Ecoparcovka.ru

ЭкоПарковка СТО
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое двигатели с впрыскиванием бензина

Современные двигатели и их боли. Часть 3. Непосредственный впрыск в России

За многие годы активного сотрудничества между потребителями и мастерами автосервисов, проведения всевозможных тестов продукции, а также самостоятельных ремонтов, мы наработали огромную базу знаний. Сегодня мы продолжаем серию публикаций о распространенных проблемах современных моторов. Ни в коем случае не хотим высказывать претензии автопроизводителям. Вся информация собрана при личном общении или на собственном опыте экспертов LAVR.

Тема сегодняшнего разговора – проблемы моторов с непосредственным впрыском топлива.

Непосредственный или прямой впрыск считается наиболее современным. Хотя саму технологию пытались применять на автомобильных моторах еще до войны – она претерпевала разнообразные изменения. На современном этапе (года после 2007) машины, оснащенные двигателем с непосредственным впрыском, начиная от 40 000 км пробега сталкиваются со множеством типичных проблем, за которыми следует сложный, дорогостоящий ремонт. При этом, турбированные моторы по сравнению с обычными атмосферными сталкиваются с неисправностями чаще и раньше, ведь там температурные нагрузки во впуске выше.

Устройство и принцип работы инжекторной системы впрыска

Второе название систем впрыска бензиновых моторов – инжекторная. Основная ее особенность заключается в точной дозировке топлива. Достигается это путем использования в конструкции форсунок. Устройство инжекторного впрыска двигателя включает в себя две составляющие – исполнительную и управляющую.

В задачу исполнительной части входит подача бензина и его распыление. Она включает в себя не так уж и много составных элементов:

  1. Бак.
  2. Насос (электрический).
  3. Фильтрующий элемент (тонкой очистки).
  4. Топливопроводы.
  5. Рампа.
  6. Форсунки.

Но это только основные компоненты. Исполнительная составляющая может в себя включать еще ряд дополнительных узлов и деталей – регулятор давления, систему слива излишков бензина, адсорбер.

В задачу указанных элементов входит подготовка топлива и обеспечение его поступления к форсункам, которыми и осуществляется их впрыскивание.

Принцип работы исполнительной составляющей прост. При повороте ключа зажигания (на некоторых моделях – при открытии водительской двери) включается электрический насос, который качает бензин и заполняет им остальные элементы. Топливо проходит очистку и по топливопроводам поступает в рампу, которая соединяет собой форсунки. За счет насоса топливо во всей системе находится под давлением. Но его значение ниже, чем на дизелях.

Открытие форсунок осуществляется за счет электрических импульсов, подаваемых с управляющей части. Эта составляющая системы впрыска топлива состоит из блока управления и целого комплекта следящих устройств – датчиков.

Эти датчики отслеживают показатели и параметры работы – скорость вращения коленчатого вала, количества подаваемого воздуха, температуры ОЖ, положения дросселя. Показания поступают на блок управления (ЭБУ). Он эту информацию сравнивает с данными, занесенными в память, на основе чего определяется длина электрических импульсов, подаваемых на форсунки.

Электроника, используемая в управляющей части системы впрыска топлива, нужна, чтобы высчитать время, на которое должна открыться форсунка при том или ином режиме работы силового агрегата.

Виды инжекторов

Но отметим, что это общая конструкция системы подачи бензинового мотора. Но инжекторов разработано несколько, и каждая из них обладает своими конструктивными и рабочими особенностями.

На автомобилях применяются системы впрыска двигателя:

  • центрального;
  • распределенного;
  • непосредственного.

Центральный впрыск считается первым инжектором. Его особенность заключается в использовании только одной форсунки, которая впрыскивала бензин во впускной коллектор одновременно для всех цилиндров. Изначально он был механическим и никакой электроники в конструкции не использовалось. Если рассмотреть устройство механического инжектора, то она схожа с карбюраторной системой, с единственной разницей, что вместо карбюратора использовалась форсунка с механическим приводом. Со временем центральную подачу сделали электронной.

Сейчас этот тип не используется из-за ряда недостатков, основной из которых — неравномерность распределения топлива по цилиндрам.

Распределенный впрыск на данный момент является самой распространенной системой. Конструкция этого типа инжектора расписана выше. Ее особенность заключается в том, что топливо для каждого цилиндра подает своя форсунка.

В конструкции этого вида форсунки устанавливаются во впускном коллекторе и располагаются рядом с ГБЦ. Распределение топлива по цилиндрам дает возможность обеспечить точную дозировку бензина.

Непосредственный впрыск сейчас является самым совершенным типом подачи бензина. В предыдущих двух типах бензин подавался в проходящий поток воздуха, и смесеобразование начинало осуществляться еще во впускном коллекторе. Этот же инжектора по конструкции копирует дизельную систему впрыска.

В инжекторе с непосредственной подачей распылители форсунок располагаются в камере сгорания. В результате компоненты топливовоздушной смеси здесь запускаются в цилиндры по отдельности, и уже в самой камере они смешиваются.

Особенность работы этого инжектора заключается в том, что для впрыскивания бензина требуется высокие показатели давления топлива. И его создание обеспечивает еще один узел, добавленный в устройство исполнительной части – насос высокого давления.

Что такое система впрыска GDI?

Бензиновый двигатель — легко пускается, разгоняется быстро, но любит «покушать». Дизель не столь быстроходен, имеет повышенный уровень шума, зато потребляет меньше топлива. Вот бы совместить их. Такими качествами обладают двигатели GDI с непосредственным впрыском топлива.

Чтобы объяснить принцип работы двигателя GDI с непосредственным впрыском рассмотрим теорию двигателей.

Теория работы двигателя

Чтобы топливо сгорело, нужен воздух. Но надо смешать с топливом столько воздуха, сколько нужно для полного сгорания. Такое количество воздуха называется стехиометрическим. Например, для бензина оптимальный состав топливной смеси выражается соотношением 14,7:1, то есть на 1 грамм бензина нужно 14,7 грамма воздуха. Смесь, в которой воздуха больше, чем нужно — называется бедной, а та, в которой воздуха меньше, чем нужно (то есть больше топлива) — называется богатой.

Слишком бедную смесь не всегда удается поджечь, при работе на богатой смеси несгоревшее топливо бесполезно «вылетает в трубу».

Воздух нужен не только для сгорания. Чем выше давление в цилиндре перед воспламенением смеси, тем больше отдача двигателя. И нам очень выгодно, чтобы больше воздуха попало в цилиндр на такте впуска: тем больше потом будет давление. А вот теперь пора разбираться, почему дизель экономичнее.

Вспомним, как работает ДВС. У бензинового двигателя на такте впуска смесь воздуха и топлива поступает в цилиндр, затем она сжимается и поджигается искрой. У дизеля на такте впуска в цилиндр поступает только воздух, который сжимается поршнем под большим давлением и от этого еще и нагревается. К концу сжатия в цилиндр впрыскивается топливо, которое при высоких давлении и температуре самовоспламеняется. Давление в цилиндре дизеля намного выше, чем в цилиндре бензинового двигателя: для дизеля нормальная степень сжатия — 18, а у бензиновых — едва достигает 12. А выше давление в цилиндре — выше и эффективность.

А если поднять степень сжатия в бензиновом двигателе? Пробовали. Но выше 12 не получается. Потому что есть такие явления, как детонация и калильное зажигание.

Детонация — очень быстрое сгорание топлива в точках, удаленных от свечи, сопровождается резким местным перегревом и перегрузкой деталей двигателя. Внешний признак детонации — стук. Калильное зажигание — преждевременное (до появления искры) воспламенение смеси от перегретых деталей камеры сгорания.

Длительная работа с детонацией и калильным зажиганием недопустима: мотор быстро выйдет из строя. Детонацию и калильное зажигание провоцируют высокая температура и высокое давление. Во избежание детонации моторы с высокой степенью сжатия «кормят» высокооктановым бензином (АИ-98), но выше степени сжатия 12 его «не хватает».

Если мы хотим сделать бензиновый двигатель экономичным, «эластичным» и при этом более мощным, то мы должны избавить его от детонации и научить «питаться» бедной смесью. Вот если бы топливо впрыскивалось непосредственно в цилиндр.

Как работает двигатель GDI?

Двигатель GDI напоминает по конструкции и обычный бензиновый, и дизель. В каждом цилиндре присутствует и свеча зажигания, и форсунка, а топливо подается насосом высокого давления под давлением 5 МПа. Форсунка обеспечивает два различных режима впрыскивания топлива.

Читать еще:  Что такое дмрв двигатели 409 двигатель

В работе GDI различаются три возможных режима в зависимости от режима движения. Работа на сверх бедных смесях. Этот режим используется при малых нагрузках: при спокойной городской езде и загородном движении на скоростях до 120 км/ч. В этом случае топливо подается в цилиндр практически как в дизеле — в конце такта сжатия.

В результате наиболее обогащенное топливом облако оказывается непосредственно около свечи зажигания и благополучно воспламеняется, поджигая затем бедную смесь. В результате двигатель устойчиво работает даже при общем соотношении воздуха и топлива в цилиндре 40:1.

Работа на стехиометрической смеси. Этот режим используется при интенсивной городской езде, высокоскоростном загородном движении и обгонах. При стехиометрическом составе смеси с воспламенением никаких проблем не возникает. Впрыск топлива осуществляется в процессе такта впуска. Топливо впрыскивается коническим факелом, распыляется по всему цилиндру и, испаряясь, охлаждает при этом воздух в цилиндре. Благодаря охлаждению снижается вероятность детонации и калильного зажигания.

Еще один режим реализует система управления GDI. Он позволяет повысить момент двигателя в том случае, когда двигаясь на малых оборотах, резко нажимается педаль акселератора. Если двигатель работает на малых оборотах, а в него вдруг подается обогащенная смесь, вероятность детонации возрастает. Поэтому впрыск осуществляется в два этапа.

Небольшое количество топлива впрыскивается в цилиндр на такте впуска и охлаждает воздух в цилиндре. При этом цилиндр заполняется сверх бедной смесью (примерно 60:1), в которой детонационные процессы не происходят. Затем, в конце такта сжатия, подается струя топлива, которая доводит соотношение воздуха и топлива в цилиндре до «богатого» 12:1. А на детонацию времени не остается.

Что в итоге? Степень сжатия удалось поднять до 12—12,5, двигатель устойчиво работает на очень бедной смеси. По сравнению с «обычным» бензиновым двигателем, GDI расходует на 10% меньше топлива, выдает на 10% больше мощности и выбрасывает на 20% меньше углекислого газа.

Эффекты от применения

Присадка в бензин «СУПРОТЕК АПРОХИМ SGA (СГА») (расшифровывается как Suprotec Gasoline Additive) является средством постоянного применения и должна добавляться в топливо при каждой заправке. Постоянное применение присадки нормализует работу топливной аппаратуры, улучшает впрыск топлива, что приводит к ряду ощутимых изменений в работе автомобиля.

Эффекты очистки

Снижение расхода топлива

Очистка насосов и форсунок от загрязнений улучшает прилегание деталей, что нормализует топливный поток, повышает давление и скорость его изменения до номинальных величин. Все это улучшает впрыск, обеспечивает формирование правильного и своевременного распыла топлива. Топливо при этом сгорает более полно, что позволяет сократить его расход.

Повышение мощности и динамики автомобиля

Очистка топливной аппаратуры обеспечивает правильный и своевременный впрыск топлива, что улучшает реакцию двигателя на нажатие акселератора, позволяет получать больше мощности с единицы топлива.

Выравнивание работы двигателя

Равномерный и своевременный впрыск топлива позволяет избежать детонации, запаздывания воспламенения топлива или пропусков цикла воспламенения. Это приводит к более ровной, «мягкой» работе двигателя, снижает вибрации и шум.

Продление ресурса топливной аппаратуры

Поддержание насосов, инжекторов и форсунок в чистом состоянии, постоянное смазывание движущихся деталей, защита поверхностей от коррозии обеспечивает долгий срок службы прецизионной топливной аппаратуры. При постоянном применении на протяжении нескольких тысяч километров пробега присадка способна постепенно растворить и удалить даже застарелые загрязнения, восстановить работу агрегатов, отложить их ремонт ли замену.

Продление ресурса турбокомпрессоров, каталитических нейтрализаторов

Использование моющей присадки приводит к более полному сгоранию топлива и снижает содержание его частиц в выхлопных газах. Это существенно уменьшает нагрузку на лопатки турбины, активные компоненты топливных катализаторов (дожигателей).

Снижение дыма и вредных примесей в отработавших газах

Правильный впрыск снижает количество несгоревших частиц топлива в выхлопе. Кроме того, уменьшается взаимодействие топлива и моторного масла, снижается уровень деструкции масла и его попадания в выхлопные газы.

Симптомы загрязнения топливной аппаратуры

Каждый из симптомов может быть вызван различными причинами. Например, падение мощности может быть связано с неправильным впрыском, а может являться следствием общего износа ЦПГ. Говорить о проблемах именно впрыска можно с большей уверенностью, если несколько или все симптомы из списка ниже проявляются в комплексе:

  • Увеличение расхода топлива на 1 литр и более;
  • Падение динамики, провалы тяги при разгоне автомобиля;
  • Затруднённый запуск холодного двигателя;
  • «Жёсткая» работа двигателя;
  • Внезапное увеличение тяги при постоянных оборотах при движении по трассе;
  • Характерный запах несгоревшего топлива из глушителя;
  • Неровная работа двигателя на холостых оборотах;
  • Чёрный дым из выхлопной трубы при резком наборе скорости;

ПОРЯДОК ПРИМЕНЕНИЯ

Присадка продается в одноразовых флаконах, объема каждого из них достаточно для одной заправки бака объемом 40-60 литров топлива. Присадку лучше заливать в бак до заправки, тогда при поступлении бензина в бак она лучше перемешивается с ним.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Топливная присадка содержит ряд химических компонентов в сбалансированном пакете, которые обеспечивают следующие воздействия:

  • Очистка (промывка). Поверхностно-активные вещества в составе «SGA» добавки мягко и постепенно очищают топливную аппаратуру и не позволяют образовываться новым топливным отложениям, что обеспечивает долговременный эффект. В этом случае присадка выступает как очиститель форсунок и инжекторов. Однако в отличие от этих средств действует значительно мягче. Это делает процесс более долгим, но и более безопасным. После очистки присадка предотвращает появление новых загрязнений, поддерживая рабочую пропускную способность топливных каналов внутри насосов, форсунок и инжекторов, обеспечиваая правильное прилегание механических деталей: насосных плунжеров, игл форсунок и других.
  • Смазывание. Смазывающие компоненты состава снижают износ в узлах трения топливной аппаратуры, что продлевает срок работы агрегатов в пределах заводских характеристик.
  • Защита от коррозии. Присадка в бензин защищает топливную аппаратуру от содержащейся в топливе воды и конденсата.
  • Восстановление изношенных поверхностей. «SGA» использует триботехнологию «Супротек», которая восстанавливает поверхности трения в топливной аппаратуре (плунжеров, игл, клапанов), что обеспечивает правильную работу агрегата.

Безопасность присадки для двигателей

Рецептура присадки «SGA (СГА)» является собственной разработкой компании «Супротек». Все компоненты присадки производятся в Германии и поставляются в РФ по прямому соглашению с производителем.

Присадка прошла годовой цикл стендовых испытаний и тестирования на автомобилях разных классов в нескольких регионах России с использованием топлива различных заправочных сетей.

Состав «SGA (СГА)» тщательно сбалансирован для обеспечения безопасности его применения. Очистка топливной аппаратуры осуществляется постепенно и «мягко» за счет использования ПАВ, а не активных растворителей. Механизм действия поверхностно-активных веществ гарантирует безопасность присадки для топливных фильтров, элементов топливной аппаратуры из пластика и композиционных материалов, железосодержащих материалов.

Присадка в бензин СУПРОТЕК АПРОХИМ «SGA» (СГА) не содержит октан-корректоров, не изменяет температуру или скорость сгорания топлива.

Состав «СУПРОТЕК АПРОХИМ SGA (СГА)» может использоваться с любыми типами систем впрыска. Особенное внимание при разработке рецептуры было уделено эффективности и безопасности применения присадки в системах непосредственного впрыска топлива (TFSI, TSI, GDI и системах других марок), которые работают в условиях высокого давления в топливной рампе, а, значит, имеют повышенный уровень требований к точности работы форсунок. Даже незначительные загрязнения сопла форсунки приводят к существенному дисбалансу в работе электрогидравлических форсунок и форсунок с использованием пьезоэлектрических клапанов, что нарушает режим впрыска топлива и в конечном счете приводит к быстрому выходу форсунок из строя (обмотки электромагнита или пьезокристалла). В системах внешнего смесеобразования (инжекторных и карбюраторных) присадка сохраняет эффективность, поскольку действие очищающих компонентов не зависит от давления в топливной системе и устройства агрегатов.

Особенности применения

Основная задача присадки «Супротек Апрохим SGA (СГА)» — очистка, смазывание и защита от коррозии топливных насосов и форсунок. Очистка производится постепенно, поскольку использование агрессивных растворителей могло бы повредить двигателю при постоянном применении. Поэтому эффекты, перечисленные выше, будут проявляться на значительном пробеге — от 2 до 5-7 баков топлива с присадкой, в зависимости от степени загрязнения. Какие-то из них могут быть замечены владельцем автомобиля раньше, какие-то позже. Для быстрой эффективной очистки всех отделов топливной системы лучше использовать «Очиститель топливной системы Супротек Апрохим».

Читать еще:  Что обозначает на бесколлекторных двигателей

После очистки системы присадка будет предотвращать образование новых загрязнений. В этом случае она работает как профилактическое средство, а потому актуальна к применению даже в новых автомобилях. Постоянное использование присадки предотвращает выход из строя электрических и пьезоэлектрических соленоидов, поддерживает в рабочем состоянии колодца форсунок, распылитиля, запорной иглы, игл обратных клапанов и других деталей. .

Присадка не сможет восстановить работу топливной системы, если износ и загрязнения уже привели к необратимым механическим повреждениям деталей. Однако в этом случае использование присадки может существенно облегчить диагностику неисправности.

Эффективность состава была доказана в ходе независимых испытаний:

Система непосредственного впрыска: конструктивные особенности

Итак, давайте в качестве примера возьмем двигатель FSI с его так называемым «послойным» впрыском. Система включает в себя следующие элементы:

  • контур высокого давления;
  • бензиновый ТНВД;
  • регулятор давления;
  • топливную рампу;
  • датчик высокого давления;
  • инжекторные форсунки;

Начнем с топливного насоса. Указанный насос создает высокое давление, под которым топливо подается к топливной рампе, а также на форсунки. Насос имеет плунжеры (плунжеров может быть как несколько, так и один в насосах роторного типа) и приводится в действие от распредвала впускных клапанов.

Кстати, в схеме используется специальный клапан-предохранитель, который стоит в рейке. Указанный клапан нужен для того, чтобы избежать слишком высокого давления топлива и тем самым защитить отдельные элементы системы. Рост давления может возникать по причине того, что горючее имеет свойство расширяться при нагреве.

Датчик высокого давления является устройством, которое измеряет давление в топливной рейке. Сигналы от датчика передаются на ЭБУ (электронный блок управления двигателем), который, в свою очередь, способен изменять давление в топливной рейке.

Если же говорить о системе прямого впрыска, вместе с датчиком высокого давления топлива для ее работы задействованы: датчик коленчатого вала, ДПРВ, датчик положения дроссельной заслонки, воздухорасходомер, датчик температуры воздуха во впускном коллекторе, датчик температуры ОЖ и т.д.

Благодаря работе этих датчиков на ЭБУ поступает нужная информация, после чего блок посылает сигналы на исполнительные устройства. Это позволяет добиться слаженной и точной работы электромагнитных клапанов, форсунок, предохранительного клапана и ряда других элементов.

Как работает система непосредственного впрыска топлива

Главным плюсом непосредственного впрыска является возможность добиться различных типов смесеобразования. Другим словами, такая система питания способна гибко изменять состав рабочей топливно-воздушной смеси с учетом режима работы двигателя, его температуры, нагрузки на ДВС и т.д.

  • Послойное смесеобразование задействуется тогда, когда нагрузки на двигатель низкие или средние, а обороты коленвала небольшие. Если просто, в таких режимах смесь несколько обедняется в целях экономии. Стехиометрическое смесеобразование предполагает приготовление такой смеси, которая легко воспламеняется, при этом не является слишком обогащенной.
  • Гомогенное смесеобразование позволяет получить так называемую «мощностную» смесь, которая нужна при больших нагрузках на двигатель. На обедненной гомогенной смеси в целях дополнительной экономии силовой агрегат работает на переходных режимах.
  • Когда задействован режим послойного смесеобразования, дроссельная заслонка широко открыта, при этом впускные заслонки находятся в закрытом состоянии. В камеру сгорания воздух подается с высокой скоростью, возникают завихрения воздушных потоков. Горючее впрыскивается ближе к концу такта сжатия, впрыск производится в область расположения свечи зажигания.

За короткое время до того, как на свече появится искра, образуется топливно-воздушная смесь, в которой коэффициент избыточного воздуха составляет 1.5-3. Далее смесь воспламеняется от искры, при этом вокруг зоны воспламенения сохраняется достаточно количество воздуха. Указанный воздух выполняет функцию температурного «изолятора».

В этом случае горючее впрыскивается еще на такте впуска, в результате чего удается получить однородную смесь. Избыток воздуха имеет коэффициент, близкий к единице. Такая смесь легко воспламеняется и полноценно сгорает по всему объему камеры сгорания.

Обедненная гомогенная смесь создается тогда, когда дроссельная заслонка полностью открыта, а впускные заслонки закрыты. В этом случае воздух активно движется в цилиндре, а впрыск горючего приходится на такт впуска. ЭСУД поддерживает избыток воздуха на отметке 1.5.

Дополнительно к чистому воздуху могут быть добавлены отработавшие газы. Это происходит благодаря работе системы рециркуляции отработавших газов EGR. В результате выхлоп повторно «догорает» в цилиндрах без ущерба для мотора. При этом снижается уровень выброса вредных веществ в атмосферу.

Небесный впрыск

В 1927 году компания Bosch начала выпуск первых в мире топливных насосов высокого давления (ТНВД) и механических топливных форсунок, что вывело на новый уровень дизельные технологии. Если раньше топливо в дизельный двигатель впрыскивалось отдельным компрессором, что делало систему очень дорогой и применимой только для больших стационарных и судовых двигателей, то теперь этим заведовал сравнительно недорогой ТНВД. Дизели появились на грузовиках и автобусах, а в 1936 году дебютировал первый серийный легковой автомобиль, работающий на «солярке», — Mercedes 260D.

Тогда же авиаконструкторам пришла мысль — оборудовать искровой мотор аппаратурой, аналогичной дизельной, чтобы бензин не распылялся, как в карбюраторных моторах, а впрыскивался с помощью насоса высокого давления и механических форсунок непосредственно в камеру сгорания. Это позволило бы устранить характерные для карбюратора провалы в работе при больших боковых перегрузках и добавило бы мотору мощности. Прибавка в лошадиных силах объяснялась устранением из впускного тракта дополнительного сопротивления в виде карбюратора — это позволяло впустить в цилиндры больше воздуха, впрыснуть больше бензина и за счет большего объема топливовоздушной сжигаемой смеси достичь большего крутящего момента, а соответственно и мощности.

Авиационные двигатели непосредственного впрыска Daimler-Benz, созданные в сотрудничестве с фирмой Robert Bosch, появились в начале 1940-х годов на немецких истребителях Messerschmitt. Были «впрысковые» истребители и у союзников: моторами фирмы Wright с непосредственным впрыском оснащали истребители Boeing.

Как работает система впрыска топлива

Чтобы механизм работал плавно и эффективно, ему требуется нормативное количество смеси топлива и воздуха.

Система впрыска топлива

В автомобилях с двигателями, работающими на топливе из нефти, используются системы непрямого сгорания топлива. Топливный насос подает бензин в двигательный отсек, откуда оно впрыскивается во впускной коллектор с помощью форсунки. Для каждого цилиндра предусмотрена своя форсунка, однако в некоторых случаях одна или две форсунки стоят во впускном коллекторе.

На протяжении долгих лет подача смеси топлива и воздуха регулировалась карбюратором, который является далеко не совершенным устройством.

Основным недостатком карбюратора, установленного на двигателе с четырьмя цилиндрами, является то, что он не может делить смесь топлива и воздуха на равные порции, т.к. одни цилиндры находятся от него дальше, чем другие.

Проблема отчасти решается сдвоенным карбюратором, однако его сложно правильно настроить. Именно поэтому в настоящее время производители оснащают свои автомобили инжекторными системами подачи топлива, способными четко отмерять порции. Такие системы обладают большей мощностью и эффективностью, чем карбюраторные. Кроме того, они экономичны и выбрасывают в атмосферу меньше вредных веществ.

Системы впрыска дизельного топлива

Системы впрыска топлива в автомобилях, работающих на бензиновых двигателях, относятся к системам непрямого сгорания, т.е. топливо впрыскивается во впускной коллектор или впускное отверстие, а не в камеру сгорания. Таким образом перед попаданием в камеру бензин равномерно смешивается с воздухом.

Тем не менее, во многих дизельных двигателях используются системы прямого впрыска, т.е. топливо подается непосредственно в цилиндр, заполненный сжатым воздухом. В системах непрямого впрыска топливо подается в специальную предкамеру, соединенную с головкой блока цилиндров узким каналом.

Читать еще:  Электронный датчик температуры двигателя ваз 2106

В цилиндр втягивается только воздух, который благодаря сжатию разогревается до такой степени, что топливо, впрыскиваемое в конце такта, самовоспламеняется.

Первичное впрыскивание

Современные системы впрыска бензина являются непрямыми. Специальный насос подает сжатое топливо из топливного бака в двигательный отсек, где (опять же, под давлением) оно распределяется по цилиндрам.

В зависимости от особенностей конкретной системы, топливо подается во впускной коллектор или отверстие с помощью форсунки, которая похожа на распылитель, извергающий мелкие брызги топлива. Проходя через впускной коллектор или отверстие, топливо смешивается с воздухом, а затем поступает в камеру сгорания.

В некоторых автомобилях топливо поступает в каждый цилиндр через отдельную форсунку. Это сложный и затратный метод, поэтому чаще используются системы одноточечного впрыска, т.е. одна форсунка распределяет топливо по всем цилиндрам. И наконец, существуют системы, в которых одна форсунка питает пару цилиндров.

Форсунки

Форсунки, через которые происходит впрыск топлива, имеют винтовую форму и распылитель, который ведет во впускной коллектор или головку блока цилиндров и расположен под углом так, чтобы поток топлива был направлен на впускной клапан.

В зависимости от типа системы впрыска форсунки бывают двух видов. В первом случае используется метод непрерывной подачи, т.е. топливо впрыскивается во впускное отверстие все время, пока работает двигатель. Иными словами, форсунка работает как распылитель, который разделяет поток топлива на капли, и фактически не регулирует его. Количество распыляемого топлива увеличивается или уменьшается с помощью механического или электронного командного модуля, т.е. владелец автомобиля просто открывает и закрывает кран.

В системах прерывистого впрыска топливо поставляется отдельными порциями, причем моменты подачи совпадают с тактами впуска цилиндра. Как и в случае с системами непрерывной подачи, системы прерывистого впрыска управляются с помощью механических или электронных командных модулей.

В старейших системах использовались механические модули, которые управляли потоком топлива с помощью механических деталей. Недостатком таких систем являлась их сложность и большая нагрузка на двигатель.

В настоящее время вместо механических систем управления впрыском используются электронные. Они сравнительно дешевы и обладают большей надежностью.

Типы форсунок

В зависимости от типа системы впрыска (механическая или электронная), форсунки могут быть двух видов.

В механических системах форсунка закрывается пружиной и открывается под давлением топлива.

Механическая форсунка

Форсунки в электронных системах закрываются с помощью пружин, подобно механическим, а открываются магнитами, встроенными в корпус. Электронный модуль управления определяет время, в течение которого форсунка остается открытой.

Электронная форсунка

Механические системы впрыска топлива

Механическая система впрыска топлива Lucas

В системе Lucas топливо, которое находится под высоким давлением, направляется из бака в аккумулятор, а затем в дозатор, посылающий порции на форсунки, подающие топливо во впускные отверстия.

Поток воздуха управляется возвратной заслонкой, которая открывается при нажатии педали газа. При увеличении потока дозатор автоматически увеличивает порцию топлива, подаваемого на форсунки, чтобы соотношение топлива и воздуха оставалось неизменным.

При холодном запуске двигателя регулятор состава смеси или (в более поздних моделях) микропроцессор включает форсунку холодного пуска, которая подает дополнительную порцию топлива, увеличивая концентрацию смеси. Как только двигатель разогреется до нужной температуры, термореле автоматически выключает форсунку холодного пуска.

Многие производители использовали механические системы подачи топлива в высококачественных спорткарах и седанах 1960-1970-х гг. В частности, при производстве британских автомобилей (например, Triumph TR6 и 2500) использовалась система прерывистого впрыска Lucas.

Топливный насос с электрическим приводом, расположенный рядом с баком, нагнетает топливо под давлением 7 атм. в аккумулятор, который представляет собой емкость для краткосрочного хранения топлива и поддерживает давление на нужном уровне. Кроме того, аккумулятор сглаживает толчки, производимые насосом.

Из аккумулятора сквозь фильтр с бумажными элементами топливо поступает в устройство для замера расхода топлива, также известное как дозатор. Дозатор работает от распределительного вала и, в соответствии со своим названием, отмеряет порции топлива для цилиндров.

Каждая порция ограничивается возвратной заслонкой, которая расположена в системе впуска воздуха. Движение заслонки зависит от силы потока воздуха — чем они сильнее, тем больше топлива нужно цилиндрам. При поднятии заслонки меняется положение челночного клапана в дозаторе, и объем порций увеличивается.

Покинув дозатор, топливо отправляется в форсунки, а затем распыляется во впускное отверстие, расположенное в головке блока цилиндров. Каждая форсунка обладает пружинным клапаном, который удерживается в закрытом положении за счет давления пружины. Клапан открывается только при распылении топлива.

При холодном запуске нельзя отделить часть воздушного потока, чтобы увеличить концентрацию смеси, как в случае с карбюратором, Поэтому положение челночного клапана, расположенного в дозатор, регулируется с помощью устройства ручного управления, расположенного на панели и напоминающего рукоятку подсоса. В более поздних моделях устройство ручного управления было заменено микропроцессором. В результате запускается дополнительная форсунка, расположенная в коллекторе, распыляющая добавочную порцию топлива и увеличивающая концентрацию смеси.

Электронные системы впрыска

Электронная система впрыска Bosch

Электронная система полностью управляется микропроцессорными устройствами, которые отвечают за температуру двигателя, состояние дросселя, а также определяют скорость движения, высчитывая частоту впрыскивания и необходимое соотношение воздуха и топлива в смеси.

Основное отличие электронной системы подачи топлива от механической заключается в том, что электронная управляется сложными микропроцессорными устройствами (фактически — мини-компьютерами).

Микропроцессоры получают информацию от датчиков, установленных в двигателе. Датчики измеряют давление воздуха в системе впуска, температуру самого двигателя и его скорость, а также определяют положение педали газа. Все это позволяет точнее вычислять расходы топлива, в то время как механическая система полагается лишь на замеры мощности потока воздуха.

Микропроцессоры обрабатывают полученные данные в соответствии с алгоритмами, заложенными в них производителем, а затем отмеряют необходимое количество топлива, подавая сигнал клапанам (в частности, клапанам форсунок, впрыскивающих топливо во впускное отверстие). Все это происходит за доли секунды, т.е. устройство практически мгновенно отвечает на изменения в температуре, давлении или положении педали газа.

Помимо усовершенствованного контроля подачи топлива электронные системы работают под меньшим давлением (около 2 атм.), т.е. производят меньше шума, чем механические.

Типичным примером электронной системы является Bosch LJetronic, используемая в современных европейских автомобилях. В этой системе топливо извлекается из бака с помощью электрического насоса и подается по трубам к форсункам. Система извлекает из бака больше топлива, чем требуется, и возвращает излишки по кольцевому контуру с помощью регулятора давления, который поддерживает постоянное давление в трубах.

Клапаны форсунок удерживаются в закрытом положении с помощью пружин и при получении сигнала от устройства контроля открываются за счет соленоидов (электромагнитов). Количество впрыскиваемого топлива зависит от того, насколько долго магнит удерживает пружину форсунки.

Управление двигателем

Некоторые комбинированные системы, известные как системы управления двигателем, могут обрабатывать больше информации, чем электронные системы подачи топлива.

Одной из таких систем является Bosch Motronic, которая высчитывает процент кислорода в выхлопных газах. При отклонении от нормы система может отрегулировать зажигание и частоту подачи топлива, чтобы наладить работу двигателя.

В результате соотношение производительности и потребления топлива будет оптимальным, а уровень загрязнения окружающей среды существенно снизится.

Двигательный отсек для впрыска топлива

В подкапотном пространстве автомобиля с системой впрыска топлива содержится много трубок. На картинках изображен моторный отсек Audi 100 с многочисленными переплетенными трубками, которые расположены поверх впускного коллектора и ведут к форсункам. Этот автомобиль обладает двигателем с пятью цилиндрами, поэтому форсунок пять.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector