желаемых результатов от двигателя. Например, если выходная мощность является вашим приоритетом, вы можете распылить немного больше топлива (богатая смесь с большим количеством топлива и меньшим количеством воздуха). Если, однако, вас больше всего заботит эффективность, то вы можете приготовить обедненную воздушно-топливную смесь (больше воздуха, чем топлива).
  • Поскольку топливо впрыскивается перед впускным клапаном, это помогает поддерживать его в чистоте. Это происходит из-за присадок, присутствующих в топливе.
  • Благодаря длительному перемешиванию топливно-воздушной смеси сгорание чистое с меньшим загрязнением.
  • Стоимость и техническое обслуживание являются простыми и недорогими по сравнению с системой прямого впрыска топлива.
  • Одним из основных недостатков является отложение некоторого количества топлива на стенках впускного коллектора. Это может привести к неточностям в достижении желаемого соотношения воздух-топливо.

Читайте также: Hyundai представляет первую в мире технологию CVVD в своем двигателе Smart Stream G 1.6 T-GDi!

Система прямого впрыска топлива

Наиболее эффективной системой, используемой в современных двигателях, является система прямого впрыска топлива. Мы говорим здесь, в частности, о бензиновых двигателях, потому что дизельные двигатели используют эту технику уже давно. Как следует из названия, топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр сгорания. Время смешивания этого топлива с воздухом очень мало.Поэтому форсунки способны распылять топливо под давлением до 350 бар! Это необходимо, потому что при таких высоких давлениях размер частиц топлива мелкий и тонкий, что позволяет им очень быстро смешиваться с воздухом. Кроме того, радиус распыления широкий.

Также читайте: Стойки МакФерсона, двойные поперечные рычаги и листовые рессоры — типы систем подвески!

Преимущества и недостатки прямого впрыска топлива

  • Количество топлива, поступающего в цилиндр, можно контролировать полностью и даже с большей точностью, чем при распределенном впрыске.
  • Повышает КПД двигателей из-за тонко сконденсированных частиц топлива.
  • Поскольку топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, оно имеет охлаждающий эффект. Таким образом, степень сжатия можно увеличивать, не опасаясь детонации, типичной для бензинового двигателя.
  • К недостаткам относится дорогая установка. Это связано с тем, что для работы под высоким давлением требуются компоненты, стабильные при высоких давлениях. Эти, как правило, дороже.
  • Процесса очистки, как и в случае с впрыском топлива во впускной коллектор, там нет.Следовательно, на клапанах можно обнаружить нагар.

Бензиновые двигатели с непосредственным впрыском в Индии

В последнее время многие автопроизводители используют бензиновые двигатели с непосредственным впрыском и турбонаддувом. Сюда входят Hyundai и Kia Motors с их прозвищем GDi. Встречается в i20, Grand i10 Nios, Venue, Sonet. Эти двигатели развивают большую мощность и крутящий момент по сравнению с их безнаддувными аналогами. У Volkswagen есть знаменитый двигатель TSI, который используется в Polo и Vento.Даже выпущенный ранее CBU T-Roc имел более мощный 1,5-литровый бензиновый турбодвигатель мощностью 150 л.с. с технологией непосредственного впрыска.

Помимо этих компаний, Mahindra разработала целое семейство современных двигателей, оснащенных технологией непосредственного впрыска бензина. Mahindra продемонстрировала эти двигатели на выставке Auto Expo 2020. В линейке есть три варианта двигателей: 1,2-литровый 3-цилиндровый, 1,5-литровый 4-цилиндровый и 2,0-литровый 4-цилиндровый бензиновый двигатель с турбонаддувом и непосредственным впрыском.

Читайте также: Почему выбрать правильную шину так важно и просто!

Это ясно указывает направление, в котором движется отрасль.Турбированные бензиновые двигатели с непосредственным впрыском бензина — это путь вперед. Это гарантирует, что двигатели соответствуют нормам выбросов, обеспечивают более высокую эффективность, чем раньше, а также повышают производительность за счет увеличения выходной мощности и крутящего момента. Мы обязательно увидим еще больше таких двигателей в будущем.

Присоединяйтесь к нашему официальному каналу Telegram, чтобы получать последние бесплатные обновления, и следите за нами в Новостях Google здесь.

Впрыск топлива

Топливная рампа соединена с форсунками, которые установлены чуть выше впускного коллектора на четырехцилиндровом двигателе.

Впрыск топлива — это система подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания. Он стал основной системой подачи топлива, используемой в автомобильных бензиновых двигателях, почти полностью заменив карбюраторы в конце 1980-х годов.

Система впрыска топлива разработана и откалибрована специально для типа (типов) топлива, с которым она будет работать. Большинство систем впрыска топлива предназначены для бензиновых или дизельных двигателей. С появлением электронного впрыска топлива (EFI) дизельное и бензиновое оборудование стало похожим.Программируемая прошивка EFI позволяет использовать общее оборудование с разными видами топлива.

Карбюраторы были преобладающим методом измерения топлива в бензиновых двигателях до широкого использования впрыска топлива. Различные системы впрыска существовали с самого начала использования двигателя внутреннего сгорания.

Основное различие между карбюраторами и впрыском топлива заключается в том, что впрыск топлива распыляет топливо, принудительно прокачивая его через небольшое сопло под высоким давлением, в то время как карбюратор полагается на всасывание, создаваемое всасываемым воздухом, проходящим через трубку Вентури, чтобы втянуть топливо в воздушный поток.

Цели

Функциональные задачи систем впрыска топлива могут различаться. Все они разделяют центральную задачу подачи топлива в процесс сгорания, но то, как будет оптимизирована конкретная система, является проектным решением. Есть несколько конкурирующих целей, таких как:

  • выходная мощность
  • топливная экономичность
  • производительность по выбросам
  • возможность использования альтернативных видов топлива
  • надежность
  • управляемость и плавность хода
  • начальная стоимость
  • стоимость обслуживания
  • возможность диагностики
  • диапазон работы в условиях окружающей среды
  • Тюнинг двигателя

Некоторые комбинации этих целей противоречат друг другу, и для единой системы управления двигателем нецелесообразно полностью оптимизировать все критерии одновременно.На практике автомобильные инженеры стремятся наилучшим образом удовлетворить потребности клиентов на конкурентной основе. Современная цифровая электронная система впрыска топлива способна последовательно оптимизировать эти конкурирующие цели гораздо лучше, чем карбюратор. Карбюраторы могут лучше распылять топливо (см. патенты Pogue и Allen Caggiano).

Преимущества

Работа двигателя

Эксплуатационные преимущества для водителя автомобиля с впрыском топлива включают в себя более плавную и надежную реакцию двигателя при быстром переключении дроссельной заслонки, более легкий и надежный запуск двигателя, лучшую работу при экстремально высоких или низких температурах окружающей среды, увеличенные интервалы технического обслуживания и повышенную топливную экономичность.На более базовом уровне впрыск топлива устраняет воздушную заслонку, которая на автомобилях с карбюратором должна работать при запуске двигателя из холодного состояния, а затем регулироваться по мере прогрева двигателя.

Соотношение воздух/топливо в двигателе должно точно контролироваться во всех условиях эксплуатации для достижения желаемых характеристик двигателя, выбросов, управляемости и топливной экономичности. Современные электронные системы впрыска топлива очень точно дозируют топливо и используют замкнутый контур управления количеством впрыска топлива на основе различных сигналов обратной связи от датчика кислорода, датчика массового расхода воздуха (MAF) или датчика абсолютного давления во впускном коллекторе (MAP), дроссельной заслонки. положение (TPS) и по крайней мере один датчик на коленчатом валу и/или распределительном валу (ах) для контроля положения вращения двигателя.Системы впрыска топлива могут быстро реагировать на изменяющиеся входные данные, такие как внезапные движения дроссельной заслонки, и контролировать количество впрыскиваемого топлива в соответствии с динамическими потребностями двигателя в широком диапазоне условий эксплуатации, таких как нагрузка двигателя, температура окружающего воздуха, температура двигателя, октановое число топлива. , и атмосферное давление.

Система многоточечного впрыска топлива обычно подает более точную и равную массу топлива в каждый цилиндр, чем карбюратор, тем самым улучшая распределение между цилиндрами.Выбросы выхлопных газов чище, потому что более точное и точное дозирование топлива снижает концентрацию токсичных побочных продуктов сгорания, выходящих из двигателя, а также потому, что устройства очистки выхлопных газов, такие как каталитический нейтрализатор, могут быть оптимизированы для более эффективной работы, поскольку выхлоп имеет постоянный и предсказуемый состав.

Впрыск топлива обычно повышает эффективность использования топлива двигателем. Благодаря улучшенному распределению топлива от цилиндра к цилиндру требуется меньше топлива для той же выходной мощности.Когда распределение от цилиндра к цилиндру далеко от идеального, как всегда в той или иной степени с карбюраторным или дроссельным впрыском топлива, некоторые цилиндры получают избыточное топливо как побочный эффект обеспечения того, чтобы все цилиндры получали достаточно топлива. Выходная мощность несимметрична по соотношению воздух/топливо; сжигание лишнего топлива в богатых цилиндрах не снижает мощность почти так же быстро, как сжигание слишком малого количества топлива в обедненных цилиндрах. Однако цилиндры с богатой работой нежелательны с точки зрения выбросов выхлопных газов, эффективности использования топлива, износа двигателя и загрязнения моторного масла.Отклонения от идеального распределения воздух/топливо, даже самые незначительные, влияют на выбросы, поскольку не позволяют событиям сгорания происходить при химически идеальном (стехиометрическом) соотношении воздух/топливо. Более серьезные проблемы с распределением в конечном итоге начинают снижать эффективность, а самые серьезные проблемы с распределением в конечном итоге влияют на мощность. Все более плохое распределение воздуха/топлива влияет на выбросы, эффективность и мощность в указанном порядке. Благодаря оптимизации однородности распределения смеси от цилиндра к цилиндру все цилиндры приближаются к своему максимальному потенциалу мощности, а общая выходная мощность двигателя улучшается.

Двигатель с впрыском топлива часто производит больше мощности, чем эквивалентный карбюраторный двигатель. Сам по себе впрыск топлива не обязательно увеличивает максимальную потенциальную мощность двигателя. Увеличенный поток воздуха необходим для сжигания большего количества топлива, что, в свою очередь, высвобождает больше энергии и производит больше мощности. В процессе сгорания химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию независимо от того, подается ли топливо через топливные форсунки или карбюратор. Тем не менее, поток воздуха часто улучшается за счет впрыска топлива, компоненты которого обеспечивают большую свободу проектирования для улучшения пути воздуха в двигатель.Напротив, возможности установки карбюратора ограничены, поскольку он больше, он должен быть тщательно ориентирован по отношению к силе тяжести и должен быть максимально равноудален от каждого из цилиндров двигателя. Эти конструктивные ограничения обычно ухудшают подачу воздуха в двигатель. Кроме того, карбюратор использует ограничительную трубку Вентури для создания локальной разницы давлений воздуха, которая нагнетает топливо в воздушный поток. Однако потери потока, вызванные трубкой Вентури, малы по сравнению с другими потерями потока в системе впуска.В хорошо спроектированной системе впуска карбюратора трубка Вентури не является значительным ограничением потока воздуха.

Экономия топлива во время движения автомобиля накатом, потому что движение автомобиля помогает поддерживать вращение двигателя, поэтому для этой цели используется меньше топлива. Блоки управления современных автомобилей реагируют на это и уменьшают или прекращают подачу топлива в двигатель, снижая износ тормозов [ необходима ссылка ] .

История и развитие

Герберт Акройд Стюарт разработал первую систему, построенную на современных линиях (с высокоточным «рывковым насосом» для дозирования мазута под высоким давлением в инжектор.Эта система использовалась на двигателе с термометром и была адаптирована и улучшена Робертом Бошем и Клесси Камминс для использования на дизельных двигателях. воздух [ требуется разъяснение ] .

Впервые непосредственный впрыск бензина был использован в двигателе Хессельмана, изобретенном шведским инженером Йонасом Хессельманом в 1925 году. топливо впрыскивается ближе к концу такта сжатия, а затем воспламеняется свечой зажигания.Их часто заводят на бензине, а потом переключают на дизель или керосин. [3] Впрыск топлива широко использовался в коммерческих целях в дизельных двигателях к середине 1920-х годов. Из-за большей невосприимчивости к резко меняющимся перегрузкам двигателя эта концепция была адаптирована для использования в самолетах с бензиновым двигателем во время Второй мировой войны, а непосредственный впрыск применялся в некоторых известных конструкциях, таких как Junkers Jumo 210, Daimler-Benz. DB 601, BMW 801, Швецов АШ-82ФН (М-82ФН) и более поздние версии Wright R-3350, используемые в B-29 Superfortress.

Alfa Romeo провела испытания одной из самых первых систем электрического впрыска (Caproni-Fuscaldo) на Alfa Romeo 6C2500 с кузовом «Ala spessa» в 1940 году в Mille Miglia. Двигатель имел шесть форсунок с электрическим приводом и питался от системы циркуляционного топливного насоса полувысокого давления. [4]

Механический

Термин Механический применительно к впрыску топлива используется для обозначения того, что функции измерения впрыска топлива (как определяется и подается правильное количество топлива для любой данной ситуации) не выполняются электронными средствами, а скорее только механическими средствами. .

В 1940-х годах хот-роддер Стюарт Хилборн предложил механический впрыск для гонщиков, соляных автомобилей и карликов. [5]

Одной из первых коммерческих систем впрыска бензина была механическая система, разработанная Bosch и представленная в 1952 году на Goliath GP700 и Gutbrod Superior 600. По сути, это был дизельный насос прямого впрыска высокого давления с впускным дроссельным клапаном. (Дизель меняет только количество впрыскиваемого топлива для изменения мощности; дроссельной заслонки нет.) В этой системе использовался обычный бензиновый топливный насос для подачи топлива к ТНВД с механическим приводом, который имел отдельные плунжеры на каждую форсунку для подачи очень высокого давления впрыска непосредственно в камеру сгорания.

Другая механическая система, также от Bosch, но с впрыском топлива в порт над впускным клапаном, позже использовалась Porsche с 1969 по 1973 год для модельного ряда 911 и до 1975 года для Carrera 3.0 в Европе. Porsche продолжала использовать его на своих гоночных автомобилях в конце семидесятых и начале восьмидесятых годов.Гоночные варианты Porsche, такие как 911 RSR 2,7 и 3,0, 904/6, 906, 907, 908, 910, 917 (в обычном атмосферном или 5,5-литровом/1500 л.с. с турбонаддувом) и 935, все подержанные варианты производства Bosch или Kugelfischer. инъекции. Система Kugelfischer также использовалась в BMW 2000/2002 Tii и некоторых версиях Peugeot 404/504 и Lancia Flavia. Лукас также предложил механическую систему, которая использовалась в некоторых моделях Maserati, Aston Martin и Triumph между ок. 1963 и 1973 гг.

Система, аналогичная встроенному механическому насосу Bosch, была построена SPICA для Alfa Romeo и использовалась на Alfa Romeo Montreal и на моделях 1750 и 2000 для рынка США с 1969 по 1981 год.Это было специально разработано для соответствия требованиям США по выбросам и позволило Alfa выполнить эти требования без потери производительности и снижения расхода топлива.

Chevrolet представила вариант механического впрыска топлива, сделанный подразделением General Motors Rochester Products, для своего двигателя 283 V8 в 1956 году (модель 1957 года в США). Эта система направляла впускной воздух двигателя через поршень в форме ложки, который перемещался пропорционально объему воздуха. Плунжер соединен с системой дозирования топлива, которая механически дозирует топливо в цилиндры через распределительные трубки.Эта система была не «импульсным» или прерывистым впрыском, а скорее системой постоянного потока, дозирующей топливо во все цилиндры одновременно из центральной «паука» линий впрыска. Счетчик топлива регулировал количество потока в зависимости от частоты вращения и нагрузки двигателя и включал топливный резервуар, который был похож на поплавковую камеру карбюратора. С помощью собственного топливного насоса высокого давления, приводимого в движение кабелем от распределителя к счетчику топлива, система обеспечивала необходимое давление для впрыска. Однако это был «расходный» впрыск, при котором форсунки расположены во впускном коллекторе, очень близко к впускному клапану.(Прямой впрыск топлива — относительно недавнее нововведение для автомобильных двигателей. В 1954 году он появился в вышеупомянутом Mercedes-Benz 300SL или в Gutbrod в 1953 году.) Самая мощная версия двигателя с впрыском топлива имела мощность 283 л.с. (211,0 кВт) от 283 кубических дюйма (4,6 л). Это сделало его одним из первых серийных двигателей в истории, мощность которого превысила 1 л.с. / дюйм³ (45,5 кВт / л), после двигателя Chrysler Hemi и ряда других. Двигатель General Motors с впрыском топлива, обычно называемый «топливным», был необязательным для Corvette модели 1957 года.

В течение 1960-х годов другие механические системы впрыска, такие как Hilborn, иногда использовались на модифицированных американских двигателях V8 в различных гоночных приложениях, таких как дрэг-рейсинг, овальные гонки и шоссейные гонки. [6] Эти гоночные системы не подходили для повседневного уличного использования, поскольку не имели приспособлений для измерения низкой скорости или часто даже для запуска (топливо приходилось впрыскивать в трубки форсунок при прокручивании двигателя, чтобы запустить его ). Однако они были фаворитами в вышеупомянутых соревнованиях, в которых преобладала работа с полностью открытой дроссельной заслонкой.Системы впрыска с постоянным расходом продолжают использоваться на самых высоких уровнях дрэг-рейсинга, где ключевую роль играет работа на полном газу при высоких оборотах. [7]

Электронный

Первой коммерческой системой электронного впрыска топлива (EFI) была Electrojector , разработанная корпорацией Bendix и предлагавшаяся American Motors (AMC) в 1957 году. , Rambler Rebel, продемонстрировал новый двигатель AMC объемом 327 куб. Дюймов (5,4 л).Электрожектор был опцией и имел мощность 288 л.с. (214,8 кВт). [10] Без эффекта Вентури или карбюратора с подогревом (для облегчения испарения бензина) двигатель AMC с EFI дышал легче за счет более плотного холодного воздуха, чтобы быстрее набирать мощность, достигая пикового крутящего момента при 500 об / мин ниже, чем у эквивалентного двигателя без впрыска топлива. . [6] В Руководстве по эксплуатации повстанцев описана конструкция и работа новой системы. [11] Первоначальная информация в прессе о системе Bendix в декабре 1956 г., за которой в марте 1957 г. последовал бюллетень с ценами, в котором опцион был привязан к цене 395 долларов США, но из-за трудностей с поставщиком Rebels с впрыском топлива будут доступны только после 15 июня. [12] Это должен был быть первый серийный двигатель EFI, но проблемы с прорезыванием зубов Electrojector означали, что таким оборудованием оснащались только предсерийные автомобили: таким образом, было продано очень мало автомобилей, оборудованных таким образом [13] , и ни один из них не был доступен. публике. [14] Система EFI в Рамблере была гораздо более продвинутой, чем механические типы, появлявшиеся тогда на рынке, и двигатели работали нормально в теплую погоду, но с трудом запускались при более низких температурах. [12]

Chrysler предлагал электрожектор на Chrysler 300D, Dodge D500, Plymouth Fury и DeSoto Adventurer 1958 года, возможно, на первых серийных автомобилях, оснащенных системой EFI.Он был разработан совместно Chrysler и Bendix. Однако ранние электронные компоненты не соответствовали суровым требованиям обслуживания под капотом и были слишком медленными, чтобы не отставать от требований управления двигателем «на лету». Большинство из 35 автомобилей, изначально оборудованных таким образом, были модернизированы в полевых условиях 4-камерными карбюраторами. Впоследствии патенты на электрожектор были проданы компании Bosch.

Компания Bosch разработала электронную систему впрыска топлива под названием D-Jetronic ( D от Druck , по-немецки «давление»), которая впервые была использована на VW 1600TL/E в 1967 году.Это была система скорости / плотности, использующая скорость двигателя и плотность воздуха во впускном коллекторе для расчета расхода «массы воздуха» и, следовательно, потребности в топливе. Эта система была принята VW, Mercedes-Benz, Porsche, Citroën, Saab и Volvo. Лукас лицензировал систему для производства у Jaguar. Bosch заменила систему D-Jetronic системами K-Jetronic и L-Jetronic в 1974 году, хотя некоторые автомобили (например, Volvo 164) продолжали использовать D-Jetronic в течение следующих нескольких лет.

Двигатель Chevrolet Cosworth Vega с электронным впрыском топлива Bendix

Cadillac Seville был представлен в 1975 году с системой EFI производства Bendix, очень похожей на Bosch D-Jetronic. L-Jetronic впервые появился на Porsche 914 1974 года и использует механический расходомер воздуха (L для Luft , по-немецки «воздух»), который выдает сигнал, пропорциональный «объему воздуха». Этот подход требовал дополнительных датчиков для измерения атмосферного давления и температуры, чтобы в конечном итоге рассчитать «массу воздуха».L-Jetronic был широко распространен на европейских автомобилях того периода, а вскоре и на некоторых японских моделях.

Chevrolet Cosworth Vega ограниченного производства был представлен в марте 1975 года с использованием системы Bendix EFI с импульсно-временным впрыском в коллектор, четырьмя форсуночными клапанами, электронным блоком управления (ECU), пятью независимыми датчиками и двумя топливными насосами. Система EFI была разработана для удовлетворения строгих требований по контролю за выбросами и потребностей рынка в технологически продвинутых и отзывчивых автомобилях.Было произведено 5000 двигателей Cosworth Vega ручной сборки, но до 1976 года было продано только 3508 автомобилей. [15]

Важная веха была достигнута в 1980 году, когда корпорация Motorola представила первый компьютер двигателя с микропроцессорным (цифровым) управлением, модуль EEC III, который в настоящее время является стандартным подходом. Появление цифрового микропроцессора позволило интегрировать все подсистемы трансмиссии в единый модуль управления. [16]

В 1981 году корпорация Chrysler представила систему EFI с датчиком, который непосредственно измеряет массовый расход воздуха в двигателе на автомобиле Imperial (5.2L V8) в качестве стандартного оборудования. В датчике массового расхода воздуха используется нагретая платиновая проволока, помещенная в поток входящего воздуха. Скорость охлаждения проволоки пропорциональна массе воздуха, протекающей через проволоку. Поскольку датчик с горячей проволокой непосредственно измеряет массу воздуха, необходимость в дополнительных датчиках температуры и давления отпала. Эта система была независимо разработана и спроектирована в Хайленд-Парке, штат Мичиган, и произведена в подразделении Chrysler Electronics в Хантсвилле, штат Алабама, США. [17] [18]

Замена карбюраторов

Когда в двигателе внутреннего сгорания происходит эффективное сгорание, необходимое количество молекул топлива и молекул кислорода направляется в камеру (камеры) сгорания двигателя, где происходит сгорание топлива (т.е., окисление топлива). Когда происходит эффективное сгорание, не остается ни лишнего топлива, ни лишних молекул кислорода: каждой молекуле топлива соответствует соответствующее количество молекул кислорода. Это сбалансированное состояние называется стехиометрией.

В 1970-х и 1980-х годах в США федеральное правительство ввело все более строгие нормы выбросов выхлопных газов. В то время подавляющее большинство бензиновых двигателей автомобилей и легких грузовиков не использовали впрыск топлива.Чтобы соответствовать новым правилам, производители автомобилей часто вносили обширные и сложные модификации в карбюратор (ы) двигателя. В то время как простая карбюраторная система имеет определенные преимущества по сравнению с системами впрыска топлива, которые были доступны в 1970-х и 1980-х годах (включая более низкую стоимость производства), более сложные карбюраторные системы, устанавливаемые на многие двигатели с начала 1970-х годов, обычно не имели этих преимуществ. Таким образом, чтобы легче соответствовать государственным нормам по контролю за выбросами, производители автомобилей, начиная с конца 1970-х годов, оснащали больше своих бензиновых двигателей системами впрыска топлива и меньше — сложными карбюраторными системами.

Существует три основных типа токсичных выбросов двигателя внутреннего сгорания: угарный газ (CO), несгоревшие углеводороды (HC) и оксиды азота (NOx). CO и HC возникают в результате неполного сгорания топлива из-за недостатка кислорода в камере сгорания. NOx, напротив, является результатом избытка кислорода в камере сгорания. Противоположные причины этих загрязняющих веществ затрудняют контроль всех трех одновременно. Как только допустимые уровни выбросов упали ниже определенного уровня, возникла необходимость в каталитической очистке этих трех основных загрязнителей.Это потребовало особенно большого повышения точности дозирования топлива, поскольку одновременный катализ всех трех загрязняющих веществ требует, чтобы топливно-воздушная смесь поддерживалась в очень узком диапазоне стехиометрии. Системы впрыска топлива с открытым контуром уже улучшили распределение топлива между цилиндрами и работу двигателя в широком диапазоне температур, но не обеспечивали достаточного контроля топливно-воздушной смеси для обеспечения эффективного катализа выхлопных газов. Системы впрыска топлива с замкнутым контуром улучшили контроль воздушно-топливной смеси с датчиком кислорода в выхлопных газах.Датчик O 2 устанавливается в выхлопной системе перед каталитическим нейтрализатором и позволяет компьютеру управления двигателем точно и быстро определять и регулировать соотношение воздух/топливо.

Система впрыска топлива вводилась постепенно в течение последних 70-х и 80-х годов с ускорением темпов, при этом рынки США, Франции и Германии лидировали, а рынки Великобритании и Содружества несколько отставали, а с начала 1990-х годов почти все бензиновые легковые автомобили, продаваемые в Первые мировые рынки, такие как США, Канада, Европа, Япония и Австралия, были оснащены электронным впрыском топлива (EFI).Многие мотоциклы по-прежнему используют карбюраторные двигатели, хотя все современные высокопроизводительные конструкции перешли на EFI.

Системы впрыска топлива претерпели значительные изменения с середины 1980-х годов. Современные системы обеспечивают точный, надежный и экономичный метод дозирования топлива и обеспечивают максимальную эффективность двигателя с чистыми выбросами выхлопных газов, поэтому системы EFI заменили карбюраторы на рынке. EFI становится более надежным и менее дорогим благодаря широкому использованию.В то же время карбюраторы становятся менее доступными и более дорогими. Даже морские приложения внедряют EFI по мере повышения надежности. Практически все двигатели внутреннего сгорания, включая мотоциклы, внедорожники и наружное силовое оборудование, могут в конечном итоге использовать ту или иную форму впрыска топлива.

Карбюратор по-прежнему используется в развивающихся странах, где выбросы транспортных средств не регулируются, а диагностическая и ремонтная инфраструктура скудна. Впрыск топлива постепенно заменяет карбюраторы и в этих странах, поскольку они принимают правила выбросов, концептуально аналогичные действующим в Европе, Японии, Австралии и Северной Америке.NASCAR легализует и примет на вооружение топливные форсунки вместо карбюраторов, начиная с сезона NASCAR Sprint Cup Series 2012 года. [19] [20] [21]

Основная функция

Процесс определения необходимого количества топлива и его подачи в двигатель известен как дозирование топлива. Ранние системы впрыска использовали механические методы дозирования топлива (неэлектронный или механический впрыск топлива). Современные системы почти все электронные и используют электронный соленоид (инжектор) для впрыска топлива.Электронный блок управления двигателем рассчитывает массу впрыскиваемого топлива.

Современные схемы впрыска топлива во многом аналогичны. На впуске имеется датчик массового расхода воздуха или датчик абсолютного давления во впускном коллекторе, который обычно устанавливается либо в воздушной трубке, идущей от корпуса воздушного фильтра к корпусу дроссельной заслонки, либо непосредственно на самом корпусе дроссельной заслонки. Датчик массового расхода воздуха делает именно то, что следует из его названия; он определяет массу воздуха, проходящего мимо него, давая компьютеру точное представление о том, сколько воздуха поступает в двигатель.Следующим компонентом в очереди является корпус дроссельной заслонки. На корпусе дроссельной заслонки установлен датчик положения дроссельной заслонки, обычно на дроссельной заслонке корпуса дроссельной заслонки. Датчик положения дроссельной заслонки (TPS) сообщает компьютеру положение дроссельной заслонки, которое ECM использует для расчета нагрузки на двигатель. Топливная система состоит из топливного насоса (обычно установленного в баке), регулятора давления топлива, топливопроводов (состоящих из высокопрочного пластика, металла или армированной резины), топливной рампы, к которой подключаются форсунки, и топливного бака. инжектор(ы).Имеется датчик температуры охлаждающей жидкости, который сообщает о температуре двигателя в ECM, который двигатель использует для расчета надлежащего требуемого соотношения топлива. В системах последовательного впрыска топлива есть датчик положения распределительного вала, который ECM использует для определения того, какая топливная форсунка должна срабатывать. Последним компонентом является кислородный датчик. После того, как автомобиль прогреется, он использует сигнал кислородного датчика для точной настройки корректировки подачи топлива.

Топливная форсунка действует как топливораздаточная форсунка.Он впрыскивает жидкое топливо непосредственно в воздушный поток двигателя. Почти во всех случаях для этого требуется внешний насос. Насос и форсунка являются лишь двумя из нескольких компонентов полной системы впрыска топлива.

В отличие от системы EFI, карбюратор направляет всасываемый воздух через трубку Вентури, что создает небольшую разницу в давлении воздуха. Минимальные перепады давления воздуха эмульгируют (предварительно смешивают топливо с воздухом) топливо, а затем действуют как сила, выталкивающая смесь из сопла карбюратора в поток всасываемого воздуха.Чем больше воздуха поступает в двигатель, тем больше разница давлений, и в двигатель подается больше топлива. Карбюратор представляет собой автономную систему дозирования топлива, и его стоимость конкурентоспособна по сравнению с полной системой EFI.

Для системы EFI требуется несколько периферийных компонентов в дополнение к форсункам, чтобы дублировать все функции карбюратора. Во время ремонта счетчиков топлива стоит отметить, что ранние системы EFI склонны к диагностической неоднозначности.Одна замена карбюратора может выполнить то, что может потребовать многочисленных попыток ремонта, чтобы определить, какой из нескольких компонентов системы EFI неисправен. Более новые системы EFI с момента появления диагностических систем OBD II могут быть очень легко диагностированы благодаря расширенным возможностям мониторинга потоков данных в реальном времени от отдельных датчиков. Это дает специалисту по диагностике обратную связь в режиме реального времени о причине проблемы с управляемостью и может значительно сократить количество диагностических шагов, необходимых для установления причины неисправности, что не так просто сделать с карбюратором.С другой стороны, системы EFI требуют небольшого регулярного обслуживания; карбюратор обычно требует сезонных и / или высотных корректировок.

Подробная функция

Примечание. Эти примеры относятся конкретно к современному бензиновому двигателю EFI. Можно провести параллели с другими видами топлива, кроме бензина, но только концептуально.

Типовые компоненты EFI

Анимированная схема типичной топливной форсунки.
  • Форсунки
  • Топливный насос
  • Регулятор давления топлива
  • ECM-модуль управления двигателем; включает в себя цифровой компьютер и схемы для связи с датчиками и управляющими выходами.
  • Жгут проводов
  • Различные датчики (Некоторые из необходимых датчиков перечислены здесь.)

Функциональное описание

Центральным элементом системы EFI является компьютер, называемый блоком управления двигателем (ECU), который контролирует рабочие параметры двигателя с помощью различных датчиков. ЭБУ интерпретирует эти параметры, чтобы рассчитать необходимое количество впрыскиваемого топлива, среди прочего, и управляет работой двигателя, манипулируя расходом топлива и/или воздуха, а также другими переменными.Оптимальное количество впрыскиваемого топлива зависит от таких условий, как температура двигателя и окружающей среды, частота вращения двигателя и рабочая нагрузка, а также состав выхлопных газов.

Электронная топливная форсунка обычно закрыта и открывается для впрыска топлива под давлением до тех пор, пока на электромагнитную катушку форсунки подается электричество. Продолжительность этой операции, называемая шириной импульса, пропорциональна желаемому количеству топлива. Электрический импульс может применяться в строго контролируемой последовательности с событиями клапана на каждом отдельном цилиндре (в системе последовательного впрыска топлива ) или в группах, меньших, чем общее количество форсунок (в системе периодического возгорания ).

Поскольку природа впрыска топлива распределяет топливо дискретно, а природа 4-тактного двигателя имеет дискретные события впуска (впуска воздуха), ECU рассчитывает количество топлива дискретно. В последовательной системе масса впрыскиваемого топлива подбирается для каждого отдельного события индукции. Каждое событие индукции каждого цилиндра всего двигателя представляет собой отдельный расчет массы топлива, и каждая форсунка получает уникальную ширину импульса в зависимости от потребности в топливе этого цилиндра.

Необходимо знать массу воздуха, «вдыхаемого» двигателем при каждом впуске. Это пропорционально давлению/температуре воздуха во впускном коллекторе, которое пропорционально положению дроссельной заслонки. Количество воздуха, вводимого при каждом впуске, известно как «заряд воздуха», и его можно определить несколькими методами. (См. датчик массового расхода воздуха и датчик MAP.)

Три элемента для горения – это топливо, воздух и воспламенение. Однако полное сгорание может произойти только в том случае, если воздух и топливо присутствуют в точном стехиометрическом соотношении, которое позволяет всему углероду и водороду из топлива соединиться со всем кислородом в воздухе без нежелательных загрязняющих остатков.Кислородные датчики контролируют количество кислорода в выхлопных газах, а ЭБУ использует эту информацию для корректировки соотношения воздух-топливо в режиме реального времени.

Для достижения стехиометрии массовый расход воздуха в двигатель измеряется и умножается на стехиометрическое соотношение воздух/топливо 14,64:1 (по весу) для бензина. Требуемая масса топлива, которая должна быть впрыснута в двигатель, затем преобразуется в требуемую ширину импульса для топливной форсунки. Стехиометрическое соотношение изменяется в зависимости от топлива; дизельное топливо, бензин, этанол, метанол, пропан, метан (природный газ) или водород.

Отклонения от стехиометрии требуются при нестандартных условиях эксплуатации, таких как большая нагрузка или работа в холодном состоянии, и в этом случае соотношение смеси может варьироваться от 10:1 до 18:1 (для бензина). В ранних системах впрыска топлива это выполнялось с помощью термовыключателя.

Ширина импульса обратно пропорциональна перепаду давления на входе и выходе инжектора. Например, если давление в топливной магистрали увеличивается (на входе форсунки) или давление в коллекторе уменьшается (на выходе форсунки), меньшее значение ширины импульса позволит пропускать то же топливо.Топливные форсунки доступны с различными размерами и характеристиками распыления. Компенсация этих и многих других факторов запрограммирована в программном обеспечении ЭБУ.

Пример расчета длительности импульса

Примечание. Эти расчеты основаны на 4-тактном бензиновом двигателе V-8 объемом 5,0 л. Используемые переменные являются реальными данными.

Рассчитать длительность импульса форсунки по расходу воздуха
Сначала процессор определяет скорость расхода воздуха от датчиков — м S S A I R / M I N и т д . (Различные методы определения расхода воздуха выходят за рамки этого раздела. См. Датчик массового расхода воздуха или датчик MAP.)
M M I N U T E S / R E V O ​​ L U T I O n является величиной, обратной частоте вращения двигателя (об/мин).
Термин R E V O ​​ L U T I O ​​ N S / S T R O ​​ k e = 1/2, будь то четырехтактный или двухтактный двигатель.
M M 9 S S u 9 M L / M A S S A I R — желаемое соотношение смеси, обычно стехиометрическое, но часто разное в зависимости от условий эксплуатации.
1 / ( M S S S F U E L / M I N U T E ) — пропускная способность инжектора, или его размер.
Объединение трех вышеуказанных терминов.. .

Подстановка реальных переменных для двигателя 5,0 л на холостом ходу.
*
Подстановка реальных переменных для двигателя 5,0 л при максимальной мощности.
*

Длительность импульса форсунки обычно составляет от 4 мс/цикл двигателя на холостом ходу до 35 мс/цикл двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке.Точность ширины импульса составляет приблизительно 0,01 мс .

Расчет расхода топлива по длительности импульса
  • (Расход топлива) ≈ (длительность импульса) × (частота вращения двигателя) × (количество топливных форсунок)
Посмотрим на это с другой стороны:
  • (Расход топлива) ≈ (положение дроссельной заслонки) × (об/мин) × (цилиндры)
Посмотрим на это с другой стороны:
  • (Расход топлива) ≈ (наддув) × (топливо/воздух) × (об/мин) × (цилиндры)
Подстановка реальных переменных вместо 5.0 л двигатель на холостом ходу.
  • (Расход топлива) = (2,0 мс/такт впуска) × (час/3 600 000 мс) × (24 фунта топлива/час) × (4 такта впуска/об) × (700 об/мин) × (60 мин/ч) = (2,24 фунта/ч)
Подстановка реальных переменных для двигателя 5,0 л при максимальной мощности.
  • (Расход топлива) = (17,3 мс/такт впуска) × (час/3 600 000 мс) × (24 фунта топлива/час) × (4 такта впуска/об) × (5500 об/мин) ) × (60 мин/ч) = (152 фунта/ч)

Расход топлива на максимальной мощности двигателя в 68 раз больше, чем на холостом ходу.Такой динамический диапазон расхода топлива типичен для безнаддувных двигателей легковых автомобилей. Динамический диапазон больше на двигателе с наддувом или турбонаддувом. Интересно отметить, что 15 галлонов бензина будут израсходованы за 37 минут, если поддерживать максимальную производительность. С другой стороны, этот двигатель мог непрерывно работать на холостом ходу почти 42 часа на тех же 15 галлонах.

Различные схемы впрыска

Одноточечный впрыск

Одноточечный впрыск , называемый Дроссельный впрыск ( TBI ) от General Motors и Центральный впрыск топлива ( CFI ) от Ford, был представлен в 1940-х годах в больших авиационных двигателях (тогда называвшихся карбюратор под давлением) и в 1980-х годах в автомобильном мире.Система SPI впрыскивает топливо в корпус дроссельной заслонки (то же самое место, где карбюратор впрыскивает топливо). Впускная смесь проходит через впускные каналы, как система карбюратора, и поэтому называется «системой мокрого коллектора». Давление топлива обычно указывается в районе 10-15 фунтов на квадратный дюйм. Обоснованием одноточечного впрыска была низкая стоимость. Многие вспомогательные компоненты карбюратора, такие как воздухоочиститель, впускной коллектор и прокладка топливопровода, можно было использовать повторно. Это отложило затраты на модернизацию и оснастку этих компонентов.Большинство этих компонентов позже были переработаны для следующего этапа эволюции впрыска топлива, который представляет собой впрыск через отдельные отверстия, широко известный как MPFI или «многоточечный впрыск топлива». TBI широко использовался на легковых автомобилях и легких грузовиках американского производства в 1980–1995 годах, а также на некоторых европейских автомобилях с переходным двигателем в начале и середине 1990-х годов. Mazda назвала свою систему EGI и даже представила версию с электронным управлением под названием EGI-S.

Непрерывный впрыск

В системе непрерывного впрыска топливо постоянно поступает из топливных форсунок, но с переменным расходом.Это отличается от большинства систем впрыска топлива, которые подают топливо в течение коротких импульсов различной продолжительности с постоянной скоростью потока во время каждого импульса. Системы непрерывного впрыска могут быть многоточечными или одноточечными, но не непосредственными.

Наиболее распространенной автомобильной системой непрерывного впрыска является Bosch K-Jetronic (K для kontinuierlich , по-немецки «непрерывный» — также известная как CIS — система непрерывного впрыска), представленная в 1974 году. Бензин перекачивается из топливного бака в большой регулирующий клапан, называемый распределителем топлива , который разделяет единственную трубку подачи топлива от бака на более мелкие трубки, по одной на каждую форсунку.Распределитель топлива установлен на управляющей лопатке, через которую должен проходить весь всасываемый воздух, и система работает за счет изменения объема топлива, подаваемого на форсунки, в зависимости от угла наклона воздушной лопатки, который, в свою очередь, определяется объемным расходом воздуха, проходящего мимо. лопаткой и управляющим давлением. Управляющее давление регулируется с помощью механического устройства, называемого регулятором управляющего давления (CPR) или регулятором прогрева (WUR). В зависимости от модели CPR может использоваться для компенсации высоты, полной нагрузки и/или холодного двигателя.На автомобилях, оснащенных кислородным датчиком, топливная смесь регулируется устройством, называемым частотным клапаном. Форсунки представляют собой простые подпружиненные обратные клапаны с форсунками; как только давление в топливной системе становится достаточно высоким, чтобы преодолеть контрпружину, форсунки начинают распылять. K-Jetronic в течение многих лет с 1974 по середину 1990-х годов использовался BMW, Lamborghini, Ferrari, Mercedes-Benz, Volkswagen, Ford, Porsche, Audi, Saab, DeLorean и Volvo. Существовал также вариант системы под названием KE-Jetronic с электронным, а не механическим управлением управляющим давлением.В некоторых автомобилях Toyota и других японских автомобилях с 1970-х до начала 1990-х годов использовалось приложение многоточечной системы Bosch L-Jetronic, производимой по лицензии DENSO. Chrysler использовал аналогичную систему непрерывного впрыска топлива на Imperial 1981–1983 годов.

В поршневых авиационных двигателях непрерывный впрыск топлива является наиболее распространенным типом. В отличие от автомобильных систем впрыска топлива, непрерывный впрыск топлива в самолетах полностью механический и не требует электричества для работы. Существуют два распространенных типа: система Bendix RSA и система TCM.Система Bendix является прямым потомком нагнетательного карбюратора. Однако вместо нагнетательного клапана в цилиндре используется делитель потока , установленный в верхней части двигателя, который регулирует скорость нагнетания и равномерно распределяет топливо по линиям впрыска из нержавеющей стали, которые идут к впускным отверстиям каждого цилиндра. . Система TCM еще более проста. В нем нет трубки Вентури, камер давления, диафрагм и выпускного клапана. Блок управления питается топливным насосом постоянного давления.Блок управления просто использует дроссельную заслонку для воздуха, которая механически связана с поворотным клапаном для топлива. Внутри блока управления находится еще одно ограничение, которое используется для контроля топливной смеси. Падение давления на ограничителях в блоке управления регулирует количество протекающего топлива, так что расход топлива прямо пропорционален давлению на делителе потока. Фактически, большинство самолетов, использующих систему впрыска топлива TCM, оснащены датчиком расхода топлива, который на самом деле является манометром, откалиброванным на галлонов в час или фунтов в час топлива.

Впрыск через центральный порт (CPI)

General Motors внедрила систему, называемую «впрыск через центральный порт» ( CPI ) или «впрыск топлива через центральный порт» ( CPFI ). В нем используются трубки с тарельчатыми клапанами от центральной форсунки для распыления топлива на каждое впускное отверстие, а не на центральный корпус дроссельной заслонки [ ] . Спецификации давления обычно отражают характеристики системы TBI. Двумя вариантами были CPFI с 1992 по 1995 год и CSFI с 1996 года и на [ необходимая ссылка ] .CPFI представляет собой систему периодического действия , в которой топливо впрыскивается во все порты одновременно. Система CSFI 1996 года и позже распыляет топливо последовательно . [22]

Многоточечный впрыск топлива

Многоточечный впрыск топлива впрыскивает топливо во впускные каналы непосредственно перед впускным клапаном каждого цилиндра, а не в центральной точке впускного коллектора. Системы MPFI (или просто MPI) могут быть последовательными , в которых впрыск рассчитан так, чтобы совпадать с тактом впуска каждого цилиндра; пакетный , в котором топливо впрыскивается в цилиндры группами без точной синхронизации с тактом впуска какого-либо конкретного цилиндра; или одновременный , в котором топливо впрыскивается одновременно во все цилиндры.Впуск лишь слегка влажный, а типичное давление топлива составляет 40-60 фунтов на квадратный дюйм.

Многие современные системы EFI используют последовательный MPFI; однако в более новых бензиновых двигателях системы прямого впрыска начинают заменять последовательные.

Непосредственный впрыск

Непосредственный впрыск топлива стоит дороже, чем системы непрямого впрыска: форсунки подвергаются большему нагреву и давлению, поэтому требуются более дорогие материалы и более точные электронные системы управления.Тем не менее, весь воздухозаборник сухой, что делает эту систему очень чистой. В системе Common Rail топливо из топливного бака подается в общий коллектор (называемый аккумулятором). Затем это топливо направляется по трубкам к форсункам, которые впрыскивают его в камеру сгорания. Коллектор имеет предохранительный клапан высокого давления для поддержания давления в коллекторе и возврата избыточного топлива в топливный бак. Топливо распыляется с помощью форсунки, которая открывается и закрывается игольчатым клапаном, управляемым соленоидом.Когда соленоид не активирован, пружина вдавливает игольчатый клапан в канал форсунки и предотвращает впрыск топлива в цилиндр. Соленоид поднимает игольчатый клапан с седла клапана, и топливо под давлением направляется в цилиндр двигателя. В дизельных двигателях Common Rail третьего поколения используются пьезоэлектрические форсунки для повышения точности и давления топлива до 1800 бар/26 000 фунтов на кв. дюйм.

Бензиновые двигатели включают в себя технологию двигателей с непосредственным впрыском бензина.

Дизельные двигатели

Дизельные двигатели должны использовать впрыск топлива, и он должен быть синхронизирован (в отличие от бензиновых двигателей).На протяжении всей ранней истории дизелей они всегда питались механическим насосом с небольшим отдельным цилиндром для каждого цилиндра, питающим отдельные топливопроводы и отдельные форсунки. Большинство таких насосов были рядными, хотя некоторые из них были роторными.

Более ранние системы, основанные на форсунках грубой очистки, часто впрыскивались во вспомогательную камеру, имеющую форму для завихрения сжатого воздуха и улучшения сгорания; это было известно как непрямая инъекция. Однако он был менее термически эффективен, чем ныне универсальный прямой впрыск, при котором инициирование сгорания происходит в углублении (часто тороидальном) в днище поршня.

Бензиновые/бензиновые двигатели
Основная статья: прямой впрыск бензина

Современные бензиновые двигатели (бензиновые двигатели) также используют непосредственный впрыск, который называется непосредственным впрыском бензина. Это следующий шаг в эволюции от многоточечного впрыска топлива, который предлагает еще один уровень контроля выбросов за счет устранения «мокрой» части системы впуска вдоль впускного тракта.

Благодаря лучшей дисперсии и однородности впрыскиваемого топлива цилиндр и поршень охлаждаются, что обеспечивает более высокую степень сжатия и более агрессивное опережение зажигания, в результате чего повышается выходная мощность.Более точное управление впрыском топлива также позволяет лучше контролировать выбросы. Наконец, однородность топливной смеси обеспечивает более бедное соотношение воздух/топливо, что вместе с более точным опережением зажигания может повысить эффективность использования топлива. При этом двигатель может работать на расслоенных (обедненных) смесях, что позволяет избежать дроссельных потерь при малых и частичных нагрузках двигателя. Некоторые системы прямого впрыска включают пьезоэлектронные топливные форсунки. Благодаря их чрезвычайно быстрому времени отклика, в каждом цикле каждого цилиндра двигателя может происходить многократный впрыск.

Впервые система непосредственного впрыска бензина использовалась в двигателе Хессельмана, изобретенном шведским инженером Йонасом Хессельманом в 1925 году.

Опасности при обслуживании

Впрыск топлива представляет потенциальную опасность при обслуживании двигателя из-за высокого давления топлива. Остаточное давление может сохраняться в топливопроводах еще долгое время после остановки двигателя с системой впрыска топлива. Это остаточное давление должно быть сброшено, и, если это делается с помощью внешнего стравливания, топливо должно быть безопасно локализовано. Рис, CE (1937). «Проникновение в ткани мазута под высоким давлением дизельного двигателя». Журнал Американской медицинской ассоциации 109 : 866–7.

Внешние ссылки

Принцип работы системы впрыска топлива

Системы впрыска топлива вошли в игру в последние два десятилетия. До этого воздушной или топливной смесью занимались карбюраторы. Устройство работало нормально, но не так эффективно. Одним из самых больших недостатков было то, что карбюраторы не могли подавать достаточное количество воздушно-топливной смеси в цилиндры, расположенные на дальнем от них конце.Это проложило путь для систем впрыска топлива, которые не только повысили эффективность силовых агрегатов, но и позволили им выдавать более высокие показатели мощности, чем другие. Во-вторых, системы впрыска топлива намного экономичнее своих предшественников.

Система впрыска топлива

С тех пор в ход пошли различные типы систем впрыска топлива. Первоначально двигатели были оснащены системами впрыска топлива в корпус дроссельной заслонки, которые поставлялись с клапанами топливных форсунок с электронным управлением в корпусах дроссельной заслонки.Затем они были постепенно заменены системами многоточечного впрыска топлива. Эти системы были объединены с топливными форсунками, которые распыляли нужное количество топливно-воздушной смеси на каждый впускной клапан. Они были более точными и быстрыми по сравнению с карбюраторами.

Перейдем к тому, как именно работает система впрыска топлива? Что ж, педаль газа или акселератора в вашем автомобиле напрямую связана с дроссельной заслонкой, клапаном, который управляет подачей воздуха в двигатель. Когда вы нажимаете на педаль газа, дроссельная заслонка вашего автомобиля немного приоткрывается, позволяя большему количеству воздуха поступать в двигатель.Блок управления двигателем фиксирует открытие дроссельной заслонки и усиливает подачу топлива в двигатель, чтобы компенсировать количество поступающего в него воздуха. Подача топлива должна быть синхронизирована с подачей воздуха для правильной работы двигателя. Автомобили оснащены датчиками, которые контролируют количество воздуха, поступающего в систему, и количество кислорода, выходящего из выхлопной трубы.

Типы систем впрыска топлива различаются в зависимости от типа силовых установок, включая дизельные, бензиновые и электронные двигатели.Система впрыска топлива в дизельных двигателях всегда прямая, что означает, что дизель впрыскивается непосредственно в цилиндр вместе со сжатым воздухом. Однако в бензиновых двигателях система реверсивная, где происходит непрямой впрыск топлива. Это делается для обеспечения полного смешения воздуха с топливом перед его поступлением в камеру. Помимо систем впрыска топлива, типы топливных форсунок также различаются в автомобилях в Индии и во всем мире. Существуют в основном два типа топливных форсунок: пружинные и электромагнитные.Подпружиненные стоят в закрытом положении и могут открываться только давлением топлива. Электромагнитные, напротив, открываются только посредством электромагнетизма. В последнем именно электронный блок управления (ЭБУ) определяет период, в течение которого форсунка будет оставаться открытой.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.