Система распределенного впрыска топлива – Система распределенного впрыска MPI: устройство и принцип работы

Распределенный впрыск — Энциклопедия журнала «За рулем»

В системе центрального впрыска подача смеси и ее распределение по цилиндрам осуществляются внутри впускного коллектора единственной форсункой (Позиция 5 на рисунке).

Более современная система — распределенного впрыска топлива — отличается тем, что во впускном тракте каждого цилиндра устанавливается отдельная форсунка, которая в определенный момент впрыскивает дозированную порцию бензина на впускной клапан соответствующего цилиндра. Бензин, поступивший в цилиндр, испаряется и перемешивается с воздухом, образуя горючую смесь.

Схема системы распределенного впрыска топлива Motronic:
1 — подача топлива;
2 — поступление воздуха;
3 — дроссельная заслонка;
4 — впускной трубопровод;
5 — форсунки;
6 — двигатель

Двигатели с такими системами питания обладают лучшей топливной экономичностью и пониженным содержанием вредных веществ в отработавших газах по сравнению с карбюраторными двигателями. Работой форсунок управляет электронный блок управления (ЭБУ), представляющий собой специальный компьютер, который получает и обрабатывает электрические сигналы от системы датчиков, сравнивает их показания со значениями, хранящимися в памяти компьютера, и выдает управляющие электрические сигналы на электромагнитные клапаны форсунок и другие исполнительные устройства. Кроме того, ЭБУ постоянно проводит диагностику системы впрыска топлива и при возникновении неполадок в работе предупреждает водителя с помощью контрольной лампы (Check или Check engine), установленной в щитке приборов. Серьезные неполадки записываются в памяти блока управления и могут быть считаны при проведении диагностики.

Система питания с распределенным впрыском имеет следующие составные части:
— система подачи и очистки топлива;
— система подачи и очистки воздуха;
— система улавливания и сжигания паров бензина;
— электронная часть с набором датчиков;
— система выпуска и дожигания отработавших газов.

wiki.zr.ru

Как функционирует распределенный впрыск топлива?

На сегодня, распределённый впрыск топлива стал своеобразной «оппозицией» к непосредственному впрыску, когда подача топлива производится прямо в цилиндры двигателя. История возникновения данной системы довольно «прозаична». Изобретателем первого в истории приспособления, которое по своей природе напоминало современную систему распределенного впрыска топлива, в конце XIX века стал английский инженер Герберт Стюарт, который стал использовать его для своих двигателей.

Его последователями стали Роберт Бош и Клесси Камминс, которые в дальнейшем взялись за развитие и усовершенствование данной конструкции. Успех не заставил себя ждать, и уже в двадцатые годы вышеупомянутая система стала массово применяться в топливной системе дизельных двигателей.

Уже в 1916 году мир увидела первая российская система впрыска для бензиновых авиационных двигателей, над разработкой которой поработали известные конструкторы Микулин и Стечкин. В 1925 году уже довольно известная система распределенного впрыска впервые нашла применение на двигателе, который стал изобретением инженера из Швеции Йонаса Хессельмана. Согласно идее Хессельмана, впрыск топлива должен был осуществляться в каждый цилиндр ближе к концу такта сжатия, для того чтобы процесс воспламенения происходил уже непосредственно перед стартом движения поршня вниз. Как правило, запускался двигатель Хессельмана на бензине, а затем во время работы пользовался керосином или дизелем.

В 1940 году итальянская фирма Caproni-Fuscaldo укомплектовала своей разработанной системой распределенного впрыска, которая управлялась электроникой, гоночный автомобиль Alfa Romeo 6C2500 (шестицилиндровый двигатель был укомплектован индивидуальными форсунками).

После этого все больше и больше автомобилей стали сходить с конвейеров с новым «обмундированием». На сегодня большинство автомобилистов отдают предпочтение распределенному впрыску топлива, так как он дешевле обходится, прост в эксплуатации, и возиться с ним, как с непосредственным впрыском топлива, вы уж точно не будете… Итак, давайте рассмотрим, по какому же принципу работает данная система, из каких механизмов она состоит и благодаря чему осуществляется управление распределенным впрыском топлива. Что ж, начнем…

1. Как работает система

Как известно каждому автолюбителю, система распределенного впрыска (как ее еще называют, многоточечная система впрыска) является одним из видов систем впрыска топлива, которые принято использовать в двигателях, работающих на бензине. Если говорить в целом, вся работа системы основывается на впрыске топлива в каждый отдельный цилиндр соответствующей отдельной форсункой.

Следовательно, исходя из принципа действия, все системы распределенного впрыска топлива условно разделяют на два вида: системы импульсного и непрерывного впрыска. Также, данная система в зависимости от вида управления может быть системой с механическим и электронным управлением.

Все системы распределенного впрыска топлива работают по такому принципу: вся подача воздуха способна регулироваться дроссельной заслонкой и, перед тем как разделяться на определенное количество потоков, она способна накапливаться в ресивере.

Благодаря последнему, производится точное измерение массового расхода воздуха, исходя из того, что, как правило, мы вымериваем общий массовый расход или же давление в ресивере.

Для того чтобы предупредить недостачу воздуха в цилиндрах при значительном употреблении воздуха и сглаживание пульсаций на пуске, ресивер должен обладать достаточным объёмом. Как правило, установка форсунок осуществляется в канале, в непосредственной близости от впускных клапанов. Наиболее популярными и общепринятыми конструкциями распределенного впрыска топлива позиционируются системы KE-Jetronic, L-Jetronic и K-Jetronic. Фирма Bosch на сегодня является главным производителем систем впрыска.

Если говорить о системе распределенного впрыска K-Jetronic, то можно сказать, что она представляет собой механическую систему непрерывного впрыска топлива. О системе KЕ-Jetronic можно сказать, что она представляет собой механическую систему непрерывного впрыска топлива с электроуправлением. Система распределенного впрыска L-Jetronic являет собой систему импульсного впрыска с электроуправлением.

2. Из каких механизмов состоит система

Теперь давайте разбираться, из каких же механизмов состоит система распределенного впрыска топлива. Для начала стоит отметить, что вышеупомянутая система позиционируется как более современная и отличается от других систем установкой отдельной форсунки во впускном тракте каждого цилиндра. Данная форсунка, как мы уже говорили, способна в определенный момент впрыскивать дозированную порцию бензина на впускной клапан соответствующего цилиндра. Поступивший в цилиндр бензин, как правило, испаряется и перемешивается с воздухом, вследствие чего образовывает горючую смесь.

В конструкцию системы входит форсунка, которая является электромагнитным клапаном с нормированной производительностью. Главная задача форсунки в том, что она эксплуатируется для впрыска определенного количества топлива, вычисленного именно для определенного режима движения. Еще одним механизмом в системе распределенного впрыска топлива, который предназначается для нагнетания топлива в топливную рампу, является бензонасос.

Как правило, с помощью вакуумно-механического регулятора давления поддерживается давление в топливной рампе. В некоторых системах прослеживается совмещение регулятора давления топлива с бензонасосом.

Также в систему входит и модуль зажигания, который является электроустройством управления искрообразованием.

Сам по себе модуль зажигания включает в себя пару независимых каналов, используемых с целью розжига в цилиндрах смеси. Последние модификации отличаются расположением низковольтных элементов модуля зажигания в электронном блоке управления. Для того чтобы добиться высокого напряжения, как правило, используют либо выносную двухканальную катушку зажигания, либо катушку зажигания, которая располагается непосредственно на свече.

Следующим механизмом, без которого система попросту не обходится, является регулятор холостого хода. Функцией данного регулятора является поддержание установленных оборотов холостого хода. Что он собой представляет? Это шаговый двигатель, который в корпусе дроссельной заслонки осуществляет регулировку обводного канала воздуха. Вся его работа направлена на обеспечение двигателя воздухом, который крайне необходим последнему для того, чтобы поддерживать холостой ход в момент, когда дроссельная заслонка закрыта.

Также в конструкцию системы распределенного впрыска топлива входит и вентилятор системы охлаждения. Он, в свою очередь, способен руководствоваться электронным блоком управления, благодаря поступлениям сигналов от датчика температуры охлаждающей жидкости. Как правило, средняя разница между включением и выключением должна составлять от 4 до 5°С.

Еще одним не менее важным механизмом, который входит в конструкцию системы является сигнал расхода топлива. Как правило, он поступает на маршрутный компьютер в размере 16000 импульсов на 1 расчетный литр израсходованного топлива.

Конечно же, все эти данные являются приблизительными, так как их расчет производится, базируясь на суммарном времени открытия форсунок и учитывая некоторый эмпирический коэффициент, который крайне необходим в плане компенсации всех неточностей в измерении. На практике, данные неточности вызваны работой форсунок в нелинейном участке диапазона, также асинхронной топливоподачей и иными менее значительными факторами.

Завершает ряд важных составляющих системы распределенного впрыска топлива адсорбер, который, в свою очередь, рассматривается как элемент замкнутой цепи рециркуляции паров бензина. Интересным является тот факт, что, исходя из норм Евро-2, контакт вентиляции бензобака с атмосферой не предусматривается, а все пары бензина должны собираться (адсорбироваться) и посылаться в цилиндры на дожиг при продувке.

Итак, после того как мы разобрались в том, из каких же механизмов состоит система распределенного впрыска топлива, мы постепенно добрались и до управления самой системой. Что ж, давайте разбираться…

3. Управление системой

В современных автомобилях управление системой впрыска топлива осуществляется компьютером, который в автомобильной терминологии носит название электронный блок управления двигателем. Весь принцип работы непосредственно электронного блока управления заключается в вычислении оптимального момента для открытия топливных форсунок и времени, в период которого они должны оставаться в открытом состоянии. Для этих целей он пользуется показаниями различных датчиков, о которых речь пойдет ниже.

Итак, важно знать, что по стандарту, система насчитывает девять датчиков, но для того чтобы электронный блок управления двигателем исправно функционировал, наличие всех датчиков совсем не обязательно. Как правило, большинство комплектаций главным образом зависят от норм токсичности и системы впрыска.

Одним из наиболее важных показателей является датчик массового расхода воздуха. Для чего он нужен в системе и по какому принципу он работает? Как правило, данный датчик осуществляет определение массового расхода воздуха, который поступает в двигатель. В его обязанности входит расчет циклового наполнения цилиндров. С помощью этого датчика производится измерение массового расхода воздуха, который потом пересчитывается программой в цилиндровое цикловое наполнение. В случае выхода датчика из строя происходит игнорирование всех его показаний, и расчет осуществляется непосредственно по аварийным таблицам.

Кроме вышеупомянутого датчика, в момент определения количества топлива, компьютер, как правило, использует данные по температуре всасываемого воздуха, по температуре двигателя, а также угла открытия дроссельной заслонки, динамике ее открытия и скорости, с которой вращается коленчатый вал.

Давайте рассмотрим каждый из датчиков более подробно. Итак, если брать во внимание датчик кислорода (ДК), можно сказать, что он эксплуатируется для расчета содержания О2 в отработанных газах. Как правило, данный датчик используют исключительно в системах с катализатором под нормы токсичности Евро-2 и Евро-3, причем в Евро-3 используют пару датчиков кислорода (один из них находится до катализатора, а один — после него).

Следующим датчиком, который считывает положение коленвала, а также частоту его вращения, является датчик положения коленвала (ДПКВ). Главной задачей для этого рода датчика является общая синхронизация всей системы, расчет в определенные моменты времени оборотов двигателя и положения коленвала. Важно учитывать тот факт, что датчик положения коленвала является полярным датчиком. Это говорит о том, что при неверном включении откажется заводиться и сам двигатель.

Если же датчик выйдет из строя, остановится и вся работа системы. Этот датчик по своей природе является единственным «жизненно важным» устройством в системе, без которого автомобиль попросту не будет производить какого-либо движения. Чего не скажешь о других датчиках. Ведь при поломке любых других из них, все-таки можно будет кое-как добраться до центра технической поддержки своим ходом.

Также система не обходится и без датчика температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ). Данный датчик следит за температурными показателями охлаждающей жидкости. Главной его задачей является определение коррекции топливоподачи и зажигания по температуре, а также управление электровентилятором.

Во время поломки вышеупомянутого датчика, как и в случае с датчиком массового расхода топлива, все показания игнорируются, а температурные показатели берутся из таблицы в зависимости от времени работы двигателя. Важно учитывать, что сигнал от ДТОЖ поступает исключительно на электронный блок управления. Для того чтобы произвести индикацию на панель, принято использовать совсем другой датчик.

Стоит упомянуть и о датчике положения дроссельной заслонки (ДПДЗ), который, в свою очередь, способен определить расположение дросселя (нажата ли педаль «газа» или же нет). Вышеупомянутый датчик используется для проведения расчетов фактора нагрузки на двигатель и его изменения в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки, оборотов двигателя, а также циклового наполнения.

Еще одним датчиком, который производит контроль над детонацией двигателя, является датчик детонации. В тот момент, когда детонация все же обнаружена, блок управления двигателем включает в себя алгоритм гашения детонации и тем самым оперативно корректирует угол опережения зажигания. Если вспомнить первые системы впрыска, они комплектовались резонансными датчиками детонации. На сегодняшний день, широкую популярность приобрели широкополосные датчики, которые используются теперь повсеместно.

Невозможно упустить из виду и датчик скорости (ДС), который определяет скорость движения автомобиля. Данный датчик вводится в эксплуатацию во время расчетов блокировки/возобновления топливоподачи при движении. Также сигнал от датчика транспортируется на приборную панель с целью расчета пробега. 6000 сигналов с датчика скорости приблизительно соответствуют 1 км пробега автомобиля.

Завершают ряд датчиков в системе датчик фазы (ДФ) и датчик неровной дороги. Первый используется для определения положения распредвала. Главной задачей данного датчика является точнейшая синхронизация по времени впрыска в системах с фазированным (последовательным, как его еще называют) впрыском. Во время какой-либо неисправности, или же при полном отсутствии датчика, вся система переключается на попарно — параллельную (как ее еще называют – групповую) систему подачи топлива.

О втором датчике можно сказать, что он используется для того, чтобы оценивать уровень вибрации двигателя. Этот датчик крайне необходим для корректной работы системы обнаружения пропусков воспламенения, дабы определить причину неравномерности. Данный датчик нашел применение в связи с вводом норм токсичности Евро-3.

Подведя итоги, можно сказать, что благодаря датчикам, в блок управления поступает информация о расположении и частоте, с которой вращается коленчатый вал, о температурных показателях охлаждающей жидкости и температуре охлаждающей жидкости, а также расположении дроссельной заслонки. Также компьютер принимает сигналы о концентрации кислорода в отработавших газах (или о значении регулировки СО, для комплектации без датчика кислорода), напряжении в бортовой сети автомобиля, наличии детонации в моторе, скорости автомобиля, а также о запросе на включение кондиционирования воздуха.

Основываясь на полученной информации, компьютер производит управление топливоподачей (форсунками и электробензонасосом), регулятором холостого хода, системой зажигания, вентилятором системы охлаждения мотора, адсорбером системы улавливания паров бензина (если есть в комплектации), муфтой компрессора кондиционера (если он есть на автомобиле), а также системой диагностики.

Итак, исходя из сигналов, которые поступают от вышеупомянутых датчиков, компьютер рассчитывает количество топлива, нужное для полного согрева при данной массе воздуха в цилиндрах и подает форсункам сигнал на открытие. В таком случае, сигнал является электрическим импульсом причем необходимой длительности. В то время, как подается сигнал, форсунки «замирают» в открытом положении, а топливо, которое находится в магистрали под давлением, попросту впрыскивается во впускной коллектор.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

auto.today

Распределенный впрыск топлива

История создания распределенного впрыска

Первое приспособление, напоминающее современную систему распределенного впрыска топлива, придумал для своих двигателей английский инженер и изобретатель Герберт Стюарт еще в конце XIX века.

Первую российскую систему впрыска для бензиновых авиационных двигателей разработали в 1916 году конструкторы Микулин и Стечкин

В дальнейшем его идеи развили и усовершенствовали Роберт Бош и Клесси Камминс, и конструкция к уже в двадцатые годы нашла массовое применение в топливной системе дизельных двигателей. Первую российскую систему впрыска для бензиновых авиационных двигателей разработали в 1916 году конструкторы Микулин и Стечкин.

Впервые система распределенного впрыска бензина была применена на двигателе, изобретенном шведским инженером Йонасом Хессельманом в 1925 году. Согласно замыслу Хессельмана, топливо необходимо было впрыскивать в каждый цилиндр ближе к концу такта сжатия, чтобы воспламенение происходило уже непосредственно перед началом хода поршня вниз. Двигатель Хессельмана обычно запускался на бензине, а затем при работе использовался дизель или керосин.

Прямой впрыск топлива в каждый цилиндр использовался в авиационных двигателях времен Второй мировой производства Junkers, Daimler-Benz и BMW с целью обеспечить пилотам возможность выполнять фигуры высшего пилотажа без риска остановки мотора. На германских авиационных двигателях использовалась адаптированная система впрыска дизельного топлива фирмы Bosch. Устройства назывались карбюраторами, но топливо подавалось не самотеком, а при помощи насосов высокого давления.

Первые серийные системы управления распределенным впрыском были механическими, их производство в 1951 начала компания Bosch

Первую систему распределенного впрыска, управляемую электроникой, производства итальянской фирмы Caproni-Fuscaldo установила на гоночный автомобиль Alfa Romeo 6C2500 в 1940 году. Шестицилиндровый двигатель был снабжен индивидуальными форсунками.

Первые серийные системы управления распределенным впрыском были механическими. Их производство в 1951 начала компания Bosch. Одним из первых такой системой в 1954 оснастили легендарное купе Mercedes-Benz 300 SL «Крыло чайки». В дальнейшем механические системы начали устанавливать и на более массовые модели, к примеру, на автомобили Audi 100.

Топливная рейка с форсунками и регулятором давления.

Эпоха электронного управления системами впрыска бензина началась в восьмидесятые годы с появлением дешевых микропроцессоров. Первым серийным автомобилем с инжектором, управляемым электронным контроллером на основе микропроцессора, был Rambler Rebel 1957 года фирмы Nash — части американского автомобильного концерна AMC. Система впрыска называлась Electrojector, и ее применение позволило поднять мощность восьмицилиндрового двигателя «Бунтаря» на 60 л.с.

Виды распределенного впрыска топлива

В системе распределенного впрыска топливо в каждый цилиндр впрыскивается отдельной форсункой. Существует несколько разновидностей распределённого впрыска. Различаются они по времени открытия форсунок. К примеру, в случае одновременного впрыска все форсунки открываются разом. Если форсунки открываются попарно, впрыск называется попарно-параллельным.

Связующим звеном между современной системой распределенного впрыска и карбюратором был моновпрыск — система, с управляемой компьютером единственной форсункой

Большинство современных автомобилей оснащено системами фазированного впрыска. В этой системе каждая форсунка управляется индивидуально и открывается в наиболее удачный с точки зрения заложенной в блоке управления программы момент, то есть непосредственно перед началом такта впрыска.

Как правило, в топливной системе фазированного впрыска в управляющей программе предусмотрены два дополнительных режима: прогрева и аварийный режим. В случае их задействования фазированный впрыск заменяется попарно-параллельным. Это позволяет двигателю в период прогрева работать в интенсивном режиме и на относительно высоких оборотах. В аварийном режим, в случае неисправности одного из датчиков, показания которого влияют на количество впрыскиваемого топлива, обеспечивается бесперебойная работа двигателя при разной нагрузке. Как правило, поводом для включения аварийного режима становится неисправность основного датчика, показаниями которого руководствуется блок управления при дозировке топлива, — датчика фазы или, иначе, датчика положения распределительного вала.

Последний тип распределенного впрыска — прямой впрыск, представляющий собой разновидность фазированного. В этой системе топливо впрыскивается не во впускной коллектор, а непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра.

Принцип работы распределенного впрыска топлива

Управление системой впрыска современного автомобиля осуществляет компьютер, в автомобильной терминологии носящий название электронного блока управления двигателем.

Для вычисления оптимального момента для открытия топливных форсунок и времени, в течение которого они должны оставаться открытыми, блок управления использует показания различных датчиков.

Масса воздуха, поступающего в двигатель, измеряется датчиком массового расхода воздуха. Это один из важнейших показателей. Кроме него, при определении количества топлива компьютер опирается на данные по температуре двигателя, температуре всасываемого воздуха, скорости вращения коленчатого вала, угла открытия дроссельной заслонки и динамике ее открытия. Рассчитав количество топлива, которое может полностью сгореть при данной массе воздуха в цилиндрах, компьютер подает сигнал форсункам на открытие. Сигналом служит электрический импульс нужной длительности. Во время подачи сигнала форсунки остаются в открытом положении, и топливо, которое в магистрали находится под давлением, впрыскивается во впускной коллектор.

Плюсы и минусы распределенного впрыска топлива

Первое и основное преимущество распределенного впрыска топлива – экономичность. Кроме того, в связи с более полным сгоранием топлива за один цикл автомобили с распределенным впрыском наносят меньше вреда окружающей среде вредными выбросами. При точной дозировке топлива вероятность возникновения неожиданных сбоев в работе при экстремальных режимах (преодоление крутого подъема, например) сведена практически к нулю.

Применение распределенного впрыска продлило жизнь многим популярным автомобилям, которые были бы сняты с производства в связи с низкой топливной экономичностью

Недостаток систем распределенного впрыска в достаточно сложной и всецело зависящей от электроники конструкции. В связи с большим количеством электронных компонентов диагностика и ремонт систем распределенного впрыска возможны только в условиях профессионального сервисного центра.

blamper.ru

Распределенный и послойный впрыск топлива

Специальная система, подающая в цилиндры двигателя топливную жидкость, называется распределенный впрыск топлива. Компонент устанавливается на все автомобили без исключения, она может носить следующий характер:

• Механический;
• Распределенный;
• Непосредственный;
• Моновпрыск.

Наиболее распространенной моделью этой системы является послойный впрыск топлива, который позволяет подавать топливную жидкость отдельно для каждого цилиндра. Эта подача осуществляется с помощью специальных распределительных форсунок.

Система распределенного впрыска топлива

Что значит последовательность впрыска

Последовательность или фазы впрыска топлива обусловлена следующими показателями:

• За один отработанный цикл двигателя каждая специальная форсунка отрабатывает одну фазу впрыска;
• Время этой фазы для каждой модели автомобиля может быть разным, но при этом количество топлива в большинстве случаев одинакова.

Распределенный впрыск топлива внедряется не на каждый автомобиль, поскольку он отличается тем, что подходит только для инжекторных автомобилей. Автовладельцы, которые сталкиваются с этой системой, отмечают, что она позволяет достичь до 15 % экономии топлива.

Как работает система

Чтобы было понятно, как работает комплекс впрыска, следует рассмотреть ее подробно. Если сказать коротко, то система работает следующим образом:

• Для двигателя подается смесь из топлива и воздуха;
• Подача воздуха контролируется с помощью дроссельной заслонкой;
• Прежде чем попасть в двигатель воздух распределяется на четыре потока;
• Потом потоки накапливаются в специальном ресивере;
• Кроме накопления ресивер применяется также для измерения количества воздуха;

Ресивер на двигатель устанавливается такого размера, чтобы предупредить воздушное голодание цилиндров, то есть, чтобы система обладала, все время достаточным количеством воздуха для работы. Для того чтобы впрыск воздушно-топливной осуществлялся качественно и бесперебойно на компонент установлены специальные форсунки, они располагаются поблизости от впускных клапанов.

Система распределенного впрыска топлива

Из каких механизмов состоит система

Следует перечислить, из каких исполнительных механизмов состоит комплекс впрыска топлива инжекторного автомобиля:

Бензонасос работает на нагнетание топливной смеси в специальную рампу. Чтобы давление в этой рампе было все время на определенном уровне на ней установлен механический регулятор давления. Иногда бензонасос и регулятор совмещены.

Форсунки специальные клапаны с регулируемой производительностью, которые имеют электромагнитные прецензионный характер.

Зажигательный модуль специальное устройство, предназначенное для регуляции искрообразования. Включает в себя два независимо работающих канала, которые направлены на поджиг смеси, отдельно в 1 и 4, а также во 2 и 3 цилиндрах.

Клапан предохранения – направлен на защиту всех элементов системы от впрыска повышенного давления. Давление впрыска повышается от температурного расширения топлива, сам клапан устанавливается на рампе.

Регулирование холостого хода эта часть системы обусловлено специальным регулятором, который поддерживает заданные обороты. Сам регулятор представляет собой двигатель шагового типа, он регулирует канал воздуха обводного типа в дроссельную заслонку. Это необходимо для того чтобы двигатель постоянно получал необходимое количество воздуха.

Вентилятор системного охлаждения имеет управление от электрической составляющей автомобиля и работает в зависимости от сигналов ДТОЖ.

Датчик топливного расхода подает постоянный сигнал на маршрутный компьютер или на панель управления и сообщает водителю необходимые показатели. Надо отметить, что этот датчик может работать с погрешностями, так как данный высчитываются по приблизительным показателям.

Адсорбер еще один компонент замкнутой цепи, которая регулирует пары бензина. Чаще всего такой элемент устанавливается на зарубежные автомобиля.

Схема распределенного впрыска топлива

Управление системой

Система впрыска регулируется электронным блоком управления, которые представляет собой специальный компьютер. В нем происходить определенный алгоритм обработки данных, которые показывают датчики системы. Для качественной работы этого блока необходимы следующие показатели:

• Качественно и исправно работающие датчики;
• Отрегулированная подача данных;
• Отсутствие неполадок в прошивке блока.

Как происходит послойное смесеобразование

Во время работы послойного типа дроссельная заслонка системы практически открыта полностью, при этом заслонки впуска закрыты полностью. Поступление воздуха в камеры сгорания происходит на большой скорости, при этом образуется воздушный вихрь. Топливо при этом впрыскивается в зону свечей сгорания, на последнем этапе такта сжатия. Когда топливновоздушная смесь воспламеняется, вокруг нее образуется теплоизоляция из чистого воздуха.

autodont.ru

Системы впрыска топлива — моно, распределенный, непосредственный

Системы впрыска топлива с внешним смесеобразованием

В системах впрыска топлива с внешним смесеобразованием приготовление топливовоздушной смеси происходит вне камеры сгорания двигателя (во впускном тракте).

Одноточечный (центральный, моно) впрыск топлива (SPI)

Одноточечный впрыск – это электронно-управляемая система впрыска топлива, в которой электромагнитная форсунка периодически впрыскивает топливо во впускной трубопровод перед дроссельной заслонкой (подробнее об этой системе смотрите в статье Моновпрыск)

Многоточечный (распределенный) впрыск топлива (MPI)

Многоточечный впрыск создает условия для более оптимальной, по сравнению с одноточечным впрыском, работы системы смесеобразования.

Для каждого цилиндра предусмотрена топливная форсунка, через которую топливо впрыскивается непосредственно перед впускным клапаном. В качестве примера такого использования многоточечного впрыска можно назвать системы KE- и L-Jetronic.

Механическая система впрыска топлива

В механической системе впрыска топлива масса впрыскиваемого топлива определяется топливо-распределительным устройством (дозатором), от которого топливо направляется к форсунке, автоматически открывающейся при определенном давлении. Примером использования механического впрыска является система K-Jetronic с непрерывным впрыскиванием топлива.

Комбинированная электронно-механическая система впрыска топлива

Комбинированная система впрыска базируется на механической, которая для более точного управления впрыскиванием снабжена электронным блоком, управляющим режимом работы насоса и форсунок с топливо распределительным устройством. Примером комбинированного впрыска служит система KE-Jetronic.

Электронные системы впрыска топлива

Электронно управляемые системы впрыска обеспечивают прерывистый впрыск топлива форсунками с электромагнитным управлением. Масса впрыскиваемого топлива определяется временем открытия форсунки.

Примеры таких систем: L-Jetronic, LH-Jetronic и подсистема впрыска топлива системы управления двигателем Motronic.

Необходимость соблюдения жестких норм содержания вредных веществ в отработавших газах диктует высокие требования к регулированию состава топливовоздушной смеси и конструкции системы впрыска. При этом важно обеспечить как точность момента впрыска, так и точность дозировки массы впрыскиваемого топлива в зависимости от количества подаваемого воздуха.

Для выполнения этих требований в современных системах многоточечного (распределенного) впрыска топлива на каждый цилиндр двигателя приходится по электромагнитной форсунке, причем управление каждой форсункой осуществляется индивидуально. Количество впрыскиваемого топлива и корректировка момента впрыска рассчитываются для каждой форсунки в электронном блоке управления (ECU). Процесс смесеобразования улучшается за счет впрыскивания точно отмеренного количества топлива непосредственно перед впускным клапаном (или клапанами) в точно установленный момент времени. Это, в свою очередь, в значительной степени предотвращает попадание топлива на стенки впускного трубопровода, что может привести к временным отклонениям коэффициента избытка воздуха от среднего значения в неустановившемся режиме работы двигателя. Так как в многоточечной системе впрыска через впускной трубопровод проходит только воздух, трубопровод может быть выполнен таким образом, чтобы в оптимальной степени соответствовать газодинамическим характеристикам наполнения цилиндров двигателя.

Непосредственный впрыск — системы с внутренним смесеобразованием

В таких системах, называемых системами с непосредственным впрыском (DI), топливные форсунки с электромагнитным приводом, размещенные в каждом цилиндре, впрыскивают топливо непосредственно в камеру сгорания. Смесеобразование происходит внутри цилиндра. Для обеспечения эффективного сгорания смеси существенную роль играет процесс распыления выходящего из форсунки топлива.

Во впускной трубопровод двигателя с непосредственным впрыском топлива, в отличие от двигателя с внешним смесеобразованием, подается исключительно воздух. Таким образом, исключается попадание топлива на стенки впускного трубопровода.

Если при внешнем смесеобразовании в процессе сгорания обычно присутствует однородная топливовоздушная смесь, то при внутреннем смесеобразовании двигатель может работать как с однородной, так и с неоднородной смесью.

Работа двигателя при послойном распределении смеси

Смесь при послойном распределении заряда воспламеняется только в зоне вокруг свечи зажигания. В остальных частях камеры сгорания содержатся свежая смесь и остаточные отработавшие газы двигателя без следов несгоревшего топлива. На режимах холостого хода и при малой нагрузке таким образом обеспечивается работа на обедненной смеси, что приводит к снижению расхода топлива.

Работа двигателя при наличии однородной смеси

Однородная смеси занимает полностью объем камеры сгорания (как и при внешнем смесеобразовании), и весь заряд свежего воздуха, поступившего в камеру, участвует в процессе сгорания. Поэтому этот способ образования смеси применяется в условиях работы двигателя при полной и средней нагрузках.

Другие статьи по системам впрыска топлива

carspec.info

Система распределенного впрыска топлива: принцип действия, достоинства и недостатки

Система распределенного впрыска – это современная и наиболее прогрессивная многоточечная система топливной подачи, применяемая на бензиновых двигателях. Особенностью подобной системы является то, что каждый цилиндр ДВС оснащен собственной форсункой, через которую происходит дозированная подача топлива.

Двигатели, оснащенные системой распределенной подачей топлива, имеют более высокие показатели экономичного расхода ТС и низкий уровень токсичности отработанных газов.

Виды систем распределенного впрыска

Современные системы распределенного типа подачи топлива разделены на несколько видов:

• По принципу работы – системы импульсной и непрерывной подачи ТС;
• По способу управления – системы на механическом и электронном типе управления;
• По времени открытия топливных форсунок – системы с попарно-параллельным впрыском (при подаче топлива попарно), одновременным впрыском (при одновременной подаче топлива во все форсунки), фазированным впрыском (при индивидуальной подаче топлива для каждой форсунки), прямым впрыском (подача топлива осуществляется в камеру сгорания цилиндра, минуя впускной коллектор).

Наиболее распространенными системами распределенной подачи ТС являются системы KE-Jetronic, K-Jetronic и L-Jetronic, разработанные компанией Bosch.

Система K-Jetronic относится к механическим топливным системам с непрерывной подачей ТС.

Система типа KE-Jetronic одна из разновидностей механической топливной системы непрерывного типа с электронным способом управления.

Система L-Jetronic представляет собой систему импульсной подачи топлива с электронным типом управления.

Система распределенной подачи ТС состоит из следующих подсистем и компонентов:

• систем подачи и очистки топлива и воздуха;
• системы сжигания бензиновых испарений;
• системы выпуска и сжигания отработанных газов;
• электронного блока управления с входными датчиками

Как работает система распределенной подачи ТС

Работа основных элементов системы – форсунок напрямую зависит от центра управления – управляющего блока, состоящего из бортового компьютера. Основной функцией управляющего блока является прием электрических сигналов, поступающих от входных датчиков, с последующей обработкой и преобразованием в управляющие сигналы, которые передаются на электромагнитные клапаны топливных форсунок и механизмы исполнения.

Помимо основных функций, блок управления выполняет и дополнительные задачи – проводит своевременную диагностику топливной системы на предмет выявления любых неполадок или поломок в ее работе.

При обнаружении неполадок блок управления сообщает о них водителю через контрольные лампы на приборной панели — Check engine, Check. Информация о более сложных поломках заносится в блок памяти для дальнейшего использования при повторной диагностике.

Расчет нужного количества топлива, происходит на основании данных полученных от температурных датчиков (температуры двигателя и поступающего воздуха), расхода воздуха, подсчета скорости вращения коленвала, угла открытия заслонки и т.д.

Произведя необходимые расчеты на основании полученных данных, бортовой компьютер посылает сигналы в виде электрических импульсов на форсунки для их открытия. Принимая сигналы, форсунки открывают клапаны, через которые топливо под высоким давлением поступает в топливный коллектор.

Преимущества и недостатки системы распределенной подачи ТС

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

Преимущества системы:

• долговечность и надежность;
• высокая экономичность использования топлива;
• низкая токсичность отработанных газов бензиновых ДВС;
• низкая вероятность появления сбоев в работе системы в условиях экстремального вождения (например, при преодолении крутых спусков и подъемов, при езде в дождь или гололед).

Недостатки системы:

• сложная и дорогостоящая конструкция, оснащенная чувствительной системой электронного управления;
• высокая стоимость ремонта и замены основных электронных элементов системы;
• особенность конструкции требует проведения ремонтных и профилактических работ только высококвалифицированными специалистами.

autodromo.ru

Система впрыска топлива

Система впрыска топлива

Методы впрыска топлива

Существует несколько методов впрыска топлива:
непрерывный впрыск топлива, точечный впрыск топлива, распределённый
впрыск топлива и непосредственный впрыск топлива. Непрерывный впрыск
топлива осуществлялся механическими и электромеханическими системами
впрыска топлива. Остальные электронные системы впрыска топлива подают
топливо строго дозированными порциями.

 

Системы непрерывного впрыска топлива

Наиболее распространёнными примерами непрерывного
впрыска топлива являются механическая система впрыска топлива BOSCH
K-Jetronic и электромеханическая система впрыска топлива BOSCH
KE-Jetronic. Здесь топливо впрыскивается непрерывным потоком при помощи
механических форсунок, распыляющих топливо пред впускными клапанами
каждого цилиндра. Количество топлива регулируется путём изменения
интенсивности потока впрыскиваемого топлива. Данные системы применялись
на ранних системах питания двигателя, и были вытеснены более надёжными и
точными электронными системами подачи топлива.

Системы точечного впрыска топлива

Системы точечного впрыска топлива оснащены одной
электромагнитной форсункой (иногда двумя форсунками работающими в паре,
на двигателях с раздельными группами цилиндров), впрыскивающей топливо
во впускной тракт перед дроссельной заслонкой. Как и в случае
карбюраторного питания, во время работы двигателя оборудованного
точечным впрыском, впускной коллектор двигателя весь заполняется готовой
топливовоздушной смесью.
Впрыск топлива здесь осуществляется не
непрерывной струёй, а подаётся порциями. Количество подаваемого топлива
регулируется путём изменения продолжительности открытого состояния форсунки.
Форсунка точечной системы впрыска топлива за два оборота коленчатого
вала двигателя (один полный цикл работы четырёхтактного двигателя)
впрыскивает топливо четыре раза. Недостатки такой системы приготовления
топливовоздушной смеси схожи с карбюраторными системами, связанные с
задержкой и неравномерностью подачи топливовоздушной смеси для разных
цилиндров, не столь хорошей приемистостью двигателя, оседание топлива на
стенках впускного коллектора, особенно во время холодного запуска
двигателя. Хотя для такой системы впрыска не предъявляются высокие
требования к качеству распыла топлива, так как отводится достаточно
времени на испарение и смешивание топлива с поступившим в впускной
коллектор воздухом.
 

Осциллограммы напряжения сигналов системы
управления двигателем BOSCHMONO-Motronic, демонстрирующие схему впрыска
топлива данной системы.
1 Осциллограмма
напряжения выходного сигнала датчика Холла, встроенного в корпус
механического распределителя зажигания. Датчик генерирует четыре
импульса за два оборота коленчатого вала двигателя.
2 Осциллограмма
напряжения управляющих импульсов топливной форсункой. За один полный
цикл работы двигателя форсунка осуществляет четыре впрыска топлива.
3 Импульс синхронизации с моментом зажигания в первом цилиндре.
 


Обмотка топливной форсунки точечной системы
впрыска, имеет низкое электрическое сопротивление — единицы Ома
(топливные форсунки с низким электрическим сопротивлением встречаются и в
других систем впрыска топлива). За счёт уменьшения сопротивления
обмотки увеличивается быстродействие форсунки, что позволяет впрыскивать
небольшие порции топлива. Для уменьшения нагрева обмотки форсунки,
применяются меры, ограничивающие величину протекающего через обмотку
форсунки тока.
 
В некоторых системах с этой целью используется
мощный токоограничивающий резистор, включённый последовательно в цепь
питания форсунки.
 


Осциллограммы напряжения питания и
управляющего импульса на выводах обмотки низкоомной форсунки (система
точечного впрыска топлива BOSCH MONO Jetronic).
1 Осциллограмма напряжения на управляющем выводе обмотки форсунки.
2 Осциллограмма напряжения на питающем выводе обмотки форсунки (после токоограничивающего резистора).
 


Как видно по приведённым осциллограммам, за счёт
возникновения падения напряжения на токоограничивающем резисторе,
напряжение питания обмотки форсунки автоматически снижается.
В некоторых системах, применяются более сложные
алгоритмы управления форсункой. В таких случаях, импульс управления
форсункой имеет более сложную форму и делится уже на две фазы: фаза
открывания клапана топливной форсунки и фаза удержания клапана топливной
форсунки в открытом состоянии.
 


Осциллограмма напряжения управляющего
импульса низкоомной форсункой системы управления двигателем с точечным
впрыском топлива Multec IEFI автомобиля производства OPEL.
A: Значение напряжения в
момент времени указанный маркером. В данном случае соответствует
напряжению питания обмотки форсунки и равно 14,6 V.
1 Момент
открытия управляющего форсункой силового транзистора. С этого момента
на обмотку форсунки действует напряжение величиной около 14 V.
2 Фаза открывания клапана топливной форсунки.
3 Момент переключения управляющего форсункой силового транзистора в режим ограничения тока в цепи форсунки.
4 Фаза
удержания клапана топливной форсунки в открытом состоянии Управляющий
форсункой силовой транзистор работает в режиме ограничения тока в цепи
форсунки, обеспечивая подвод к обмотке форсунки пониженного напряжения.
A-B: Значение разницы
напряжений между указанными маркерами моментами времени. В данном случае
соответствует величине воздействующего на обмотку форсунки напряжения
во время фазы удержания клапана топливной форсунки в открытом состоянии и
равно ~1,7 V
5 Момент закрытия управляющего форсункой силового транзистора.
 
Как можно видеть по приведённой выше
осциллограмме, в первоначальный момент времени на низкоомную обмотку
форсунки кратковременно подаётся напряжение, близкое к напряжению на
клеммах аккумуляторной батареи, что обеспечивает ускорение процесса
открытия клапана топливной форсунки. Продолжительность фазы открывания
клапана 
топливной форсунки здесь составляет около 1 mS.
Теперь, когда клапан форсунки открыт, для удержания клапана в открытом
состоянии достаточно уже меньшего тока. Величина протекающего через
обмотку тока ограничивается путём уменьшения величины воздействующего на
обмотку напряжения. В данном случае, уменьшение воздействующего на
обмотку форсунки напряжения достигается путём «призакрытия» управляющего
силового транзистора. Тем самым уменьшается чрезмерный нагрев обмотки
форсунки (дополнительное охлаждение форсунки обеспечивается за счёт
омывающего форсунку топлива). Продолжительность фазы удержания клапана
топливной форсунки в открытом состоянии может изменяться и зависит от
того, какую порцию топлива в данный момент требуется впрыснуть.


В некоторых системах, ограничение протекающего
через обмотку форсунки тока во время фазы удержания клапана в открытом
состоянии реализовано другим способом.
 


Осциллограмма напряжения управляющего
импульса низкоомной форсункой системы управления двигателем BDZ с
точечным впрыском топлива, устанавливаемого на автомобили Peugeot 405.
 


Здесь во время фазы удержания, управляющий
обмоткой форсунки силовой транзистор переключается в режим
Широтно-Импульсной Модуляции (ШИМ). Благодаря этому, обмотка форсунки
многократно подключается к источнику напряжения и отключается от него,
после чего процесс повторяется. Частота процесса подключения /
отключения обмотки настолько высока, что механическая система форсунки
(клапан) «не успевает» закрываться в моменты, когда питающее напряжение
отключено.
 

Системы распределённого впрыска топлива

Каждый цилиндр системы распределённого впрыска
топлива обслуживается собственной электромагнитной форсункой. Каждая
форсунка такой системы впрыскивает топливо во впускной коллектор пред
впускными клапанами каждого цилиндра. Таким образом, только часть
внутреннего объёма впускного коллектора работающего двигателя
заполняется подготовленной топливной смесью. Как и в системе точечного
впрыска топлива, здесь впрыск осуществляется не непрерывной струёй
топлива, а подаётся порциями. Количество подаваемого топлива
регулируется путём изменения продолжительности открытого состояния
форсунки.
Электромагнитные топливные форсунки имеют
некоторую инерционность. Проявляется эта инерционность как задержка
открытия и задержка закрытия клапана форсунки относительно управляющего
напряжения. Задержка открытия клапана форсунки может составлять около
1,5 mS, кроме того, она может изменяться с изменением величины
напряжения на аккумуляторной батарее. Задержка закрытия клапана форсунки
может составлять около 1,0 mS. Когда двигатель работает под нагрузкой,
длительность впрыска топлива может составлять несколько единиц или даже
десятки миллисекунд, то есть -длительность впрыска топлива при этом
значительно превышает время задержки срабатывания клапана форсунки, и за
счёт этого инерционность форсунки сказывается мало заметно.


Когда двигатель работает при малых нагрузках или
на холостом ходу, длительность впрыска значительно уменьшается, и
становится сравнимой с временем задержки срабатывания клапана форсунки.
Из-за этого, инерционность форсунки может сказываться значительно
сильнее и точность дозирования количества впрыскиваемого топлива может
сильно снизиться. Поэтому, для таких форсунок не используют управляющие
импульсы продолжительностью менее 1,5 mS. Кроме того, инерционность
форсунок, обслуживающих разные цилиндры одного и того же двигателя со
значительным пробегом может заметно различаться, что вносит
дополнительную погрешность дозирования малых порций топлива.

Классификация систем распределённого впрыска топлива

Распределённые системы впрыска топлива
различаются по схеме работы впрыска топлива: параллельный впрыск,
попарно-параллельный, фазированный (последовательный).

Параллельный впрыск топлива

Топливные форсунки многих ранних распределённых
систем впрыска топлива соединены параллельно. При такой схеме,
управление форсунками двигателя происходит одновременно — все форсунки
такой системы работают синхронно.
 


Осциллограммы напряжения сигналов системы
управления 4-х цилиндрового 4-х тактного двигателя, осуществляющей
параллельный впрыск топлива, демонстрирующие схему впрыска топлива
данной системы.
1 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной форсункой 1-го цилиндра.
2 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной форсункой 2-го цилиндра.
3 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной форсункой 3-го цилиндра.
4 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной форсункой 4-го цилиндра.
7 Импульс синхронизации с моментом зажигания в первом цилиндре.
 
В системах параллельного впрыска, за один полный
цикл работы двигателя (за два оборота коленчатого вала 4-х тактного
двигателя), каждая форсунка впрыскивает топливо дважды. То есть, каждая
порция топлива, попадающего впоследствии в цилиндр во время 
такта впуска, впрыскивается «за два приёма».
Из-за того, что подача каждой порции топлива осуществляется за два
впрыска, в сравнении с точечным впрыском, точность дозирования
получается несколько лучшей; но в сравнении с фазированным впрыском,
точность дозирования получается несколько хуже, особенно на переходных
режимах работы двигателя.
Блок управления параллельной системы впрыска
топлива должен учитывать инерционность открытия клапана форсунки,
которая сильно зависит от величины напряжения в бортовой сети
автомобиля. При больших порциях впрыскиваемого топлива, к примеру, во
время ускорения автомобиля или во время холодного пуска, часть топлива
оседает на стенках впускного коллектора и попадает в цилиндр с некоторой
задержкой, что сказывается на приемистости двигателя. Но к качеству
распыла топлива здесь предъявляются немного меньшие требования, так как
отводится достаточно времени на испарение топлива и смешивание его с
воздухом.
Недостаток параллельного впрыска заключается в
неодинаковом для всех цилиндров времени от начала впрыскивания топлива
форсункой до момента открытия впускного клапана цилиндра. При
одновременном впрыске топлива порядок работы цилиндров не учитывается,
соответственно время подготовки топливовоздушной смеси (время испарения
топлива) для каждого цилиндра получается разным.

Попарно-параллельный впрыск топлива

Для уменьшения зависимости качества подготовки
топливовоздушной смеси от момента впрыска топлива, а так же для
улучшения точности дозирования топлива на переходных режимах работы
двигателя, топливные форсунки были разделены на группы согласно порядку
работы цилиндров и соединены попарно-параллельно — половина форсунок
соединена параллельно и управляется своим выходным силовым транзистором
блока управления двигателем, другая половина форсунок так же соединена
параллельно и управляется своим, вторым выходным силовым транзистором
блока управления двигателем.
Управление форсунками одной группы происходит
одновременно — все форсунки одной группы работают синхронно. Когда
форсунки первой группы впрыскивают топливо, форсунки второй группы
закрыты, и наоборот. При этом, первая и вторая группы форсунок, так же
как и в системе параллельного впрыска топлива, впрыскивают топливо
дважды за один цикл работы 4-х тактного двигателя (за два оборота
коленвала).
 


Осциллограммы напряжения сигналов системы
управления 4-х цилиндрового 4-х тактного двигателя, осуществляющей
попарно-параллельный впрыск топлива, демонстрирующие схему впрыска
топлива данной системы. Порядок работы цилиндров 1 — 3 — 4 — 2. В данном
случае в первую пару объединены форсунки, обслуживающие цилиндры №1 и
№4, а во вторую пару объединены форсунки, обслуживающие цилиндры №2 и
№3. Но встречаются системы, где при таком же порядке работы цилиндров
двигателя, форсунки объединены в пары по-другому.
напряжения управляющих импульсов топливной
напряжения управляющих импульсов топливной
напряжения управляющих импульсов топливной
напряжения управляющих импульсов топливной
форсункой форсункой форсункой форсункой
1 Осциллограмма 1-го цилиндра.
2 Осциллограмма 2-го цилиндра.
3 Осциллограмма 3-го цилиндра.
4 Осциллограмма 4-го цилиндра.
5 Осциллограмма
напряжения выходного сигнала датчика положения / частоты вращения
коленчатого вала. За один полный оборот коленвала датчик генерирует 58
импульсов и один пропуск, продолжительность которого соответствует
продолжительности двух импульсов. Соответственно, за один полный цикл
работы 4-х тактного двигателя (за два оборота коленвала) датчик
генерирует такие пропуски дважды.
7 Импульс синхронизации с моментом зажигания в первом цилиндре.
 
Следует заметить, что в момент пуска двигателя
блок управления двигателем переключается на параллельную схему впрыска
топлива, то есть, включает и выключает все топливные форсунки
одновременно.

Фазированный впрыск топлива

Для дальнейшего повышения точности дозирования
впрыскиваемого топлива при малых длительностях впрыска путём уменьшения
негативного влияния инерционности электромагнитных топливных форсунок,
каждую форсунку стали обслуживать собственным выходным транзистором
блока управления двигателем. Такая схема впрыска называется фазированным
впрыском или последовательным впрыском топлива. За счёт уменьшения
частоты срабатывания форсунки по сравнению с параллельным и
попарно-параллельным впрыском в два раза, потребовалось уже более
продолжительное открытие форсунки для обеспечения подачи того же
количества топлива. То есть, схема управления форсунками была
модернизирована так, что вместо двух коротких впрысков топлива
осуществляется один более продолжительный впрыск. Таким образом, замена
параллельной схемы впрыска топлива на фазированную позволила заметно
повысить точность дозирования впрыскиваемого топлива при малых
длительностях впрыска.
 

Осциллограммы
напряжения сигналов системы управления 4-х цилиндрового 4-х двигателя,
осуществляющей фазированный впрыск топлива, демонстрирующие схему
впрыска топлива данной системы.
1 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной 1-го цилиндра.
2 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной 2-го цилиндра.
3 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной 3-го цилиндра.
4 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной 4-го цилиндра.
5 Осциллограмма напряжения
выходного сигнала датчика положения / частоты вращения коленчатого
вала. За один полный оборот коленвала датчик генерирует 58 импульсов и
один пропуск, продолжительность которого соответствует продолжительности
двух импульсов. Соответственно, за один полный цикл работы 4-х тактного
двигателя (за два оборота коленвала) датчик генерирует такие пропуски
дважды.
6 Осциллограмма
напряжения выходного сигнала датчика положения распределительного вала
(датчика фаз). За два полных оборота коленвала датчик генерирует один
импульс.
7 Импульс синхронизации с моментом зажигания в первом цилиндре.
 
Здесь, впрыск топлива осуществляется тогда, когда
обслуживаемый данной форсункой цилиндр находится на такте выпуска
отработавших газов, то есть, незадолго до такта впуска. За два полных
оборота коленчатого вала двигателя соответствующих одному полному циклу
работы четырёхтактного двигателя, каждая форсунка впрыскивает топливо
только один раз. То есть, по сравнению с параллельным и
попарно-параллельным впрыском, здесь частота срабатывания форсунки
уменьшена в два раза. За счёт этого, для обеспечения подачи заданного
количества топлива потребовалось более продолжительное открытие
форсунки, а за счёт увеличения продолжительности открытого состояния
форсунки уменьшилось негативное влияние инерционности электромагнитных
топливных форсунок на точность дозирования топлива. Таким образом,
замена попарно-параллельной схемы впрыска топлива на фазированную
позволила ещё больше повысить точность дозирования впрыскиваемого
топлива при малых длительностях впрыска.
Для реализации фазированной схемы впрыска топлива
потребовались заметные доработки системы управления двигателем,
обеспечивающие привязку алгоритма управления форсунками к фазам рабочего
цикла цилиндров. По этому, двигатели, оборудованные фазированным
впрыском топлива, дополнительно оснащены датчиком положения
распределительного вала (датчиком фаз). Кроме того, блок управления
такого двигателя потребовалось дооснастить ещё несколькими силовыми
транзисторами, для управления каждой форсункой индивидуально. Кроме
внесения изменений в блок управления двигателем, потребовалось
применение форсунок с более тонким распылом топлива, так как уменьшилась
продолжительность процесса испарения топлива и смешивания его с
воздухом. На некоторых двигателях, дополнительно, это позволило
использовать режим работы при более бедной смеси (дополнительно
потребовалось изменение конструкции впускного коллектора и применение
заслонок завихрителей, для формирования вертикальных потоков воздуха в
цилиндре).


Следует заметить, что в момент пуска двигателя
блок управления двигателем переключается на параллельную схему впрыска
топлива, то есть, включает и выключает все топливные форсунки
одновременно до тех пор, пока не распознает сигнал от датчика положения
распределительного вала.


Дополнительно применяется асинхронный режим
впрыска. В момент, когда водитель очень резко нажимает на педаль
акселератора, некоторые блоки управления могут осуществлять впрыскивание
дополнительного количества топлива несколькими малыми порциями в
цилиндры, которые в данный момент находятся перед или вначале такта
впуска.
 


Осциллограммы напряжения сигнала управления
форсункой и сигнала от датчика положения дроссельной заслонки системы
фазированного впрыска топлива в момент резкой перегазовки.
4 Осциллограмма напряжения выходного сигнала датчика положения дроссельной заслонки.
6 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной форсункой одного из цилиндров.


Как видно из приведённым выше осциллограммам, на
переходных режимах работы двигателя, в данном примере в момент резкого
открытия дроссельной заслонки, система фазированного впрыска топлива
может осуществлять дополнительные циклы впрыска топлива, дополнительно
обогащая таким образом состав приготовляемой топливовоздушной смеси.
Благодаря этому снижается вероятность возникновения пропусков
воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндрах при работе двигателя на
переходных режимах.


В системах точечного впрыска топлива подавляющего
большинства двигателей современных автомобилей реализован именно
фазированный впрыск топлива.
 

Системы непосредственного впрыска топлива

Наиболее современными системами управления
двигателем являются системы с непосредственным впрыскиванием топлива.
Здесь топливная форсунка впрыскивает топливо непосредственно в камеру
сгорания, то есть, во внутренний объём цилиндра. Благодаря этому, при
работе двигателя с низкой нагрузкой (холостой ход, равномерное движение
автомобиля с небольшой скоростью…) удалось достичь приготовления
внутри цилиндра топливовоздушной смеси с неоднородным соотношением
воздух-топливо. Вблизи электродов свечи зажигания образуется нормальная
или немного обогащённая смесь, за счёт чего происходит устойчивое
воспламенение этой смеси от искрового разряда между электродами свечи
зажигания. В остальном объёме цилиндра образуются бедные и сверхбедные
смеси, которые сгорают от пламени горения нормальной по составу смеси
вблизи электродов свечи зажигания. За счёт послойного приготовления
топливовоздушной смеси (состав смеси в объёме камеры сгорания
неоднороден), усреднённый состав приготовляемой и сжигаемой таким
образом топливовоздушной смеси оказывается сверхбедным — соотношение
воздух-топливо при работе двигателя в таком режиме может достигать
значений 30:1…40:1. Для сравнения, на бензиновом двигателе с подачей
топлива во впускной коллектор и оборудованном специальными завихрителями
потока воздуха (для создания послойной смеси в камере сгорания) не
удаётся достичь обеднения топливовоздушной смеси с соотношением
воздух-топливо более 25:1. А, как известно, обеднение топливовоздушной
смеси позволяет заметно снизить количество расходуемого двигателем
топлива.


Системы управления двигателем с непосредственным
впрыскиванием топлива, да и сами двигатели, обслуживаемые подобными
системами, имеют ряд отличий от обычных систем с точечным впрыскиванием
топлива. Это: вертикальные каналы ввода потока воздуха в цилиндры,
поршни с закругленной выборкой для направления топливной смеси в сторону
свечи зажигания, вихревые инжекторы высокого давления, топливный насос
высокого давления. Кроме того, при работе двигателя на сверхбедных
смесях, впрыскивание топлива в камеру сгорания происходит в конце такта
сжатия. Из-за высокого давления в камере сгорания в момент впрыска
топлива, а так же для обеспечения направленного перемещения впрыснутого
топлива к свече зажигания, давление топлива в топливной рейке здесь
существенно увеличено, соответственно изменена и конструкция топливной
форсунки. С целью повышения давления в топливной рейке, кроме
электрического топливного насоса, размещённого внутри бака, здесь
дополнительно применён механический топливный насос высокого давления,
приводимый от распределительного вала двигателя. Механический топливный
насос высокого давления обеспечивает поддержание давления в топливной
рейке на уровне нескольких десятков Bar.


Для обеспечения правильного послойного
образования топливовоздушной смеси, движение воздушного потока внутри
цилиндра было оптимизировано за счёт изменения конструкции двигателя —
изменены форма и направление впускного воздушного канала для создания в
камере сгорания вертикально направленных воздушных потоков. Так же здесь
применена специальная форма днища поршня. За счёт изменённой формы
днища поршня, струя впрыскиваемого форсункой топлива «отражается» от
наклонного углубления в днище поршня и направляется к свече зажигания,
где образуется область с достаточно богатым содержанием топлива.


В связи с повышением давления топлива в топливной
рейке, потребовалось значительно сократить длительность открытия
топливной форсунки, измеряемое здесь в единицах десятых долей милли
Секунды. Для уменьшения инерционности топливных форсунок, величина
управляющего форсунками напряжения была значительно увеличена и
достигает нескольких десятков Вольт. Для управления топливными
форсунками многих систем непосредственного впрыска топлива применяется
специальный модуль, преобразующий низковольтные импульсы от блока
управления двигателем в высоковольтные импульсы для управления
топливными форсунками.
 


Осциллограммы напряжений сигналов управления топливной форсункой системы непосредственного впрыска топлива.
1 Осциллограмма напряжения на одном из выводов топливной форсунки системы непосредственного впрыска топлива.
2 Осциллограмма напряжения на втором из выводов топливной форсунки системы непосредственного впрыска топлива.
3 Осциллограмма напряжения, воздействующего на обмотку топливной форсунки системы непосредственного впрыска топлива.
 


Следует отметить, что при работе двигателя на
холостом ходу, для поддержания необходимой температуры нейтрализатора
выхлопных газов приготовление сверхбедной топливовоздушной смеси
периодически чередуется с приготовлением обычный однородной смеси
(послойное смесеобразование чередуется с гомогенным смесеобразованием).
При гомогенном смесеобразовании впрыск топлива в камеру сгорания
происходит не во время такта сжатия, а на такте впуска. Переключения
между послойным и гомогенным смесеобразованием заметны по
незначительному изменению частоты вращения двигателя на холостом ходу.
На определенных режимах работы двигателя возможен
комбинированный режим приготовления смеси, когда топливо впрыскивается
форсунками на такте впуска и дополнительно в конце такта сжатия.


Из-за низкого качества топлива, повышается
степень износа деталей некоторых узлов системы непосредственного
впрыскивания топлива. Высокое содержание серы и нерегламентированных
присадок в бензине фактически сводит на нет экономические, экологические
и мощностные показатели данных двигателей. Поэтому, не многие
производители автомобилей одобряют эксплуатацию таких двигателей в
странах СНГ.

auto-master.su