Топливная система инжекторного двигателя: Топливная система автомобиля

Устройство системы питания инжекторного двигателя Ваз 2110, Ваз 2111, Ваз 2112

Автолюбителю

Ремонт инжектора двигателя, инструкции по замене датчиков системы питания лада 2110, проверка топливной системы двигателя лада 2112, порядок снятия и установки форсунок  своими руками ваз 2111, ваз 2112, ваз 2110. Обслуживание двигателя автомобиля лада 2112. Инструкции по ремонту системы охлаждения, выпуска отработавших газов, питания лада 2111. Особенности 8-ми и 16-ти клапанного двигателя лада 2110. Эксплуатация основных узлов и агрегатов двигателя Схема подачи топлива двигателя с системой впрыска топлива 1 – форсунки 2 – пробка штуцера для контроля давления топлива 3 – рампа форсунок 4 – кронштейн крепления топливных трубок 5 – регулятор давления топлива 6 – адсорбер с электромагнитным клапаном 7 – шланг для отсоса паров бензина из адсорбера 8 – дроссельный узел 9 – двухходовой клапан 10 – гравитационный клапан 11 – предохранительный клапан 12 – сепаратор 13 – шланг сепаратора 14 – пробка топливного бака 15 – наливная труба 16 – шланг наливной трубы 17 – топливный фильтр 18 – топливный бак 19 – электробензонасос 20 – сливной топливопровод 21 – подающий топливопровод Топливо подается из бака, установленного под днищем в районе задних сидений. Топливный бак ваз 2111 – стальной, состоит из двух сваренных между собой штампованных половин. Заливная горловина соединена с баком резиновым бензостойким шлангом, закрепленным хомутами. Пробка герметична. Бензонасос – электрический, погружной, роторный, двухступенчатый, установлен в топливном баке. Развиваемое давление — не менее 3 бар (3 атм). Бензонасос ваз 2110 включается по команде контроллера системы впрыска (при включенном зажигании ваз 2112) через реле. Для доступа к насосу под задним сиденьем в днище автомобиля имеется лючок. От насоса по гибкому шлангу топливо под давлением подается к фильтру тонкой очистки и далее – через стальные топливопроводы и резиновые шланги – к топливной рампе. Фильтр тонкой очистки топлива – неразборный, в стальном корпусе, с бумажным фильтрующим элементом. На корпусе фильтра нанесена стрелка, которая должна совпадать с направлением движения топлива. Топливная рампа служит для подачи топлива к форсункам и закреплена на впускном коллекторе. С одной стороны на ней находится штуцер для контроля давления топлива, с другой – регулятор давления. Последний изменяет давление в топливной рампе – от 2,8 до 3,2 бар (2,8-3,2 атм) – в зависимости от разрежения в ресивере, поддерживая постоянный перепад между ними. Это необходимо для точного дозирования топлива форсунками. Регулятор давления топлива ваз 2111, ваз 2112 представляет собой топливный клапан, соединенный с подпружиненной диафрагмой. 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, открывая клапан. С другой стороны на диафрагму давит топливо, также сжимая пружину. В результате клапан открывается, и часть топлива стравливается через сливной трубопровод обратно в бак. При нажатии на педаль «газа» разрежение за дроссельной заслонкой уменьшается, диафрагма под действием пружины прикрывает клапан – давление топлива возрастает. Если же дроссельная заслонка закрыта, разрежение за ней максимально, диафрагма сильнее оттягивает клапан – давление топлива снижается. Перепад давлений задается жесткостью пружины и размерами отверстия клапана, регулировке не подлежит. Регулятор давления – неразборный, при выходе из строя его заменяют. Форсунки крепятся к рампе через уплотнительные резиновые кольца. Форсунка представляет собой электромагнитный клапан, пропускающий топливо при подаче на него напряжения, и запирающийся под действием возвратной пружины при обесточивании. На выходе форсунки имеется распылитель, через который топливо впрыскивается во впускной коллектор. Управляет форсунками контроллер системы впрыска. При обрыве или замыкании в обмотке форсунки ее следует заменить. При засорении форсунок их можно промыть без демонтажа на специальном стенде СТО. В системе впрыска с обратной связью применяется система улавливания паров топлива ваз 2110. Она состоит из адсорбера, установленного в моторном отсеке, сепаратора, клапанов и соединительных шлангов. Пары топлива из бака частично конденсируются в сепараторе, конденсат сливается обратно в бак. Оставшиеся пары проходят через гравитационный и двухходовой клапаны. Гравитационный клапан предотвращает вытекание топлива из бака при опрокидывании автомобиля ваз 2111, а двухходовой препятствует чрезмерному повышению или понижению давления в топливном баке. Затем пары топлива попадают в адсорбер ваз 2110, где поглощаются активированным углем. Второй штуцер адсорбера соединен шлангом с дроссельным узлом, а третий – с атмосферой. Однако на выключенном двигателе третий штуцер перекрыт электромагнитным клапаном, так что в этом случае адсорбер не сообщается с атмосферой. При запуске двигателя контроллер системы впрыска начинает подавать управляющие импульсы на клапан с частотой 16 Гц. Клапан сообщает полость адсорбера с атмосферой и происходит продувка сорбента: пары бензина отсасываются через шланг в ресивер. Чем больше расход воздуха двигателем, тем больше длительность управляющих импульсов и тем интенсивнее продувка. В системе впрыска без обратной связи система улавливания паров топлива состоит из сепаратора с двухходовым обратным клапаном. Воздушный фильтр ваз 2111 установлен в передней левой части моторного отсека на трех резиновых держателях (опорах). Фильтрующий элемент – бумажный, при установке его гофры должны располагаться параллельно оси автомобиля. После фильтра воздух проходит через датчик массового расхода воздуха и попадает во впускной шланг, ведущий к дроссельному узлу. Дроссельный узел закреплен на ресивере. Нажимая на педаль «газа», водитель приоткрывает дроссельную заслонку, изменяя количество поступающего в двигатель воздуха, а значит, и горючей смеси – ведь подача топлива рассчитывается контроллером в зависимости от расхода воздуха. Когда двигатель работает на холостом ходу и дроссельная заслонка закрыта, воздух поступает через регулятор холостого хода – клапан, управляемый контроллером. Последний, изменяя количество подаваемого воздуха, поддерживает заданные (в программе компьютера) обороты холостого хода. Регулятор холостого хода ваз 2112 – неразборный, при выходе из строя его заменяют. Система питания инжекторных двигателей Давление в топливной системе Топливная рампа и регулятор давления топлива Замена топливных форсунок Проверка топливных форсунок Привод дроссельной заслонки Дроссельный узел Регулятор холостого хода Замена адсорбера Система управления двигателем Контроллер и датчик впрыска Система впрыска Замена датчика детонации Датчик кислорода, лямбда зонд СО потенциометр Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) Снятие и установка модуля зажигания Датчик расхода воздуха Датчик фаз двигателя Предохранители и реле системы впрыска Разборка и сборка 8 клапанный 16 клапанный Система охлаждения Система выхлопа Карбюраторная система Инжекторная система Система питания ВАЗ / 2110, 2111, 2112 / ремонт / двигатель / инжекторная система / Система питания инжекторных двигателей

Система питания инжекторного двигателя: характеристика, устройство

Система питания инжекторного двигателя современного автомобиля — это сложнейший «организм», состоящий из датчиков, исполнительных устройств и самого главного — блока управления. Не зря в народе его называют «мозги». Именно блок управления контролирует работу всей системы впрыска топлива.

С его помощью происходит нормальное функционирование двигателя, регулировка угла опережения зажигания, момента впрыска топливовоздушной смеси и многих других параметров.

Центральный впрыск топлива

Моновпрыск — это самый простой механизм. Второе название — центральный впрыск. И он же был первым в истории. Массовое применение получил в США в начале 2 половины ХХ века. Как работает центральный впрыск? Простота — это именно то, что понравилось не только автовладельцам, но и производителям. Конструкция очень схожа с карбюратором, только вместо него применяется форсунка.

Она устанавливается на впускном коллекторе — одна на все цилиндры двигателя, независимо от их общего количества. Топливо поступает в коллектор постоянно, как и воздух. В результате происходит образование топливовоздушной смеси, которая распределяется по цилиндрам.

Устройство автомобилей

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.

Плюсы и минусы

Преимущества, которыми обладает центральная система впрыска:

• простота и дешевизна конструкции;
• для смены режимов работы достаточно провести регулировку одной форсунки;
• при смене карбюратора на инжектор (моновпрыск) существенных изменений в систему питания не производится.

К недостаткам относится то, что не выходит достигнуть высоких показаний экологичности. Поэтому на сегодняшний день автомобили с моновпрыском нельзя встретить в продаже и эксплуатации в развитых странах Америки, Европы и Азии. Разве что в странах третьего мира они будут беспрепятственно колесить по дорогам.

И самое большое неудобство — это то, что при выходе из строя форсунки двигатель останавливается и запустить его невозможно.

Еще кое-что интересное

Стоит обратить внимание на то, что, в отличие от карбюраторных систем, инжекторная требует того, чтобы была регулярная проверка топливной системы. Это обусловлено тем, что большое количество сложной электроники может дать сбой

В результате это приведет к нежелательным последствиям. К примеру, избыточный воздух в топливной системе приведет к нарушению составу эмульсии и неверному соотношению смеси. В дальнейшем это сказывается на двигателе, появляется нестабильная работа, выходят из строя контроллеры и т. п. По сути, инжектор – это сложная система, которая определяет, когда на цилиндры нужно подать искру, как доставить качественную смесь к блоку цилиндров или впускному коллектору, когда открывать форсунки и какое соотношение воздуха и бензина должно быть в эмульсии. Все эти факторы влияют на синхронизированную работу топливной системы. Интересно то, что без большинства контроллеров машина может исправно работать, при этом не будет существенных отклонений, так как имеются аварийные записи и таблицы, которые будут использоваться.

Распределённый впрыск топливной смеси

В таких системах количество форсунок равно числу цилиндров. Все форсунки находятся на впускном коллекторе, топливовоздушная смесь подаётся при помощи общей для всех топливной рампы. В ней происходит смешивание бензина и воздуха. Режимы работы форсунок:

1. Фазированный впрыск — самые современные системы работают именно с его использованием. Количество форсунок и цилиндров одинаковое, открытие и закрытие электроклапанов происходит в зависимости от того, какой такт проходит двигатель. Наилучшим режимом работы мотора считается такой, при котором открытие форсунки происходит непосредственно перед началом такта впуска. И двигатель работает устойчиво, и достигается высокая экономия бензина. Преимущества такой топливной системы очевидны.
2. Одновременный впрыск топливовоздушной смеси — открытие форсунок не зависит от такта. Они все открываются одновременно, несмотря на то, что находятся на впускных коллекторах «своих» цилиндров. Это несколько модернизированный моновпрыск, несмотря на то, что форсунок несколько, управление ими происходит так, будто установлена всего одна. В общем, такие конструкции надёжны и работа их стабильна, но по характеристикам уступают более современным конструкциям.
3. Попарно-параллельный впрыск топливной смеси немного отличается от предыдущего. Главное отличие — открываются не все форсунки разом, а парами. Одна пара открывается перед впуском, вторая — перед выпуском. Именно так обычно работает впрыск. Из употребления такие системы вышли давно, но, например, если выходит из строя датчик фаз, современные инжекторы переходят в аварийный режим (попарно-параллельный впрыск происходит вместо фазированного, так как без параметров этого датчика работа невозможна).
4. Системы непосредственного впрыска топлива имеют высокую стоимость, но и надёжность у них завидная. Экономичность и мощность двигателя на высоком уровне, регулировка подачи топливовоздушной смеси максимально точная. Мотор может быстро изменить режим работы. Электромагнитные форсунки устанавливаются в ГБЦ, смесь распыляется непосредственно в камеру сгорания цилиндра (отсюда и название системы).

В конструкции отсутствует впускной коллектор и клапан. Реализация конструкции довольно сложная, так как в ГБЦ на каждый цилиндр есть отверстия под свечи, клапаны (2 или 4, в зависимости от типа мотора). Элементарно не хватает места для установки форсунки.

Изначально такие системы впрыска устанавливались на габаритные и мощные двигатели, на бюджетных их не встретить. И ремонт таких систем выливается в круглую сумму.

Разновидности инжектора

На сегодняшний день используется электронный распределенный непосредственный впрыск. Переходным этапом инжектирования был моновпрыск (центральный) с одной форсункой. Моновпрыск использовался очень мало, так как недостатков было больше, чем достоинств. Скоро его заменил распределенный впрыск.

Распределенный электронный впрыск топлива предполагает наличие форсунок, по одной на каждый цилиндр. Воздух в цилиндры попадает через впускной коллектор и дозируется дроссельной заслонкой.

Непосредственный впрыск напоминает дизельную топливную систему, так как форсунки вмонтированы прямо в цилиндры, от чего и происходит название.

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.

Замена масла

Пожалуй, самой распространенной и часто выполняемой операцией по ремонту является замена масла и масляного фильтра. Рассмотрим, последовательность действий:

1. Прежде чем начать ремонтно-восстановительные операции следует снять минус-клемму с АКБ.
2. При наличии защиты двигателя, ее необходимо снять. Для этого необходимо открутить крепежные болты.
3. Далее, откручиваем сливную пробку, которая находится на поддоне, и ждем, пока сольется смазочная жидкость.
4. Закручиваем сливную пробку, при этом, не забыв сменить медную уплотнительную прокладку.
5. При помощи специального съемника снимаем масляный фильтр. Перед установкой нового, в него необходимо налить 100 грамм нового масла.
6. Откручиваем заливную горловину и льем масло.
7. Закрутив заливную пробку, стоит завести мотор и дать ему несколько минут поработать.
8. При необходимости долить мало до необходимого уровня, который можно посмотреть на щупе.

Таким образом, замена масла считается законченной. Если происходит смена типа смазочной жидкости, то необходимо сделать промывку мотора.

Исполнительные механизмы инжекторных систем

По названию видно, что эти устройства выполняют то, что им скажет блок управления. Все сигналы от датчиков анализируются, сравниваются с топливной картой (огромной схемой работы при тех или иных условиях), после чего подаётся команда на исполнительный механизм. Следующие исполнительные механизмы входят в состав инжекторной системы:

1. Электрический бензонасос, установленный в баке. Он нагнетает в рампу бензин под давлением около 3,5 Мпа. Вот какое давление в топливной системе должно быть, при нем распыление смеси окажется наиболее качественным. При повышении оборотов коленвала увеличивается расход бензина, нужно его больше нагнетать в рампу, чтобы удерживать давление на уровне. В нижней части насосов устанавливается фильтр, который нужно менять хотя бы раз в 30000 км пробега.
2. Электромагнитные форсунки устанавливаются в рампе и предназначены для подачи топливовоздушной смеси в камеры сгорания. Чем дольше открыт клапан форсунки, тем больше смеси поступит в камеру сгорания — именно такой принцип дозирования лежит в основе.
3. Дроссельный механизм приводится в движение педалью из салона. Но в последние годы набирает популярность электронная педаль газа. Это означает, что вместо тросика используется потенциометр на педали и небольшой электродвигатель на дроссельной заслонке.
4. Регулятор холостого хода предназначен для контроля количества воздуха, поступающего в топливную рампу при полностью закрытой дроссельной заслонке. На карбюраторных моторах аналогичную функцию выполняет «подсос». Несмотря на то, что топливная система отличается, суть работы остаётся той же — подача смеси и её сгорание.
5. Модуль зажигания — короб, в котором находится 4 высоковольтные катушки. Хорошая конструкция, но крайне ненадёжная — высоковольтные провода имеют свойство портиться. Намного эффективнее окажется использование для каждой свечи отдельной катушки, выполненной в виде наконечника.

Достоинства [ править | править код ]

Преимущества по сравнению с двигателями, оборудованными карбюраторной системой подачи топлива (в контексте двигателей, имеющих электронный блок управления):

• Существенное уменьшение расхода топлива даже на ранних системах (например у автомобиля «Нива» ВАЗ-21214, оснащенного инжекторной системой первых поколений, расход топлива в среднем на 30-40 % меньше, чем у аналогичного автомобиля ВАЗ-21213, оснащенного карбюратором). Современные системы обеспечивают расход топлива примерно в 2 раза ниже, чем у последних поколений карбюраторных автомобилей аналогичной массы и рабочего объёма.
• Значительный прирост мощности двигателя, особенно в области низких оборотов.
• Упрощается и полностью автоматизируется запуск двигателя.
• Автоматическое поддержание требуемых оборотов холостого хода.
• Более широкие возможности управления двигателем (улучшаются динамические и мощностные характеристики двигателя).
• Не требует ручной регулировки системы впрыска, так как выполняет самостоятельную настройку на основе данных, передаваемых датчиками кислорода, а также на основе измерения неравномерности вращения коленвала.
• Поддерживает примерно стехиометрический состав рабочей смеси, что существенно уменьшает выброс несгоревших углеводородов и дает возможность использования окислительно-восстановительных каталитических нейтрализаторов. В результате выбросы токсичных продуктов сгорания снизились во много раз. Например, выбросы окиси углерода у последних поколений карбюраторных автомобилей составляли примерно 20-30 г/кВт*ч, у инжекторых автомобилей Евро-2 — уже 4 г/кВт*ч, а у автомобилей, выпущенных по нормам Евро-5 — всего 1,5 г/кВТ*ч.
• Широкие возможности для самодиагностики и самонастройки параметров, что упрощает процесс технического обслуживания автомобиля. Фактически инжекторные системы, начиная с Евро-3, вообще не требуют никакого периодического обслуживания (требуется только замена вышедших из строя элементов).
• Лучшая защита автомобиля от угона. Не получив разрешение от иммобилайзера, блок управления двигателем не производит подачу топлива в двигатель.
• Возможность уменьшения высоты капота, так как элементы системы впрыска расположены по бокам двигателя, а не над двигателем, как большинство автомобильных карбюраторов.
• В карбюраторных системах при неработающем двигателе или при работе на небольших оборотах за счет испарения бензина из карбюратора весь тракт, начиная от воздушного фильтра и до впускного клапана, наполнены горючей смесью, объём которой в многоцилиндровых двигателях достаточно велик. При неисправностях в работе системы зажигания или неправильно отрегулированных зазорах в клапанах возможен выброс пламени во впускной коллектор и воспламенения в нём горючей смеси, что вызывает громкие хлопки и может привести к пожару или повреждению приборов системы питания. В инжекторных системах бензин подается только в момент открытия впускного клапана соответствующего цилиндра и накопления горючей смеси во впускном тракте не происходит.
• Работа карбюратора зависит от его положения в пространстве. Например, большинство автомобильных карбюраторов работает с серьезными нарушениями при крене автомобиля уже в 15 градусов. У инжекторных систем такой зависимости нет.
• Работа карбюратора сильно зависит от атмосферного давления, что особенно критично при работе автомобильных двигателей в горах, а также для авиационных двигателей. У инжекторных систем такой зависимости нет.

Работа двигателя с инжекторной системой впрыска

А теперь можно рассмотреть и принцип работы системы питания инжекторного двигателя. При включении зажигания происходит переход в рабочий режим всех механизмов и устройств. Первым делом насос нагнетает бензин в рампу до минимального давления, которого хватит для запуска.

А дальше все ждут, когда провернётся коленвал, и с его датчика пойдёт сигнал на блок управления о положении поршней в цилиндрах. Одновременно с этим датчик фаз выдаёт сигнал о том, какой такт совершается. После анализа данных блок управления даёт команду на форсунки (в зависимости от того, в каком цилиндре происходит впуск).

При вращении коленвала постоянно снимаются данные с датчиков и, исходя из них, происходит открывание нужных электромагнитных форсунок на определённый промежуток времени. Смесь воспламеняется, отработанные газы выходят через выпускной коллектор. По тому, какое содержание кислорода в них, можно судить о качестве сгорания топлива.

Если содержание кислорода большое, то смесь сгорает не до конца. Блок управления производит корректировку угла опережения зажигания, чтобы добиться наилучших показаний.

Но вот во время прогрева некоторые датчики не влияют на работу системы управления. Это датчики расхода воздуха, детонации и абсолютного давления. При достижении рабочей температуры включаются они в работу. Причина — во время прогрева невозможно соблюсти все условия, в частности, соотношение бензина и воздуха. Уровень СО в выхлопных газах тоже будет зашкаливать, поэтому контроль всех этих параметров не следует производить.

История [ править | править код ]

Появление и применение систем впрыска в авиации [ править | править код ]

Карбюраторные системы для работы под углом к горизонту необходимо дополнять множеством устройств либо применять специально спроектированные карбюраторы. Система непосредственного впрыска авиационных двигателей — удобная альтернатива карбюраторной, так как инжекционная система впрыска в силу конструкции работает в любом положении относительно направления силы тяжести.

Первый в России опытный мотор с системой впрыска был изготовлен в 1916 году Микулиным и Стечкиным.

К 1936 году на фирме Robert Bosch были готовы первые комплекты топливной аппаратуры для непосредственного впрыска бензина в цилиндры, которую через год стали серийно ставить на V-образный 12-цилиндровый двигатель Daimler-Benz DB 601. Именно этими моторами объёмом 33,9 л оснащались, в частности, основные истребители Люфтваффе Messerschmitt Bf 109. И если карбюраторный двигатель DB 600 развивал на взлетном режиме 900 л. с., то DB 601 с впрыском позволял поднять мощность до 1100 л. c. и более. Позже в серию пошла девятицилиндровая «звезда» BMW 132 с подобной системой питания — лицензионный авиадвигатель Pratt & Whitney Hornet, который на BMW производили с 1928 года. Он же устанавливался, к примеру, на транспортные самолеты Junkers Ju 52. Авиационные двигатели в Англии, США и СССР в те времена были исключительно карбюраторными. Японская же система впрыска на истребителях «Mitsubishi A6M Zero» требовала промывки после каждого полета и поэтому не пользовалась популярностью в войсках.

Лишь к 1940 году, когда Советскому Союзу удалось закупить образцы новейших германских авиационных двигателей со впрыском, работы по созданию отечественных систем непосредственного впрыска получили новый импульс. Однако серийное производство советских насосов высокого давления и форсунок, созданных на основе немецких, началось лишь к середине 1942 года — первенцем стал звездообразный мотор АШ-82ФН, который ставили на истребители Ла-5, Ла-7 и бомбардировщики Ту-2. Мотор со впрыском АШ-82ФН оказался настолько удачным, что выпускался ещё долгие десятилетия, использовался на вертолете Ми-4 и самолетах Ил-14.

К концу войны довели до серии свой вариант впрыска и в США. Например, двигатели «летающей крепости» Boeing B-29 тоже питались бензином через форсунки.

Начало реактивной эры привело к прекращению работ по системам впрыска. На тяжелых и скоростных самолетах применялись турбовинтовые и реактивные двигатели, а поршневые ставились лишь на тихоходные легкие маломаневренные самолеты и вертолеты, которые могли нормально работать и с карбюраторной системой питания.

Применение систем впрыска в автомобилестроении [ править | править код ]

Системы управления двигателем в автомобилестроении начали применяться с 1951 года, когда механической системой непосредственного впрыска бензина производства западногерманской фирмы Bosch был оснащён двухтактный двигатель микролитражного купе 700 Sport, выпущенного фирмой Goliath из Бремена. В 1954 году появилось купе Mercedes-Benz 300 SL («крыло чайки»), двигатель которого оснащался аналогичной механической системой впрыска Bosch [4] . На рубеже 1950—1960-х годов над электронными системами впрыска топлива активно работали Chrysler и ГАЗ. Тем не менее, до эпохи появления дешёвых микропроцессоров и введения жёстких требований к уровню вредных выбросов автомобилей идея впрыска популярностью не пользовалась и только с конца 1970-х их массовым внедрением занялись все ведущие мировые автопроизводители.

Первой серийной моделью с электронным управлением системы впрыска бензина стал седан Rambler Rebel 1967 модельного года, который выпускала фирма Nash, входившая в качестве отделения в состав концерна AMC. Нижневальная V-образная «восьмерка» Rebel объёмом 5,4 л в карбюраторном варианте развивала 255 л. с., а в заказной версии Electrojector уже 290 л. с. Разгон до 100 км/ч у такого седана занимал менее 8 с.

К началу 2000-х годов системы распределённого и прямого электронного впрыска практически вытеснили карбюраторы на легковых и легких коммерческих автомобилях.

Система питания инжекторного двигателя современного автомобиля — это сложнейший «организм», состоящий из датчиков, исполнительных устройств и самого главного — блока управления. Не зря в народе его называют «мозги». Именно блок управления контролирует работу всей системы впрыска топлива.

С его помощью происходит нормальное функционирование двигателя, регулировка угла опережения зажигания, момента впрыска топливовоздушной смеси и многих других параметров.

Нейтрализатор/катализатор

Для сокращения выброса окисей углерода и азота, в инжектор был добавлен каталитический нейтрализатор. Он преобразует выделенные из газов углеводороды. Применяется на инжекторах лишь с обратной связью. Перед катализатором имеется датчик содержания кислорода в выхлопных газах, по-другому его называют как лямбда-зонд. Контроллер, получая информацию от датчика, вытягивает подачу топливной смеси до нормы. В нейтрализаторе есть керамические составляющие с микроканалами, где содержатся катализаторы:

Так как простых каталитических нейтрализаторов недостаточно, то используется рециркуляция отработавших газов. Она существенно убирает образовавшиеся оксиды азота. Помимо этого, для этих целей устанавливается дополнительный NO-катализатор, так как система EGR не способна создать полное удаление NOx. Есть два типа катализаторов для понижения выбросов NOx:

1. Селективные. Не привередливы к качеству топлива.
2. Накопительного типа. Гораздо эффективнее, но очень чувствительны к высокосернистым горючим, что нельзя сказать о селективных. Поэтому они обширно применяются на авто для стран с малым количеством серы в топливе.

Тюнинг топливной системы двигателя

Под понятием тюнинг двигателя кроется целый ряд процедур и технических доработок, главной целью которых становится максимальное улучшение характеристик мотора в различных режимах его работы. Под настоящим тюнингом не следует понимать те доработки, которые связаны с повышением экономичности ДВС, хотя некоторые настройщики прибегают к такому определению. В большинстве случаев все получается с точностью до наоборот.

Экономичность мотора отодвигается далеко на задний план. Тюнинг двигателя осуществляется для повышения мощностных характеристик силовой установки, увеличения отдачи от мотора и качественного улучшения разгонных и других характеристик автомобиля.

В данной статье мы поговорим о той части тюнинга ДВС, который затрагивает топливно-воздушную систему агрегата (тюнинг впуска и топливной системы). Сразу оговоримся, что на данный момент  речь не будет идти о компрессорных и турбо моторах. Детальную информацию о двигателе с компрессором и/или турбонаддувом вы найдете в специальном разделе нашего сайта.

Содержание статьи

• Комплектующие для тюнинга
• Тюнинг топливной системы инжекторного двигателя: выбор форсунок
  • Про форсунки
  • Подсчитываем производительность форсунок
    • Несколько слов о турбо моторах
  • Недостатки  высокопроизводительных форсунок
  • Распыление горючего
• Про топливный насос
  • Как проверить производительность топливного насоса?
  • Проверка на практике
  • Правильно эксплуатируем топливный насос
• Как регуляторы давления  влияют на показатели производительности
• Проверяем топливную систему на герметичность и анализируем потребление тока бензонасосом
• Что в сухом остатке

Комплектующие для тюнинга

На данном этапе мы уже познакомились с устройством и общим принципом работы топливной системы карбюраторного и инжекторного двигателя. Вполне очевидно, что замена главных компонентов  этой системы  на более производительные обеспечит желаемый эффект в плане увеличения характеристик двигателя по мощности. Чем больше топлива и воздуха поступит для сжигания, тем большей будет мощность двигателя. В теории это выглядит именно так, но практика подразумевает серьезную работу и ряд определенных сложностей, а также комплексный и осознанный  подход. Если говорить о топливно-воздушной системе, то главными элементами тюнинга становятся:

• впуск;
• топливная аппаратура;
• выпуск;

На выпуске мы детально останавливаться не будем, а вот впуск и топливно-воздушная система представляют значительный интерес. По вопросу выпуска стоит только отметить, что  весь комплекс работ по тюнингу крайне желательно осуществлять параллельно модернизации выпускной системы.

Производится увеличение диаметра системы выхлопа. Место штатного выпускного коллектора занимает равнодлинный выпускной коллектор, представляющий собой схему 4-2-1 или 4-1.

Последующие доработки включают в себя установку прямоточного резонатора и глушителя, а также спортивного катализатора.

Для обеспечения соответствующей подачи воздуха многие прибегают к замене штатного воздушного фильтра на фильтр нулевого сопротивления, меняют сам впускной коллектор на тюнинговый.

Топливная часть получает другие топливные магистрали с большим диаметром, более производительный топливный насос. Топливный фильтр заменяют на изделие с большей пропускной способностью. Замене подлежит в ряде случаев и топливная рейка (рампа), а также регулятор давления.

Инжекторные форсунки штатного образца сменяют их высокопроизводительные аналоги. Фильтр нулевого сопротивления может быть с короткой трубой, а главной его задачей становится свободный забор внешнего воздуха без каких-либо препятствий или существенных ограничений.

Распространенным вариантом тюнинга становится увеличение диаметра дроссельной заслонки. Установка впускного коллектора на доработанный модифицированный образец ведет к увеличению мощности.

Тюнеры также устанавливают более толстую прокладку между впускным коллектором и блоком силового агрегата. Такую прокладку изготавливают из специального материала. Основной задачей прокладки является  ограничение теплопередачи  от блока двигателя к впускному коллектору. Это позволяет уменьшить нагрев впускного коллектора от блока и температуру внутри него. Более холодный впуск означает большую массу воздуха, что и приведет к итоговому приросту мощности.

Ко всему вышесказанному необходимо добавить, что  тюнинг топливной системы является практически бесполезным без заранее увеличенной мощности двигателя. К такому увеличению можно отнести установку турбонаддува, существенную расточку цилиндров и серьезную перестройку всего мотора.  Даже увеличенная на 20-30% итоговая мощность силового агрегата еще не означает, что штатная топливная система в ряде случаев обязательно нуждается в доработках. Дело в том, что система подачи  топлива в ДВС изначально имеет определенный запас производительности.

Тюнинг топливной системы инжекторного двигателя: выбор форсунок

Наиболее частыми проблемами в процессе настройки современного автомобильного форсированного двигателя являются осложнения с подачей топлива. Эти трудности зачастую связаны с бензонасосом или инжекторными форсунками. Далее мы рассмотрим некоторые эффективные способы проверки топливной системы, а также поговорим о критериях выбора отдельных компонентов для замены.

Про форсунки

Распространенным и одновременно ошибочным мнением является то, что форсунки необходимо выбирать исходя из той мощности, которую может иметь двигатель. Можно встретить утверждения, что стандартных штатных форсунок на той или иной модели авто хватает только до условных 130 сил, других форсунок на этом же типе мотора уже до 160 сил и т.д. Такие заявления часто встречаются на просторах сети Интернет, обсуждаются на различных тематических форумах. Необходимо учесть, что замеры мощности на динамометрическом стенде (диностенде) никак не могут прямо указать на то, что производительности форсунок оказалось двигателю достаточно или имеется явная нехватка такой производительности.

Отмечены такие случаи, когда форсированные и предположительно исправные моторы после относительно непродолжительного движения (20-30 минут) в режиме максимальной скорости по трассе неожиданно отказывали. Эти же двигатели во время непродолжительных заездов до этого могли пройти без всяких сбоев 10, 20 и более тысяч км. Вскрытие таких агрегатов наглядно демонстрировало признаки обеднения смеси и наличие детонации. Изолятор на свече зажигания был белым, перегородки оказывались разрушенными, имелись выбоины на вытеснителях.

Основной проблемой являлся тот факт, что производительности форсунок в таких двигателях уже было мало с самого начала. Дело в том, что даже резкие старты со светофора и движение в режиме городского потока на относительно небольшие короткие отрезки с максимальными оборотами на обедненной смеси все равно не могло существенно и заметно повлиять на двигатель. Мотор очень недолго находился в подобных режимах, а элементы камеры сгорания успевали попросту остыть в промежуточный момент переключения.  Это и позволяло мотору ходить несколько десятков тысяч километров.

Выезды же на трассу в режиме «педаль в пол» и продолжительные заезды на максимальных оборотах для такого двигателя оказывались губительными. Дополнительным фактором становились также возможные внешние погодные условия, которым не уделили должного внимания при настройке тюнингового ДВС. К таким факторам для примера можно отнести похолодание, что привело к увеличению плотности воздуха и обеднению смеси. Конечным результатом стал выход двигателя из строя. Для исключения подобных негативных последствий крайне важно знать основные критерии при выборе форсунок.

Инжекторные форсунки всегда необходимо подбирать только с учетом запаса производительности. Такой подход является надежной гарантией того, что любые изменения естественных погодных условий не повлияют на количество необходимого топлива, которое поступает в двигатель. Запас по производительности позволяет исключить фактор нехватки топлива при засорении системы топливоподачи. Только форсунки с запасом обеспечивают достаточное количество топлива на всех режимах работы силовой установки.

Производительность форсунки определяется по  соотношению объема двигателя, эффективности процесса сгорания смеси и других процессов в двигателе, оборотов  максимальной мощности агрегата. К этому утверждению можно добавить, что роторный двигатель требует на 20-30% более производительных форсунок при одинаковых мощностных показателях сравнительно с аналогичными форсунками для поршневого мотора. Рабочий процесс в двигателе Ванкеля имеет меньшую эффективность, наполнение воздухом в роторных моторах зачастую находится на заметно более высоком уровне.

Лучшим способом  правильного подбора форсунок становится детальная консультация с настройщиками. Квалифицированные специалисты, которые настраивают силовые агрегаты, отлично представляют себе те требования по количеству топлива, которые будут необходимы для ДВС той или иной конфигурации.

При самостоятельной настройке двигателя самым распространенным и простым способом выбрать форсунки является определение максимального расхода воздуха силовым агрегатом. Для решения этой задачи вполне подойдет диагностическая программа любого типа.  Нужно попросту снять лог разгона автомобиля при включенной 3-й передаче. Обратите внимание на пиковый показатель значения массового расхода воздуха, который выражается в килограммах в час.

Подсчитываем производительность форсунок

Отличным примером может послужить двигатель ВАЗ 2112 после небольшого тюнинга. Для такого двигателя увеличили рабочий объем, а  максимальный показатель расхода  воздуха после замеров  составил 320кг/ч. Указанный агрегат в режиме максимальной мощности потребует состав смеси  на отметке около 12.5. Коэффициент запаса производительности форсунок должен быть не менее 1.1. Количество таких форсунок равно числу цилиндров двигателя (4). Теперь можно вычислить необходимую производительность:

320кг/ч / 4 форсунки / 12.5 * 1.1 * 1000 г / 60 мин  = 117 г/мин.

Справочник фирмы Bosch указывает, что производительность стандартных форсунок ВАЗ имеет отметку в 103. 5 г/мин. Если учитывать плотность бензина  на отметке в 0.75, тогда показатель составляет 137 см3/мин. Указанные данные явно демонстрируют, что для форсированного мотора таких форсунок будет недостаточно. Другой доступной в каталоге модификацией форсунок Bosch являются форсунки от модели ГАЗ «Волга». Их производительность составляет 150 г/мин. Для такового тюнингового двигателя от ВАЗ именно эти форсунки условно станут оптимально правильным выбором, так как в полной мере смогут удовлетворить потребность агрегата на всех режимах работы и обеспечат необходимый запас по топливу.

Несколько слов о турбо моторах

Если говорить о моторах, имеющих турбонаддув, тогда критерии подбора форсунок для таких агрегатов будут отличаться от атмосферных силовых установок. Для примера условно возьмем состав смеси 11.5 и коэффициент запаса 1.15. Получаем 950кгч / 4 / 11.5 * 1.15 * 1000 / 60 = 395 г/мин. Этот результат равен 527 см3/мин.

Рекомендуем также прочесть статью о турбокомпрессоре. Из этой статьи вы узнаете об устройстве системы нагнетания воздуха в цилиндры под давлением, познакомитесь с особенностями эксплуатации турбобензиновых и турбодизельных двигателей.

Подобрать форсунки для такого двигателя становится не самой простой задачей. В каталоге фирмы Бош максимальная производительность форсунок от Ford составляет 326.8 г/мин. Этот показатель равен 435 см3/мин. По этой причине для таких высокофорсированных турбо двигателей задействуют форсунки от Subaru WRX STI или от аналогичных производительных моделей.

Недостатки  высокопроизводительных форсунок

На начальном этапе может сложиться впечатление, что чем больше форсунки, тем лучше для мотора во всех отношениях. Давайте разбираться в этом вопросе. Любые инжекторные форсунки имеют два наиболее важных параметра. Под такими параметрами понимаются динамический и линейный диапазон.

Динамический диапазон представляет собой диапазон интервалов впрыска. В таком временном диапазоне форсунка способна осуществлять  подачу топлива. Данный показатель зачастую характеризуется понятием «минимальное время впрыска топлива». Под этим определением стоит понимать время открытия клапана форсунки. В верхней части нагрузки динамический диапазон ничем не ограничен, так как топливная форсунка на практике не может работать за пределами своего динамического диапазона. ЭБУ в процессе управления форсункой и топливоподачей обязательно учитывает эту особенность.

Линейный диапазон  является диапазоном времен впрыска. Характеристика, которая связывает подачу топлива форсункой с тем самым временем открытия форсунки, подчиняется линейному закону. Указанный диапазон берет начало от «минимального линейного времени впрыска». Этот показатель больше минимального времени открытия форсунки.

Кода подача топлива находится на пиковой отметке, тогда подобная нелинейность начинает проявляться при максимальном приближении к загрузке в 100% . Характеристика связана с временем закрытия форсунки. Другими словами, топливная инжекторная форсунка попросту не успевает закрыться до начала следующего цикла. Получается, что линейный диапазон намного более узкий сравнительно с диапазоном динамическим. Стоит заметить, что чем больше окажется форсунка, тем уже будут диапазоны ее работы. Сужение диапазонов вызывает ряд сложностей.

Примером может послужить регулирование топливоподачи и характеристик смеси посредством лямбда-зонда и средств корректировки ЭБУ. За основу для блока управления положены именно линейные законы подачи топлива. Это означает, что регулирование при помощи лямбда-зонда будет правильно  и корректно работать только при учете следующего:

На любых режимах работы мотора и при любых изменениях внешних условий и других дополнительных факторов, форсунка должна оставаться строго в линейном диапазоне.

Рассмотрим это утверждение на примере. Условно вернемся к двигателю в стоке 2112 и  подключим регулирование по лямбда-зонду.  Если значение минимального времени впрыска будет задано неверно, тогда двигатель заглохнет, либо произойдет подстройка под минимальное время, что повлечет срыв регулирования. Общий алгоритм будет неспособен обеднить смесь до нужных целевых значений подач на участке переключений.

Можно возразить, что современное программное обеспечение ЭБУ от альтернативных разработчиков учитывает эти нюансы, но практика все равно выявляет сложности. Что касается нелинейности при больших нагрузках, то данная характеристика особого влияния не имеет. Дело в том, что при возникновении таких существенных нагрузок  регулировка по лямбда-зонду отключается. Хотелось бы добавить, что при широкополосном лямбда-регулировании во всех без исключения режимах работы агрегата такого отключения не происходит, что еще более усугубляет проблему.

Если учитывать данные нюансы, тогда вполне логично  выбирать производительность форсунок с запасом больше только на 10-15% от того, что необходимо форсированному конкретному двигателю. Выбор нужного типа  инжекторной форсунки должен быть обусловлен не минимальным временем открытия, а максимально возможной шириной линейного диапазона.

Распыление горючего

Не менее важным параметром является и то качество, которое обеспечивает форсунка при  распылении топлива. Учитывать нужно и форму факела. Такая форма должна быть в обязательном порядке ориентирована на впускной клапан. Если говорить о качестве, тогда намного правильнее использовать те форсунки, которые обеспечивают лучшее распыление горючего. Качественный распыл оказывает огромное влияние на мощность силового агрегата и на расход бензина.

Вполне очевидно, что лучше распыляют топливо такие форсунки, которые при равном показателе производительности имеют большее количество отверстий. Высококачественные форсунки от Subaru WRX конструктивно получили 14 отверстий, другие форсунки могут иметь 4 таких отверстия, а некоторые форсунки могут и вовсе лить топливо сплошной струей.

Отмечен ряд случаев, когда одинаковые моторы на разных форсунках c одинаковой производительностью, но разным числом отверстий, демонстрировали разницу расхода до 5л на сотню километров. Лучшие показатели были у форсунок с большим числом отверстий и максимально качественным распылением и факелом. Такие форсунки стоят ощутимо дороже на начальном этапе, но последующая экономия на расходе топлива делает их выбор наиболее целесообразным, причем повышенная стоимость быстро компенсируется разницей в затратах на горючее при постоянно растущих ценах при заправках авто на АЗС.

Про топливный насос

В самом начале необходимо определить тот момент, когда штатного насоса уже не хватает для обеспечения двигателя необходимым количеством горючего для нормальной работы. Это происходит тогда, когда производительность инжекторных форсунок, установленных на ДВС, заметно возрастает. Подачи топлива штатным насосом в таком случае уже будет явно недостаточно.

Если рассмотреть стандартный и полностью исправный  насос, который устанавливается на модели ВАЗ, то такое устройство имеет показатель производительности на отметке в 60 литров/час.

Показатель противодавления составляет 300кпа. Далее мы можем вычислить те форсунки, с которыми он сможет нормально работать при учете того, что регулятор давления является стандартным:

60 / 60 мин * 1000 cм3 / 4 форсунки = 250 сс/мин, что равно 187.5 г/мин.

Вычисления показывают, что такой штатный бензонасос способен работать на достаточном уровне с форсунками 191.9г/мин. во многих конфигурациях. Если же использованы производительные форсунки, которые по своим показателям производительности оказываются выше, тогда топливный насос подлежит надлежащей замене на более производительный вариант.

Если говорить о турбокомпрессорном моторе, тогда замена штатного бензонасоса однозначно производится в обязательном порядке. Режимы работы под сильной нагрузкой для такого насоса являются препятствием для обеспечения необходимой двигателю подачи топлива на таких режимах.

Сильно форсированные до 200 и более л.с. атмосферные двигатели, которые имеют 4 дросселя системы впуска, заслуживают повышенного внимания. Силовые установки после такого тюнинга  являются такими агрегатами, которые закономерно не могут нормально работать со штатным насосом, имеющим стандартную производительность.

Для решения этой задачи можно воспользоваться продукцией различных фирм, которые выпускают производительные погружные или подвесные насосы, а также их элементы. Элементы могут быть совместимы со штатными корпусами стоковых насосов. Такие изделия способны развивать большее давление нулевой подачи сравнительно со стандартными. Топливный насос подбирают по критерию, аналогичному выбору форсунок. Речь идет о небольшом (около 10%) запасе по производительности насоса.

Обязательно учитывайте, что насос с большей производительностью обладает дополнительно большим показателем энергопотребления. В процессе установки такого высокопроизводительного насоса нужно знать, что в ряде случаев разъем для соединения автомобильной проводки с проводкой самого насоса начинает перегреваться. Может сильно нагреваться и провод бензонасоса, наблюдаются случаи перегорания предохранителя.

При установке бензонасоса с повышенной производительностью, к которым можно заслуженно отнести Walbro, а также насосы от Subaru WRX и т.п, необходимо увеличивать сечение провода от реле бензонасоса до самого насоса минимум в 2 раза.

Новый предохранитель для такого бензонасоса должен иметь характеристику в 15А. Обязательно стоит изучить в специальных источниках информацию касательно зависимости потребления тока (Амперы) для различных моделей тюнинговых насосов в зависимости от противодавления (бары) в топливной рейке (рампе).

Как проверить производительность топливного насоса?

Для качественной проверки показателей производительности насоса существует 2  способа:

• К первому можно отнести оценку давления топлива в рампе в режиме движения при большой подаче топлива.
• Ко второму относят непосредственное измерение производительности насоса при учете того противодавления, которое создает регулятор давления.

Стоит отметить, что второй способ является более точным и простым. Показатели производительности топливного насоса требуют тщательной проверки при возникновении любых подозрений по поводу потенциальных или явных проблем с системой подачи топлива. Такие проверки производительности  жизненно необходимо осуществлять сразу после замены топливных инжекторных форсунок или замены самого бензонасоса.

Провести замеры нужно и тогда, когда  планируется настройка исполняющей программы ЭБУ. Все это делается для того, чтобы иметь возможность сразу выявить или исключить проблемы по совместимости компонентов, по настройке электронного управления и т.д.  Экономия времени достигается благодаря возможности выявить осложнения на раннем этапе. Необходимо немедленно заменить те компоненты топливной системы, которые при проверке оказались неисправными или не соответствуют требованиям, которые выдвигаются именно под Ваш конкретный двигатель.

Проверка на практике

Чтобы осуществить проверку по первому способу, указанному выше, Вам потребуется манометр. Указанный манометр должен иметь длинный топливный шланг. Необходимой длиной можно считать отметку около 1.5 метров. Дальнейшим шагом становится подключение манометра к топливной рампе и его вывод на лобовое стекло или в область под стеклоочиститель. Это можно сделать через кромку крышки моторного отсека.

Затем нужно включить зажигание, показания уже подключенного манометра приблизительно должны указывать на 300-380кПа, что будет зависеть от регулятора. Исследуйте все трубки и соединения на предмет течи и проверьте целостность. Если таковых отклонений выявлено не было, тогда полностью запускайте мотор. После этого необходимо  произвести легкий старт, затем включить 3-ю передачу и нажать педаль газа до упора. Не отпуская педали газа и не меняя передачи, разгоняем машину до тех оборотов, пока не произойдет отсечка.

Когда обороты будут находиться в пределах указанной отсечки, нужно осуществить контроль над тем, как ведет себя стрелка-указатель на манометре. Показатель давления на манометре должен быть все теми же 300-380кПа, которые были отмечены на заглушенном моторе. Если заметно падение давления в пиковых режимах перед отсечкой, то это свидетельствует о проблемах в системе топливоподачи, которые нужно устранять. К таким проблемам можно отнести сетку бензонасоса, сам топливный насос, пережатую магистраль подачи топлива и т.д.

Второй способ проверки предпочтительнее по ряду причин. Главный плюс состоит в том, что нет никакой необходимости выезжать и разгонять автомобиль. Преимущества для машины вполне очевидны, ведь двигатель еще может быть не до конца настроен, а также может быть и вовсе не обкатан после использования в его обновленной конструкции тюнинговых элементов.

Для проверки берем заготовленную емкость на 5 литров. Неплохо подойдет простая тара для разлива питьевой воды. Следующим участником теста станет секундомер, который есть в большинстве электронных мобильных устройств. Завершают список оборудования для проверки 2 гаечных ключа (ключи на 17 или другие).

Обратите внимание, что такой способ проверки можно применить только на тех авто, где регулятор давления устанавливается в топливной рампе по классической схеме. Также должна обязательно присутствовать так называемая «обратка» (обраткой называют магистраль, по которой излишки топлива возвращаются обратно в бак  с топливом).

Возьмите заготовленные заранее 2 гаечных ключа и ослабьте с их помощью соединение на обратной магистрали. Такое соединение может находиться в середине моторного щита над рейкой, слева от вакуумного усилителя или конструктивно в другом месте. Для облегчения поисков проследите следование обратной магистрали от регулятора до той точки, где осуществлен переход на кузов,  а далее произведите разъединение в том месте.

На трубке может быть уплотнительное кольцо из резины, которое нужно сохранить для последующей обратной установки. Резиновый шланг, который будет вероятно еще иметь и гайку, нужно опустить в пустую и сухую емкость, о которой мы уже говорили выше.  Далее необходимо снять пластиковый кожух или другие элементы, а затем  обнаружить реле бензонасоса. Определить реле можно по темно-серому или проводу другого цвета внушительной толщины, который подходит к контактной группе. Указанное реле после обнаружения необходимо извлечь и замкнуть его контакты при помощи перемычки.

Наличие диагностической программы и ноутбука позволяет осуществлять управление и контроль за бензонасосом с помощью софта и оборудования, что исключает разбор панелей, снятие кожухов и т.д. С началом течи бензина в емкость нужно запустить секундомер. Когда наберется 5 литров бензина, тогда секундомер нужно отключить, затем отключить и топливный насос. Теперь вы можете на основе полученных данных рассчитать производительность имеющейся системы подачи топлива.

Представим, что 5 литров условно набралось за 5 минут, что означает 1 литр в минуту или 1000cc/min. Такой показатель соответствует исправному штатному бензонасосу. Далее полученную цифру нужно разделить на то количество топливных форсунок, которое установлено. В нашем случае это: 1000/4 =250cc/min на одну форсунку. Главной задачей этого теста является  то, что он позволяет выявить исправность системы топливоподачи и правильность подбора компонентов.

Если подача установленных инжекторных форсунок меньше, чем та подача от бензонасоса, которая измерялась при противодавлении регулятора, тогда можно говорить об отсутствии проблем. Если же результаты неудовлетворительные, тогда причиной тому снова могут быть топливопроводящие магистрали, бензиновый насос или фильтрующая сетка.

Те двигатели, которые оборудованы турбокомпрессором, тестировать по второму способу сложнее. Сложность состоит в том, что дополнительно потребуется источник для создания избыточного давления. Для этой цели подойдет автомобильный компрессор для подкачки колес. Вторым необходимым дополнительным элементом станет ресивер. С такой задачей справится резиновая колесная камера или запасное колесо.

Ресивер-камеру нужно накачать до такого давления, которое планируется в дальнейшем подавать от турбокомпрессора. Наиболее часто это цифры на отметке от 0.7-1.5bar.  Для проведения тестовых испытаний потребуется соединить ресивер при помощи шланга с входом регулятора давления топлива на топливной рампе. Это позволит обеспечить на мембране регулятора необходимый избыток давления. В процессе проведения теста нужно удостовериться в герметичности всех соединений.

Правильно эксплуатируем топливный насос

Как показывает опыт и практика, с топливным насосом и при условии правильной его эксплуатации намного меньше проблем, чем с его сеткой на входе. Если вдруг Вы отметили, что появились шумы или посторонние звуки в процессе работы насоса, тогда необходимо немедленно провести тесты его производительности теми способами, которые мы описали выше, или же обратиться за помощью к специалистам.

Если диагностировано существенное снижение производительности без видимых причин, тогда стоит заменить фильтрующий элемент-сетку на входе в топливный насос. Используйте только оригинальные сетки, которые поставляются в комплекте с тюнинговым насосом. Еще подойдут сетки от сторонних моделей авто с высокой мощностью. Остерегайтесь подделок, коими являются 95% сеток, доступных в розничных сетях. Производить установку таких сеток с высокопроизводительными насосами настоятельно не рекомендуется.

Как регуляторы давления  влияют на показатели производительности

Влияние регуляторов давления на производительность форсунок и топливных насосов достаточно велико. Для примера можем рассмотреть стандартный регулятор давления в топливной рейке ВАЗ. Такой регулятор рассчитан на давление в 300кПа.

Можно найти в продаже тюнинговую версию такого регулятора ВАЗ,  но уже рассчитанного на давление в 380 кПа. От штатной версии он отличается тем, что там установлена другая пружина. Другие виды регуляторов могут быть оборудованы винтом, который позволяет осуществлять микроподстройку давления регулятора. Допускается коррекция в очень ограниченных рамках, которые не превышают 1-2%. На многих автомобилях иностранного производства регуляторы  давления имеют показатель в 400кПа.

Для тюнинга топливной системы это интересно тем, что повышение давления в топливной рейке позволяет добиться прироста в показателях производительности топливных форсунок. Обычно производительность форсунок в различных каталогах указана в миллиграммах в минуту при определенном давлении регулятора.

При всех кажущихся очевидными плюсах сильно обольщаться заранее не стоит. Нужно помнить, что увеличение давления способно повлечь изменения в форме факела топливного впрыска и негативно повлиять на общий ресурс и срок службы бензонасоса. Повышение противодавления в топливной рейке автоматически уменьшает подачу топлива насосом. Так что использовать замену регулятора давления лучше только в особых случаях. Некоторые конфигурации тюнингового мотора диктуют такие условия, когда использование нестандартного регулятора давления и вовсе лишено всякого смысла.

Если Вы установили тюинговые форсунки в паре со стандартным насосом, но производительности форсунок мало, тогда лучше сразу меняйте бензонасос на более производительный аналог, а не пытайтесь поднять давление в рейке манипуляциями с регулятором. Только с заменой регулятора проблема не исчезнет. Внимательно изучите вопрос зависимости подачи топлива различными бензонасосами от противодавления.

Атмосферный мотор имеет такое противодавление, которое равно давлению регулятора. Моторы с турбокомпрессором имеют противодавление, которое равно сумме давления регулятора и давления избытка. Условное использование регулятора давления на 300кПа в конструкции мотора с турбокомпрессором потребует пересчета производительности топливных насосов 165 и 255 л/ч. как 120 и 240 л.ч.

В турбо моторах, а так же в паре со старыми насосами, крайне не рекомендовано использовать регуляторы более 300кПа. Использование таких регуляторов  будет означать создание очень больших нагрузок на насос и топливную систему автомобиля в целом. Для справки можно добавить, что многие иномарки с турбиной имеют регуляторы с показателем в 250кПа.

Проверяем топливную систему на герметичность и анализируем потребление тока бензонасосом

Если имели место любые вмешательства в топливную систему, особенно в те элементы, которые отвечают за подачу топлива, тогда обязательной необходимостью является безотлагательная проверка герметичности такой системы. Проверять топливную систему нужно после замены форсунок и/или бензонасоса, а также других элементов. С особой тщательностью нужно проводить проверку после замены бензонасоса на более мощный.

Для проверки заведите мотор и начните проводить поэтапный визуальный осмотр всех соединений и топливных магистралей на предмет утечки горючего и целостности элементов. Малейшая утечка топлива и даже появление стойкого запаха бензина уже являются недопустимыми. Необходимо выявить проблемные места и устранить течи и другие неприятности при их обнаружении.

Если Вы не обнаружили утечек, тогда пережмите резиновый шланг «обратки». Осуществить эту процедуру очень просто.  Пригласите помощника, а далее дросселем  создайте чуть более высокие обороты сравнительно с режимом холостого хода. Натяните шланг и сложите его так, чтобы сложенная часть стала похожа на литеру Z. Пережмите сложенный таким образом шланг в ладони. Продолжайте удерживать шланг в пережатом состоянии и попросите помощника произвести повторный осмотр всех соединений топливной системы, ее шлангов, элементов и магистралей. При обнаружении утечек немедленно их устраняйте.

Замена топливного насоса потребует тщательной проверки всех электрических контактов и проводки на предмет перегрева в режиме теста с пережатым шлангом и в других режимах работы мотора. Те случаи, когда выявлен такой излишний  нагрев, означают замену разъемов и/или элементов проводки на провод с большим сечением.

Что в сухом остатке

Как Вы уже наглядно убедились, тюнинг топливно-воздушной системы является вполне реальной процедурой с высокой результативностью только тогда, когда итоговая мощность мотора существенно повышена. Перенастройки и изменения в конструкции топливной системы не ограничиваются заменой только форсунок и бензонасоса, а подразумевают целый комплекс операций для правильной работы всех систем и общего увеличения мощностных характеристик двигателя.

На основе данной статьи видно, что для «штатных» ДВС замена ряда элементов топливной системы не имеет никакого смысла. Что касается распространенного приема по замене воздушного фильтра на фильтр нулевого сопротивления для моторов в полном стоке, то с учетом отечественных реалий от такого тюнинга может быть больше вреда, чем ощутимой пользы.

Доказательством являются многочисленные отзывы о негативных последствиях такого решения. В двигатель через «нулевик», особенно летом и при обычной эксплуатации в городе или на проселочных дорогах, попадает намного больше пыли и грязи, которая в изобилии присутствует на пыльных обочинах.

Намного более частая замена такого фильтра дополнительно ставит целесообразность его установки на обычный автомобиль под большое сомнение. Для стоковых машин прирост мощности после установки «нулевика» скорее просто желание самого владельца почувствовать какие-либо улучшения. А кто ищет, тот всегда найдет, хотя в реальности это может быть далеко не так.

Хотелось бы добавить, что подходить к вопросу тюнинга нужно уверенно, ответственно и с полным пониманием процесса. Настоящий энтузиазм и грамотный тюнинг обязательно позволят смело и без поломок крутить Ваши мощные форсированные моторы  сотни тысяч километров в любых режимах!

Следующая эволюция системы впрыска топлива

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

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

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

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

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

Ford

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

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

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

Toyota

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Технология: бензиновый двигатель с непосредственным впрыском

Технология: бензиновый двигатель с непосредственным впрыском

II.Майор Цели двигателя GDI
1. Разница между новым GDI и текущим MPI
2.Контур
3. Технические характеристики

III. Основные характеристики двигателя GDI
1. Меньший расход топлива и более высокая мощность
2.Реализация снижения расхода топлива
3.Реализация повышенной производительности

I. Введение

Для много лет инновационные технологии двигателей были приоритетом развития компании Мицубиси Моторс. В частности, Mitsubishi стремилась улучшить двигатель эффективность в стремлении удовлетворить растущие экологические требования, такие как по энергосбережению и сокращению выбросов CO2 до предела негативное влияние парникового эффекта.

В усилиях Mitsubishi чтобы спроектировать и построить еще более эффективные двигатели, компания посвятила значительные ресурсов для разработки бензинового двигателя с непосредственным впрыском. Годами, автомобильные инженеры считают, что этот тип двигателя имеет наибольшую потенциал для оптимизации подачи топлива и сжигания, что, в свою очередь, может обеспечить более высокая производительность и меньший расход топлива. Однако до сих пор никто успешно разработала двигатель с непосредственным впрыском в цилиндр для использования на серийных автомобилях. Благодаря возможностям разработки двигателей Mitsubishi, Усовершенствованный бензиновый двигатель Mitsubishi GDI с непосредственным впрыском является реализацией инженерной мечты.

Двигатель ГДИ прямого впрыска бензина Мицубиси

II. Основные задачи двигателя GDI

• Сверхнизкий расход топлива, превосходящий даже дизельные двигатели
• Превосходная мощность по сравнению с обычными двигателями MPI

---

1. Разница между новым GDI и текущим MPI
Для подачи топлива в обычных двигателях используется топливо система впрыска, пришедшая на смену карбюрационной системе. MPI или многоточечный Впрыск, при котором топливо впрыскивается в каждое впускное отверстие, в настоящее время одна из самых распространенных систем. Однако даже в двигателях MPI являются ограничениями реакции подачи топлива и управления горением, поскольку топливо смешивается с воздухом перед поступлением в цилиндр. Митсубиси взялся за раздвиньте эти пределы, разработав двигатель с прямым впрыском бензина. в цилиндр как в дизеле, и притом куда впрыск тайминги точно контролируются в соответствии с условиями нагрузки. Двигатель GDI добился следующих выдающихся характеристик.

• Чрезвычайно точный контроль подачи топлива для достижения КПД, превышающий дизельные двигатели, за счет возможности сжигания подача ультрабедной смеси.
• Очень эффективный впуск и относительно высокая степень сжатия соотношение, уникальное для двигателя GDI, обеспечивает как высокую производительность, так и отклик превосходит показатели обычных двигателей MPI.

Для Mitsubishi технология, реализованная для этого двигателя GDI станет краеугольным камнем нового поколения высокоэффективных двигателей. и, по его мнению, технология будет продолжать развиваться в этом направлении.

Переход системы подачи топлива

2. Описание

(1) Основные характеристики

(2) Схема двигателя

---

3. Технические характеристики

• Вертикальные прямые впускные отверстия для оптимального управления воздушным потоком в цилиндре
• Поршни с изогнутой верхней частью для лучшего сгорания
• Топливный насос высокого давления для подачи топлива под давлением в форсунки
• Вихревые форсунки высокого давления для оптимальной топливовоздушной смеси

III. Основные характеристики двигателя GDI

1 . Меньший расход топлива и более высокая производительность

(1) Оптимальное распыление топлива для двух режимов сгорания
Используя методы и технологии, уникальные для Mitsubishi, двигатель GDI обеспечивает как более низкий расход топлива, так и более высокая производительность. Это, казалось бы, противоречивое и трудный подвиг достигается с использованием двух режимов горения. Помещать с другой стороны, время впрыска изменяется в соответствии с нагрузкой двигателя.

Для условий нагрузки, необходимых для среднего городского вождения, впрыск топлива поздно в такте сжатия, как в дизельном двигателе. При этом ультратонкий сгорание достигается за счет идеального формирования стратифицированной воздушно-топливной смесь. В условиях интенсивного вождения впрыск топлива происходит во время такта впуска. Это позволяет получить однородную топливно-воздушную смесь, подобную этой. в обычных двигателях MPI для обеспечения более высокой мощности.

Режим сверхобедненного сгорания
В большинстве нормальных условий движения, на скорости до 120 км/ч, Двигатель Mitsubishi GDI работает в режиме сверхобедненного сгорания для меньшего расхода топлива. потребление. В этом режиме впрыск топлива происходит на последней стадии такт сжатия и воспламенение происходят при сверхбедном соотношении воздух-топливо от 30 до 40 (от 35 до 55, включая EGR).
Улучшенный выходной режим
Когда двигатель GDI работает с более высокими нагрузками или на более высоких скоростях, впрыск топлива происходит во время такта впуска. Это оптимизирует сгорание за счет обеспечения гомогенной, более холодной воздушно-топливной смеси, которая сводила к минимуму возможность от стука двигателя.

Анимация

(2) Фундаментальные технологии двигателей GDI
Есть четыре технических особенности, которые составляют основу технологии. Вертикальное прямое впускное отверстие обеспечивает оптимальный поток воздуха в цилиндр. Поршень с изогнутой верхней частью контролирует сгорание, помогая формировать воздушно-топливную смесь. смесь. Топливный насос высокого давления обеспечивает необходимое высокое давление для прямого впрыска в цилиндр. И вихревой инжектор высокого давления контролирует испарение и рассеивание топливной струи.

Эти фундаментальные технологии в сочетании с другими уникальными системами контроля топлива технологии, позволили Mitsubishi достичь обеих целей разработки, расход топлива ниже, чем у дизелей, а мощность выше, чем у обычных двигателей MPI. Методы показаны ниже.

Поток воздуха в цилиндре

Двигатель GDI имеет вертикальные прямые впускные каналы, а не горизонтальные впускные каналы, используемые в обычных двигателях. Вертикальный прямой впускные отверстия эффективно направляют воздушный поток вниз на поршень с изогнутой вершиной, который перенаправляет воздушный поток в сильное обратное кувыркание для оптимального расхода топлива инъекция.

Анимация

Топливный спрей

Недавно разработанные вихревые форсунки высокого давления обеспечивают идеальная форма распыления для соответствия каждому режиму работы двигателя. И на в то же время, применяя сильное вихревое движение ко всему топливному распылителю, они обеспечивают достаточное распыление топлива, что является обязательным для GDI даже при относительно низком давлении топлива 50 кг/см2.

Оптимизированная конфигурация камеры сгорания

Поршень с изогнутым верхом управляет формой топливовоздушной смеси. смесь, а также воздушный поток внутри камеры сгорания, и имеет важную роль в поддержании компактности воздушно-топливной смеси. Микстура, который впрыскивается в конце такта сжатия, переносится к свечи зажигания, прежде чем она сможет разойтись.
Mitsubishi передовые методы наблюдения за цилиндрами, включая лазерные методы. используются для определения оптимальной формы поршня.

2 . Реализация более низкого расхода топлива

(1) Базовая концепция
В обычных бензиновых двигателях диспергирование топливовоздушной смеси с идеальная плотность вокруг свечи зажигания была очень сложной. Однако это возможно в двигателе GDI. Кроме того, чрезвычайно низкий расход топлива достигается за счет того, что идеальное расслоение позволяет впрыскивать топливо с опозданием. такт сжатия для поддержания сверхбедной воздушно-топливной смеси.

Двигатель для анализа показал, что топливовоздушная смесь с оптимальная плотность собирается вокруг свечи зажигания в расслоенном заряде. Это также подтверждается анализом поведения топливной струи. до зажигания и самой топливовоздушной смеси.

В результате чрезвычайно стабильное сгорание сверхбедной смеси с Соотношение воздух-топливо 40 (55, включая EGR) достигается, как показано ниже.

Анимация

(2) Сжигание ультрабедной смеси
В обычных двигателях MPI были ограничения на обеднение смесей. из-за больших изменений характеристик горения. Тем не менее, стратифицированный смесь GDI позволила значительно снизить соотношение воздух-топливо без приводит к плохому сгоранию. Например, на холостом ходу при сгорании является наиболее неактивным и нестабильным, двигатель GDI поддерживает стабильную и быструю сгорание даже на очень обедненной смеси с соотношением воздух-топливо 40:1 (55 к 1, включая EGR)

(3) Расход топлива автомобиля
Расход топлива на холостом ходу
Двигатель GDI поддерживает стабильное сгорание даже на низких оборотах холостого хода. Кроме того, он предлагает большую гибкость в настройке скорость холостого хода.
По сравнению с обычными двигателями его расход топлива на холостом ходу меньше. на 40% меньше.

Расход топлива во время круиз-драйва
Например, при скорости 40 км/ч двигатель GDI потребляет на 35% меньше топлива, чем сопоставимый габаритный обычный двигатель.

Расход топлива при движении по городу
В японских тестах режима 10E15 (типичный японский городское вождение), двигатель GDI потреблял на 35% меньше топлива, чем двигатель сопоставимого размера. обычные бензиновые двигатели. Более того, эти результаты свидетельствуют о том, что Двигатель GDI потребляет меньше топлива, чем даже дизельные двигатели.

Контроль выбросов
Предыдущие попытки сжигания обедненной воздушно-топливной смеси привели к трудностям для контроля выбросов NOx. Однако в случае двигателя GDI снижение выбросов NOx на 97 % достигается за счет использования высокоскоростного EGR (коэффициент выхлопных газов), например 30% это обеспечивается стабильным сгоранием, уникальным для GDI, а также использование недавно разработанного катализатора бедных NOx.

Недавно разработанный обедненный катализатор NOx (селективное раскисление углеводородов) тип)

3 . Реализация превосходной производительности

(1) Основная концепция
Для достижения мощности, превосходящей обычные двигатели MPI, двигатель GDI имеет высокая степень сжатия и высокоэффективная система впуска воздуха, приводит к повышению объемной эффективности.

Улучшенный объемный КПД
По сравнению с обычными двигателями двигатель Mitsubishi GDI обеспечивает лучший объемный КПД. Вертикальные прямые впускные отверстия позволяют более плавный впуск воздуха. И испарение топлива, которое происходит в цилиндр на поздней стадии такта сжатия, охлаждает воздух для лучшего объемный КПД.

Повышенная степень сжатия
Охлаждение воздуха внутри цилиндра за счет испарения топлива имеет еще одно преимущество, сводя к минимуму детонацию двигателя. Это обеспечивает высокое сжатие отношение 12, и, таким образом, улучшенная эффективность сгорания.

(2) Достижение
Характеристики двигателя
По сравнению с обычными двигателями MPI сопоставимого размера, GDI Двигатель обеспечивает примерно на 10% большую мощность и крутящий момент на всех скоростях.

Ускорение автомобиля
В режиме высокой мощности двигатель GDI обеспечивает выдающееся ускорение.
На следующей диаграмме производительность двигателя GDI сравнивается с обычным двигателем. двигатель МПИ.

---

Топливный порт или непосредственный впрыск топлива? Почему не оба? —

Возможно, вскоре вы увидите автомобиль Toyota с непосредственным и распределенным впрыском топлива. Вы увидите форсунки во впускном коллекторе и топливный насос с непосредственным впрыском. Toyota называет эту систему D-4S или Dynamic Force Engine («S» означает «превосходный»), и самое раннее ее применение было на внедорожнике Lexus GS с двигателем V8. Система D-4S не является системой «холодного пуска» или «облива» форсунки, как на двигателях V6 с начала до конца 2000-х годов.

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

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

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

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

Двигатели и модели D-4S

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

Как это работает

По данным Toyota, при низких и средних нагрузках двигателя прямой и портовый впрыск топлива используются вместе или один из них используется для создания гомогенной смеси воздуха и топлива, тем самым способствуя стабильным процессам горения.

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

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

Невозможно определить, где происходит переключение с порта на прямой впрыск. Единственный способ увидеть различные операции впрыска топлива — это использовать сканирующий прибор.

Модуль ECM управляет топливным насосом и рассчитывает потребность в топливе низкого давления на основе состояния автомобиля и сигналов, поступающих от различных датчиков, и выходных сигналов. Трехфазная широтно-импульсная модуляция (ШИМ) используется для ЭБУ управления топливным насосом.

Как и во многих автомобилях Toyota последних моделей, топливный насос останавливается при срабатывании любой из подушек безопасности дополнительной удерживающей системы (SRS), что сводит к минимуму утечку топлива.

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

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

Более поздние модели используют переливной клапан и улучшенное управление электромагнитным насосом, чтобы сделать систему без возврата и улучшить выбросы EVAP. Клапан контроля разлива используется для контроля давления нагнетания насоса. Он расположен во впускном канале узла топливного насоса. Переливной клапан и соленоид контролируют, сколько топлива должно быть сжато насосом высокого давления. Это позволяет несжатому топливу проливаться обратно в сторону низкого давления системы, позволяя системе контролировать давление, когда система непосредственного впрыска топлива не используется. Насос будет тише, когда клапан открыт, потому что он не сжимает топливо. При некоторых режимах холостого хода обычное тиканье насоса исчезает.

В топливных форсунках с непосредственным впрыском используется специальный зажим, который под действием пружины постоянно давит на рампу топливных форсунок высокого давления.