Современные системы впрыска топлива: Системы впрыска бензиновых двигателей

Системы впрыска топлива современных двигателей внутреннего сгорания: бензиновые и дизельные системы

Основным назначением системы впрыска (иное название — инжекторная система) является обеспечение своевременной подачи топлива в рабочие цилиндры ДВС.

В настоящее время подобная система активно используется на дизельных и бензиновых двигателях внутреннего сгорания. Важно понимать, что для каждого типа двигателя система впрыска будет в значительной мере отличаться.

Фото: rsbp (flickr.com/photos/rsbp/)

Так в бензиновых ДВС процесс впрыска способствует образованию топливовоздушной смеси, после чего происходит ее принудительное воспламенение от искры.

В дизельных же ДВС подача топлива осуществляется под высоким давлением, когда одна часть топливной смеси соединяется с горячим сжатым воздухом и почти моментально самовоспламеняется.

Система впрыска остается ключевой составной частью общей топливной системы любого автомобиля.

Центральным рабочим элементом подобной системы является топливная форсунка (инжектор).

Как уже было сказано ранее в бензиновых двигателях и дизелях применяются различные виды систем впрыска, которые мы и рассмотрим обзорно в этой статье, а детально разберем в последующих публикациях.

Виды систем впрыска на бензиновых ДВС

На бензиновых двигателях используются следующие системы подачи топлива – центральный впрыск (моно впрыск), распределенный впрыск (многоточечный), комбинированный впрыск и  непосредственный впрыск.

Центральный впрыск

Подача топлива в системе центрального впрыска происходит за счет топливной форсунки, которая расположена во впускном коллекторе. Поскольку форсунка всего одна, то эту систему впрыска называют еще – моновпрыск.

Системы этого вида на сегодняшний день утратили свою актуальность, поэтому в новых моделях автомобилей они не предусмотрены, впрочем, в некоторых старых моделях некоторых автомобильных марок их можно встретить.

К преимуществам моно впрыска можно отнести надежность и простоту использования. Недостатками подобной системы являются низкий уровень экологичности двигателя и высокий расход топлива.

Распределенный впрыск

Система многоточечного впрыска предусматривает подачу горючего отдельно на каждый цилиндр, оснащенный собственной топливной форсункой. При этом ТВС образуется только во впускном коллекторе.

В настоящее время большинство бензиновых двигателей оснащено системой распределенной подачи топлива. Преимуществами подобной системы являются высокая экологичность, оптимальный расход топлива, умеренные требования к качеству потребляемого топлива.

Непосредственный впрыск

Одна из наиболее совершенных и прогрессивных систем впрыска. Принцип работы подобной системы заключается в прямой подаче (впрыске) топлива в камеру сгорания цилиндров.

Система непосредственной подачи топлива позволяет получать качественный состав ТВС на всех этапах работы ДВС с целью улучшения процесса сгорания горючей смеси, увеличения рабочей мощности двигателя, снижения уровня отработанных газов.

К недостаткам данной системы впрыска можно отнести сложную конструкцию и высокие требования к качеству топлива.

Комбинированный впрыск

Система данного типа объединила в себе две системы – непосредственный и распределенный впрыск. Зачастую она применяется для уменьшения выбросов токсичных элементов и отработанных газов, благодаря чему достигается высокие показатели экологичности двигателя.

Все системы подачи топлива, пнименяемые на бензиновых ДВС могут быть оснащены механическими или электронными устройствами управления, из которых последняя наиболее совершенна, поскольку обеспечивает наилучшие показатели экономичности и экологичности двигателя.

Подача топлива в подобных системах может осуществляться непрерывно или дискретно (импульсно). По мнению специалистов, импульсная подача топлива является наиболее целесообразной и эффективной и на сегодняшний день применяется во всех современных двигателях.

Виды систем впрыска дизельных ДВС

На современных дизельных двигателях применяются такие системы впрыска, как система насос-форсунки, система Сommon Rail, система с рядным или распределительным ТНВД (топливным насосом высокого давления).

Наиболее востребованные и считаются наиболее прогрессивными из них системы: Сommon Rail и насос-форсунки, о которых ниже поговорим чуть подробнее.

ТНВД является центральным элементом любой топливной системы дизельного двигателя.

В дизелях подача горючей смеси может осуществляться как в предварительную камеру, так и напрямую в камеру сгорания (непосредственный впрыск).

На сегодняшний день предпочтение отдается системе непосредственного впрыска, которую отличает повышенный уровень шума и менее плавная работа двигателя, по сравнению с впрыском в предварительную камеру, но при этом обеспечивается гораздо более важный показатель – экономичность.

Система впрыска насос-форсунки

Подобная система применяется для подачи и впрыска топливной смеси под высоким давлением центральным устройством – насос-форсунками.

По названию можно догадаться, что ключевой особенностью данной системы является то, что в единственном устройстве (насос-форсунке) объединены сразу две функции: создание давления и впрыск.

Конструктивным недостатком данной системы является то, что насос оснащен приводом постоянного типа от распредвала двигателя (не отключаемый), который приводит к быстрому износу конструкции. Из-за этого производители все чаще делают выбор в пользу системы впрыска Сommon Rail.

Система впрыска Сommon Rail (аккумуляторный впрыск)

Это более совершенная система подачи ТС для большинства дизельных двигателей. Ее название пошло от основного конструктивного элемента – топливной рампы, общей для всех форсунок. Сommon Rail в переводе с английского как раз и означает – общая рампа.

В такой системе топливо подается к топливным форсункам от рампы, которую еще называют аккумулятором высокого давления, из-за чего у системы появилось и второе название – аккумуляторная система впрыска.

В системе Сommon Rail предусмотрено проведение трех этапов впрыска – предварительного, основного и дополнительного. Это позволяет уменьшить шум и вибрации двигателя, сделать более эффективными процесс самовоспламенения топлива, уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу.

Для управления системами впрыска на дизелях предусмотрено наличие механических и электронных устройств. Системы на механике позволяют контролировать рабочее давление, объем и момент впрыска топлива. Электронные системы предусматривают более эффективное управление дизельными ДВС в целом.

устройство, принцип подачи топлива, классификация

Системы впрыска топлива бензиновых двигателей –  это системы для дозированной подачи бензина в ДВС. Тип устройства, характеристика системы влияет на ряд важных показателей. Это экологический класс двигателя, его мощность, топливная эффективность.

Устройство системы впрыска бензинового двигателя может иметь различные конструктивные решения и модификации. О них мы расскажем, останавливаясь на конкретных видах систем впрыска.

Варианты топливных систем бензиновых двигателей

Впрыск топлива в воздушный поток может происходить как за счёт разрежения, так и за счёт избыточного давления. Например, в карбюраторе впрыскивание происходит за счёт разрежения, а в большинстве современных систем — за счёт избыточного давления.

• центральным (например, наддроссельный впрыск),
• распределённый или коллекторный (осуществляется отдельной форсункой в предкамеру, расположенную перед впускным клапаном каждого цилиндра двигателя),
• непосредственный (осуществляется напрямую в камеры сгорания, отдельными форсунками), встречается в разных вариациях, характерен для современных автомобилей..

Варианты топливных систем бензиновых двигателей (R R. Bosch)

Конструктивное решение с карбюраторами

Дольше всего человечество знакомо с подачей топлива посредством карбюратора. И не потому, что такие решения лучшие, а потому что они – первые. И через множество лет это были единственно доступные системы. Карбюратор был неотъемлемой частью топливной системы на протяжении сотни лет. Нельзя сказать, что сейчас карбюраторы полностью исчезли из жизни, но на легковой и коммерческий транспорт карбюраторы ставить перестали. Их можно увидеть только на средствах малой механизации, которые применяются для садовых, строительных работ.
 
Автопром же перестал выпускать машины с карбюраторной системой еще в 90-е годы прошлого века.
Принцип их действия основан на всасывании  топлива в поток воздуха, проходящего через сужение карбюратора. увеличение скорости движения воздуха в месте сужения воздушного канала формирует  разрежение воздуха. 

Объём воздуха, который проходит через сужение воздушного канала, пропорционален объёму топлива, поступающего через распылитель карбюратора. Благодаря этому несложно в автоматическом режиме поддерживать требуемое отношение топлива к воздуху.
. 

Как работает устройство?

1. Топливо из бака выбирает насос (управляемый механически или электрически – в зависимости от модели).
2. ДВС запускается, и поток воздуха, проходящий через сужение воздушного канала карбюратора, создает разрежение. 
3. В смесительную камеру карбюратора поступает топливо.
4. Жиклер (калиброванное отверстие) дозирует топливо.

С точки зрения работы всё достаточно просто. Так почему же карбюраторы уходят в историю? 

Здесь достаточно много причин:

• Низкая экономичность, а соответственно, и низкий уровень топливной эффективности.
• Проблемы при переменных режимах работы, снижающие динамические качества- автомобиля.
• Прямая зависимость от расположения двигателя в автомобиле.
• Выброс в окружающую среду большого количества вредных веществ (несоответствие нормативам эмиссии газообразных вредных выбросов в атмосферу).

Моновпрыск 

На смену карбюратору пришла система так называемого «над дроссельного впрыска» топлива. Она также известна как моновпрыск или система центрального впрыска.

Принцип базируется на впрыске топлива одной форсункой, установленной на впускном коллекторе двигателя.

Самыми популярными конструкциями системы центрального впрыска являются решения Mono-Jetronic от R. R. Bosch и Opel-Multec (как нетрудно догадаться из названия, это решение корпорации Opel).

Появление моновпрыска приходится на середину 70-х годов 20-го века. В то время системой Mono-Jetronic стали оснащать автомобили Volkswagen и Audi.

Главной задачей при разработке моновпрыска стало нахождение альтернативы карбюраторной системе впрыска. Важно было найти более эффективную систему топливоподачи, которая смогла бы удовлетворить возросшим экологическим требованиям.

Mono-Jetronic: конструктивные элементы

• Регулятор давления. Способен поддержать на стабильном уровне рабочее давление в системе впрыска, а после выключения ДВС сохранить остаточное давление в системе . Это важно для облегчения пуска, создание барьеров против образования паровых пробок.
• Электромагнитный клапан (форсунка). Обеспечивает импульсный впрыск топлива. Управление клапаном осуществляется посредством электросигнала. Он идёт от блока управления.
• Дроссельная заслонка. Регулятор объема поступающего воздуха.
• Привод. Он ответственный за работу дроссельной заслонки.
• Электронный блок управления. «Мозг», синхронизатор.

Входные датчики (момента впрыска, положения дроссельной заслонки, оборотов двигателя, концентрации кислорода и т.д.).

Распределённый впрыск

В 70-е годы появились и системы распределительного впрыска, основанные на подаче топлива отдельной форсункой в предкамеру, расположенную перед впускным клапаном каждого цилиндра двигателя. Впрыск может быть при этом может быть как импульсным, так и непрерывным. 

Мы остановимся на решении K-Jetronic производителя Robert R. Bosch с непрерывным впрыском. K-Jetroniс активно присутствовала на рынке с 1973-го по 1995 годы.  Сначала K-Jetroniс выпускалась с механической системой дозирования. С 1982 года — с электронной начинкой и электронным управлением дозирования. Начиная с версий (модификаций) с электронным управлением система стала называться KE-Jetroniс.

Экономические характеристики автомобилей, их уровень топливной эффективности был существенно улучшен, уровень выбросов вредных веществ в выхлопе также снизился.

В системах K/KE-Jetronic впрыск топлива осуществлялся непрерывно в смесительную камеру перед впускным клапаном. При этом количественное дозирование топлива, поступающего в поток воздуха, производилось за счет взаимосвязанных узлов «расходомер – дозатор».

Помимо дозатора-распределителя обязательный элемент решения – дроссельная заслонка, расположенная за дозатором, у первых версий были вакуумно-механические клапаны коррекции топлива(запуск клапанов в работу возможен как от терморегуляторов, так от разряжения воздуха во впускном коллекторе), в поздних модификациях появились электрические клапаны коррекции топлива. Кроме того, системы  стали оснащать кислородным датчиком (лямбда-зондом). Огромным плюсом схемотехнического решения стало то, что система впрыска могла быть оснащена  катализаторам-, но к уровню надёжности были существенные вопросы.

Дискретный впрыск топлива

Новой эрой стал дискретный впрыск топлива. Первой здесь стала электронная система распределенного впрыска топлива L-Jetronic – опять-таки от R. R. Bosch. С появлением этого решения стало возможным говорить о качественной управляемости, безотказности, надёжности. Да, сразу же стало ясно, что это средний и высокий ценовой сегмент. Поэтому долгое время системы дискретного впрыска топлива сосуществовали с системами непрерывного распределительного впрыска типа K/KE-Jetronic.

Но постепенно L-Jetronic обрела массовость. Её стал активно использовать практически весь европейский автопром. Явные плюсы оценили и водители, и персонал автосервиса: повысилась топливная экономичность авто. Для обслуживания перестали быть нужны сложные навыки (в первую очередь, это стало возможным за счёт того, что отпала надобность выполнять механические настройки).

L-Jetronic несколько раз модернизировалась и уверенно держалась на рынке до появления стандарта Евро-3. После чего более актуальными стали решения на основе термоанемометрических датчиков массметра (массового расхода воздуха). В частности, популярность приобрела модификация LH-Jetronic .

У новой разработки стала доступна индивидуальная регулировка подачи топлива в каждый из  цилиндров
Объединяющая черта систем Mono-Jetronic, L-Jetronic, LH-Jetronic состоит в том, это все эти решения управляют только впрыском топлива, при этом для воспламенения топлива задействована система зажигания с модулем электронного управления.  

Устройства, в которых система и зажигания и впрыск были синхронизированы и объединены, корпорация R.R. Bosch начала выпускать с 1979 года.

Ярким примером решения с объединёнными системами впрыска и зажигания – стала система Motronic от R.R. Bosch. 
Она существовала в нескольких модификациях, появившихся в 90-е годы 20-го века. В эти годы в их конструкции входили механические расходомеры воздуха. Но вскоре вместо них стали использоваться термоанемометрические датчики-расходомеры, расширились возможности для самодиагностики.

Правда, полностью удовлетворить запросам диагноста  системы не могли, поскольку  протокол выявления неисправностей не обладал высокой результативностью. В последующих модификациях эта проблема была успешно решена.

Но самым революционным решением Motronic стало появление датчика абсолютного давления во впускном коллекторе (MAP-sensor).

Использование  MAP-сенсора в системе управления двигателем позволило  готовить качественную топливовоздушную смесь, состав которой близок к желаемому, и, главное, не сложно соблюсти европейские требования к выхлопам автомобилей.

Но для выхода на американский рынок даже этого было недостаточно. По стандартам США в топливной системе должна быть обязательная система контроля утечек паров топлива из бака. Так появилось инновационное решение Motronic M5. С ним появились все условия для того, чтобы исключить эксплуатацию автомобиля с потерявшей герметичность пробкой заливной горловины или неисправной системой вентиляции топливного бака.

Кроме того, эта система соответствует требованиям самого строгого протокола самодиагностики OBD-II/CARB.

А благодаря электроуправлению дроссельной заслонкой отлажено взаимодействие между системой управления двигателем и системой торможения.  

Системы непосредственного впрыска 
 
Особое место среди систем впрыска бензиновых двигателей получили системы непосредственного впрыска.
Их принцип действия основан на том, что топливо посредством инжектора распыляется прямо в цилиндр двигателя.

• Это важно для достижения топливной экономичности.
• Плунжерный насос. Подаёт топливо в рампу, соединённую с форсунками. 
• Регулятор давления топлива. Поддерживает стабильное рабочее давление в топливной рампе. Топливная рампа. Здесь непосредственно происходит процесс распределения топлива по форсункам.
• Предохранительный клапан на рампе. Защищает рампу от предельных давлений.
• Датчик высокого давления. Замеряет давление в рампе, подаёт сигнал блоку управлением двигателя на коррекцию давления.

Согласование взаимодействия  узлов осуществляется посредством электронной системы управления двигателем. От блока электронного управления поступают команды на исполнительные механизмы.

Интересная деталь! Если среди дизельных систем впрыска такие топливные системы были популярны давно, то среди бензиновых распространение получили не сразу. Причина элементарно проста: бензин в отличие от дизельного топлива является плохой смазкой, что вызывало быстрый износ» топливного насоса.

Но с развитием технологий уплотнений разработчики снова смогли заняться бензиновыми системами с прямым впрыском топлива. Система непосредственного впрыска может обеспечивать несколько видов смесеобразования: послойное, однородное (гомогенное), и стехиометрическое. Послойное смесеообразование актуально при малых и средних оборотах, стехиометрическое и гомогенное – при сверхвысоких оборотах, а также при средних и высоких нагрузках.

Самые популярные решения – с послойным смесеобразованием. Их хорошо знают по названию FSI и TFSI (у Volkswagen и у Ауди). Буква “T” в названии свидетельствуют о наличии турбокомпрессора, то есть двигатель, как именуется в просторечии — “турбирован”.

В цилиндр таких бензиновых систем впрыска поступает небольшое количество топлива. Тщательная организация потока воздуха в цилиндре (его траектория движения, подобная «кувырку) и удачно подобранное время впрыска топлива в цилиндр создают  все условия, чтобы это небольшое количество топлива было подано к электродам  свечи зажигания, и произошло воспламенение этой порции горючей смеси.

Почему на эту бензиновую систему впрыска не переходят повсеместно. К сожалению, актуальна такая проблема, как «турбоямы» при резком нажатии на педаль газа.

Этот недостаток полностью устранен при наличии наддувочного агрегата с электроприводом. Такие системы недёшевы. Но оперативно выйти на режим максимальной мощности, избежать «турбоям» при резком нажатии педали на газ с ними – не проблема. Прямой впрыск SC-E актуален, например, для ряда спортивных автомобилей.

Очень высокий интерес – и к битопливным (бинарным) система с газотурбинным наддувом. При работе на бензине можно достичь очень хорошего крутящего момента.

Параметры применяемого топлива прописываются в постоянной памяти. Если нужно заменить бензин на альтернативное топливо, изменяется программа смесеобразования. Это очень удобно.

Какой впрыск лучше?

Очень часто спорят: какой впрыск лучше.  Дешевле всего обойдутся решения, ориентированные на распределённый  впрыск. Подкупает и то, что они не требовательны к качеству топлива.

Если вам важно, чтобы была высокая топливная эффективность при минимальных значениях  вредных выбросов, однозначно стоит выбирать непосредственный впрыск. Да, эти решения дороже. Но лучше  заплатить больше единожды, чем постоянно “съедать” лишнее топливо. 

Кстати, дороговизна решения связана, главным образом, с тем, что производителям пришлось внести кардинальные изменения в конструкцию головок цилиндров, однако в ремонте эти двигатели значительно дороже простых и надёжных двигателей с распределённым предкамерным впрыском топлива.

Не просто изучить топливные системы, а попрактиковаться работать в поиске различных неисправностей в них вам поможет специализированный тренажёр на платформе  ELECTUDE. Отличное подспорье для автомобильных механиков и диагностов. 

Топливные системы впрыска современных ДВС

Системы впрыска топлива современных ДВС.На современных двигателях используются различные системы впрыска топлива. Система впрыска, ее еще называют инжекторной системой, используется как на бензиновых, так и на дизельных двигателях и основной ее функцией является обеспечение своевременной подачи топлива в рабочие цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Причем системы впрыска дизельных и бензиновых двигателей разняться между собой и бывают разных типов.

На современных бензиновых двигателях используются следующие системы подачи топлива:

• Центральный впрыск;
• Распределительный впрыск;
• Непосредственный впрыск;
• Комбинированный впрыск.

На дизельных двигателях применяются:

• Система насос-форсунки;
• Система Common Rain;
• Система с рядным ТНВД;
• Система с распределительным ТНВД.

Бензиновые и дизельные системы впрыскивания топлива

Несмотря на то, что системы впрыска используются как на бензиновых, так и на дизельных двигателях их конструкция и работа существенным образом разнятся.

В бензиновых двигателях благодаря системе впрыска образуется однородная топливо-воздушная смесь, воспламенение которой происходит принудительно за счет ее попадания на свечу зажигания. В то время как в дизельных двигателях впрыск топлива производится под высоким давлением, а воспламенение происходит за счет нагретого (путем сжатия) до необходимой температуры воздуха.

Неисправность в системе впрыска, может вызвать весьма серьезные неполадки, вплоть до отказа двигателя. Причины выхода из строя системы могут быть различными, начиная от износа деталей, до некачественного топлива, особенно остро на который реагируют системы впрыска дизельных двигателей. Но своевременная диагностика и ремонт легко справятся с подобной проблемой. Важно помнить, что любая система впрыска имеет довольно сложную конструкцию и непрофессиональное вмешательство в ее работу может только усугубить ситуацию, поэтому ремонт форсунок, процесс выявления точных причин неполадок и их устранение сразу лучше доверить специалистам.

Виды систем впрыска в бензиновых ДВС

На данный момент, в зависимости от способа образования топливовоздушной смеси, различают следующие системы впрыска в бензиновых ДВС:

1. Центральный впрыск. Его еще называют моно-впрыском, осуществляется за счет топливной-форсунки расположенной во впускном коллекторе. На данный момент времени подобные системы уже не производятся т.к. утратили свою актуальность в связи с их высоким расходом топлива и весьма низкой экологичностью.
2. Распределенный впрыск. На данный момент эта система является самой распространенной, ее еще называют многоточечной системой впрыска. Топливо-воздушная смесь в ней образуется во впускном коллекторе, а подача топлива происходит на каждый цилиндр отдельной форсункой. Данная система характеризуется своей неприхотливостью к качеству топлива и его умеренному потреблению, а так же невысоким уровнем вредных выбросов.
3. Непосредственный впрыск. Данная система считается наиболее современной и совершенной, а подача топлива в ней происходит непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра. Эта система позволяет создавать качественный состав топлива на всех этапах эксплуатации ДВС, что позволяет улучшить процесс сгорания топливо-воздушной смеси повышая мощность двигателя, экономя горючее и значительно снижая выброс вредных веществ. Хотя данная система имеет и свои недостатки в виде довольно сложной конструкции и особой чувствительности к качеству используемого топлива, особо остро реагирует на примеси серы.
4. Комбинированный впрыск. Эта система объединяет на одном ДВС системы непосредственного впрыска и распределенного впрыска.Применяется для снижения выброса вредных веществ и повышения экологичности мотора.

Системы впрыска на бензиновых ДВС могут иметь как электронное, так и механическое управление. Электронное управления является наиболее совершенным и позволяет изрядно сократить расход топлива, и снизить количество вредных выбросов. Сам же впрыск топлива может осуществляться непрерывно или импульсивно (дискретно). На данный момент времени большинство систем снабжены импульсивным впрыском т.к. его применение более целесообразно с точки зрения экономии.

Виды систем впрыска дизельных двигателей

На данный момент впрыск топлива на дизельных двигателях осуществляется двумя способами. Это может быть впрыск в предварительную камеру, или непосредственно в камеру сгорания. При впрыске в предварительную камеру двигатель отличает более низкий уровень шума и плавность работы. В то время как впрыск в камеру сгорания позволяет добиться повышенной экономичности топлива.

В связи с этим различают следующие виды систем впрыска дизельных двигателей:

1. С рядным насосом высокого давления. Данная система является первой использованной на дизельных моторах, но сейчас она считается устаревшей и фактически не используется. Изначально эта система была полностью механической, но позже в ней появились и электромеханические элементы. Особенность ее заключалась в насосе, в котором плунжерные пары обеспечивали каждый свою форсунку, количество их соответствовало количеству самих форсунок, а сами пары размещались в ряд.

Плюсы системы:

• низкая чувствительность к качеству топлива;
• надежная конструкция;
• высокая пригодность к ремонту;
• способность работы мотора при отказе одной секции или форсунки.

Минусы системы:

• Большие размеры и масса;
• Невысокое создаваемое давление;
• Невысокая точность дозировки топлива;
• Крайне низкая экологичность.

2. С насосом распределительного типа. Сперва эта система была тоже механической и отличалась от предыдущей лишь строением насоса, но позже в ее устройство добавили систему электронного управления, а насос заменили на роторный. Особенность системы заключалась в отказе от использования многосекционной конструкции, а в ТНВД стала использоваться лишь одна плунжерная пара, которая и обслуживала все форсунки.

Плюсы системы:

• Малый размер и масса;
• Улучшились показатели топливо экономичности;
• Повысились показатели системы;
• Повысился уровень экологичности

Минусы системы:

• Давление зависит от оборотов двигателя;
• В случае отказа насоса система перестает работать;
• Небольшой ресурс плунжерной пары;
• Топливо осуществляет смазку элементов.

3. Система впрыска насос-форсунки. Насос-форсунка включает в себя в одном корпусе форсунку, насос высокого давления, силовой привод и дозирующий клапанный узел. Ключевой особенность данной системы является то, что в насос-форсунке объединены функции создания давления и впрыска и ее можно считать отдельной веткой в дизельных системах питания. Такая система имеет большое преимущество, ведь управлять ею можно при помощи распределительного вала двигателя, располагающегося в головке цилиндра, а значит отпадает необходимость использования отдельной системы привода и можно использовать уже имеющийся вал ГРМ. Хотя благодаря этому она подвержена интенсивному износу.

К основным показателям неисправности системы впрыска насос-форсунок можно отнести:

• увеличение расхода топлива;
• затруднение при запуске двигателя;
• снижение мощности двигателя;
• изменение в цвете выхлопных газов или их запахе;

Плюсы системы:

• самые высокие показатели создаваемого давления;
• возможность работы ДВС при отказе одной из форсунок;
• точность дозировки впрыска;
• точность реализации многократного впрыска.

Минусы системы:

• давление зависит от оборотов двигателя;
• чувствительность к качеству топлива;
• не подлежит ремонту при поломке.

4. Система впрыска Common Rain. Так же ее еще называют аккумуляторной системой впрыска. Эта система, на данный момент, является самой совершенной и может обеспечивать наилучшие характеристики работы двигателя. Ее работа основана на подаче топлива к форсункам от топливной рампы (общего аккумулятора высокого давления). Причем давление в этой топливной системе создается и поддерживается независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя или количества впрыскиваемого топлива.

Система Common Rail состоит из трех основных частей:

• контура высокого давления;
• контура низкого давления;
• системы датчиков.

И предусматривает проведение следующих этапов впрыска – предварительного главного и дополнительного. Такое устройство позволяет уменьшить вибрацию и шумы мотора, а процедуру самовоспламенения горючего сделать значительно более эффективной.

К основным показателям неисправности системы впрыска Common Rain относятся:

• потеря автомобилем тяги;
• неровная работа двигателя;
• повышенный расход топлива;
• дымность выхлопа.

Плюсы системы:

• использование многократного впрыска;
• высокая точность дозировки;
• значение давления не зависит от оборотов мотора;
• повышенная экономичность;
• экологичность.

Минусы системы:

• сложная конструкция;
• отказ системы при потере давления из-за разгерметизации;
• чувствительность к качеству топлива.

Почему не следует заниматься ремонтом систем впрыска самостоятельно

Система впрыска современных дизельных двигателей представляет собой весьма сложный технологичный механизм. Для его ремонта требуется специализированное оборудование и высокий уровень профессиональных знаний, ведь малейшая ошибка может привести к его полному выходу из строя и необходимости еще более дорогостоящего ремонта. Да и для точного выявления проблемы необходима специальная диагностика, для проведения которой, нужно иметь определенное и весьма недешевое оборудование.

Если вы хотите, ездить на исправном автомобиле, а система впрыска двигателя радовала вас бесперебойной работой еще долгое время, то лучше сразу доверьте ее ремонт профессионалам.

Ремонт системы впрыска в ЮЗАО Москвы

Ремонт системы впрыска в ЮЗАО Москвы можно осуществить в нашем автосервисе РФ-Моторс. Осуществляем ремонт систем впрыска любой сложности, оперативно, качественно и на высоком профессиональном уровне. Звоните, приезжайте к нам в автосервис на диагностику. Всегда рады помочь.

Запрос точной цены

Смотреть весь прайс

Системы впрыска.

Описание. Характеристики

В наше время на автомобили устанавливают современные системы впрыска топлива. Система впрыска исходя из своего названия предназначена для впрыска топлива. Ее устанавливают на дизельные и бензиновые двигатели.

Система впрыска бензиновых двигателей. Работа бензинового двигателя начинается с вырабатывания искры которая воспламеняет однообразную топливо-воздушную смесь образующуюся в двигателе.  Как и в бензиновых двигателях в дизельных топливо впрыскивается под давлением, это способствует воспламенению смеси. Все это дает возможность определить величину топлива которое впрыскивается увеличивая мощность двигателя. Данная система имеет систему подачи топлива, которая является основой для движения автомобиля. Система работает с помощью инжектора форсунка.

Разновидности систем впрыска бензиновых двигателей

Топливно-воздушная система объединяя в себя такие впрыски:
•    Центральный впрыск;
•    Распределенный впрыск;
•    Непосредственный впрыск.

Центральный и распределенный способ впрыска является предварительным потому, что впрыск происходит непосредственно во впускном коллекторе не доходя до камеры.

Монопрыск это известный центральный впрыск, работающий на основе одной форсунки, которая находится в коллекторе. Эту систему можно назвать карбюратором с форсункой. Такая система уже давно не производится, но все еще встречается на легковых автомобилях. Моновпрыск знаменит преимуществами такими как простота и надежность, а также недостатками – повышенным расходом топлива и высоким загрязнением воздуха.

Многоточечная распределенная система впрыска подает топливо на каждый цилиндр отдельной форсункой. Смесь топлива и воздуха образуется во впускном коллекторе. Она часто используется в бензиновых двигателях. Главное отличие — это экономия топлива, умеренный выброс вредных веществ в воздух и невысокие требования к качеству топлива.

Непосредственный впрыск очень перспективный среди автомобильной промышленности. В отличие от предыдущей версии топливо подается непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра. Теперь двигатель работает оптимально на топливно-воздушной смеси у всех режимах, повышая степень сжатия. Такой способ позволяет сэкономить топливо и увеличить мощность двигателя и снизить вредные выбросы. Но всегда есть минусы такие как сложная конструкция и высокая потребность высокого качества топлива.

На сегодняшний день впрыск в бензиновые двигатели осуществляется под механическим или электронным управлением. Электронное управление отличается сокращенным выбросом вредных веществ в окружающую среду и тем самим является совершенным для двигателя.

Как и ток, впрыск топлива осуществляется постоянно или импульсно. Для экономии топлива лучшим будет импульсный впрыск, его используют во всех системах.

Система впрыска и система зажигания объединяясь образуют согласованную роботу тем самим обеспечивая качественное управление двигателем.

Системы впрыска дизельных двигателей

Двигатели на дизельном топливе работают с впрыском как в предварительной камере так и напрямую в камере сгорания.

Предварительный впрыск отличается низким уровнем шума и плавностью роботы. Но в наше время в основном используют непосредственный впрыск потому, что он экономить топливо.
ТНВД (топливный насос с высоким давлением) является основным конструктивным элементом системы подачи топлива для дизельного двигателя.

Автопроизводители устанавливают на дизельные двигатели различные системы впрыска:
•    ТНВД с рядным впрыском;
•    ТНВД с распределителем;
•    Впрыск с насос-форсункой;
•    Впрыск Common Rail.

Новая система впрыска Common Rail

Система впрыска с насос-форсунками включает высокое давление и топливо объединяя в одно устройство – насос-форсунок. Впрыск работает постоянно и качественно, но это оказывается на жизни привода. Он интенсивно изнашивается. Система с насос-форсункой привлекает автопроизводителей устанавливать Common Rail.

Система работает на основе подачи топлива от аккумулятора (общей рампы) к форсункам. По-другому систему можно назвать аккумуляторной системой впрыска. Производители позаботились о том чтобы снизить шум и улучшить работу системы за счет снижение загрязнения воздуха. Для этого был создан многократный предварительный, основной и дополнительный впрыск топлива.

Существует два способа управления подачи топлива – электронное и механическое управление. Как и в других системах контроль давления, объема и момента подачи достигается с помощью механического управления. Электронное управление лучше подходит для дизельных двигателей.

 

Изучая техническую информацию об автомобилях Хонда, не забудьте зайти на сайт autosteam.ru

• < Назад
• Вперёд >

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.

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.

Двигатель. Основные системы впрыска топлива.

Вредные выбросы

В качестве источника энергии в подавляющем большинстве эксплуатируемых в настоящее время транспортных средств используется двигатель внутреннего сгорания, преобразующий химическую энергию топлива в механическую работу. Следует отметить, что при работе такого двигателя образуется большое количество различных вредных выбросов и излучений. Кроме того, топливо и эксплуатационные жидкости, применяемые в двигателе, обладают высокой токсичностью и пожароопасностью.

По типу применяемого топлива двигатели внутреннего сгорания подразделяются на:

• бензиновые
• дизельные
• работающие с использованием горючих газов

Рис. Устройство и принцип работы двигателя

Основные системы впрыска топлива

Рассмотрим элементы топливных систем основных видов.

Простейшим бензиновым двигателем является карбюраторный. Вследствие низкой экономичности такой двигатель применяется в основном в устаревших моделях автомобилей западно-европейского, а также в части современных автомобилей российского производства.

В современных двигателях все большее распространение находят системы впрыска топлива, обеспечивающие более точное регулирование процессов смесеобразования и, как следствие, большую экономичность и пониженную токсичность.

В качестве переходной системы между карбюраторной системой питания и системой впрыска в ряде автомобилей применяется центральный впрыск. Данная система вместо карбюратора имеет корпус с дроссельной заслонкой и установленной в нем единственной форсункой. Остальная система топливоподачи такого двигателя практически ничем не отличается от системы топливоподачи карбюраторного двигателя, за исключением наличия топливного насоса с электрическим приводом.

Дальнейшее развитие систем впрыска привело к необходимости подавать топливо отдельно в каждый из цилиндров двигателя.

В результате появилась так называемая система механического впрыска топлива, которая сейчас практически не применяется. Однако существует еще достаточно автомобилей 1980-1990 гг. выпуска, оснащенных такой системой, один из вариантов которой представлен на рисунке. Эта система имеет в своем составе дополнительный накопителя топлива и дозатор-распределитель, с помощью которого топливо распределяется между цилиндрами.

В настоящее время самое широкое распространение имеют электронные системы впрыска топлива разнесенного типа. Большинство современных систем впрыска являются вариантами такой системы, схема которой приведена на рисунке. В данной системе топливо подается к форсункам посредством специального топливного коллектора.

Общие элементы всех приведенных выше систем — топливный бак, топливный насос, топливный фильтр и топливопроводы. Следует иметь в виду, что электрические топливные насосы на современных автомобилях располагаются, как правило, внутри топливного бака и омываются топливом для обеспечения более интенсивного охлаждения. Кроме фильтров тонкой очистки в системе топливоподачи могут устанавливаться фильтры-отстойники для обеспечения более эффективного отделения от топлива воды и твердых примесей.

Для газобаллонных автомобилей используются, как правило, обычные двигатели, работающие на бензине. На таком двигателе устанавливается система питания, предназначенная для работы как на газообразном топливе, так и на бензине. Топливом для таких двигателей служит сжатый или сжиженный газ.

Схема системы питания автомобиля, работающего на сжатом газе, представлена на рисунке:

Рис. Система питания двигателя, работающего на сжатом газе:
1 — баллоны для сжатого газа; 2 — вентили групп баллонов; 3 — наполнительный вентиль; 4 — основной расходный вентиль; 5 — редуктор высокого давления; 6 — электромагнитный клапан; 7 — редуктор низкого давления; 8 — пусковой клапан; 9 — карбюратор-смеситель

Система питания автомобиля, работающего на сжиженном газе, имеет один или два баллона, заполненных сжиженным газом. При необходимости превращения жидкой фазы в газообразную в системе предусмотрен испаритель и одноступенчатый редуктор.

В современных двигателях иностранного производства в настоящее время начинают внедрять газовую систему питания, основанную на использовании сжиженного газа непосредственно (в виде жидкой фазы), без испарителя.

В целях снижения дымности и повышения экономичности дизельных двигателей для них также разрабатываются установки для использования газового топлива. Наиболее широкое распространение получила установка, в которой в качестве источника зажигания газовоздушной смеси используется факел жидкого топлива, самовоспламеняющегося от сжатия.

Цилиндры двигателя в течение впуска заполняются газовоздушной смесью обедненного состава. Для этого на впускном трубопроводе двигателя или нагнетателя устанавливается смесительное устройство для перемешивания газа с воздухом, регулирования качества и количества газовоздушной смеси, поступающей в двигатель. Схема такой установки представлена на рисунке. Следует отметить, что в данных установках могут одновременно применяться баллоны для сжатого и сжиженного газа.

Рис. Система питания газодизельного двигателя: 1 — баллоны для сжатого газа; 2 — баллон для сжиженного газа; 3 — расходный вентиль для сжиженного газа; 4 — наполнительный вентиль для сжиженного газа; 5 — расходный вентиль для сжатого газа; 6 — наполнительный вентиль для сжатого газа; 7 — подогреватель-испаритель; 8 — магистральный вентиль; 9 — газовый фильтр; 10 — газовый редуктор; 11 — газовый смеситель

Топливная система дизельного двигателя, имеющего в своем составе топливный насос высокого давления (ТНВД), показана на рисунке. В такой системе может применяться также дополнительный фильтр-отстойник топлива, расположенный на всасывающей магистрали между топливным баком и подкачивающим насосом. Кроме того, транспортные средства с большим расстоянием между топливным баком и двигателем (преимущественно автобусы) могут снабжаться несколькими ручными подкачивающими насосами для облегчения заполнения топливом трубопроводов низкого давления.

Рис. Система питания дизельного двигателя:
1 — топливный бак; 2 — топливный фильтр тонкой очистки; 3 — топливо провод низкого давления; 4 — топливный насос высокого давления; 5 — топливоподкачивающий насос; 6 — регулятор подачи топлива; 7 — педаль подачи топлива; 8 — топливопровод высокого давления; 9 — топливная форсунка; 10 — топливопровод слива; 11 — двигатель

В настоящее время на дизельных двигателях большой мощности получили распространение системы, в которых нагнетание топлива под высоким давлением происходит непосредственно в форсунках. Такой двигатель не имеет ТНВД, а снабжен насос-форсунками, имеющими электрическое или гидравлическое управление. Характерными особенностями этих двигателей является отдельный привод подкачивающего насоса, осуществляемый от распредвала, привода компрессора, насоса гидроусилителя и т.п., наличие топливного коллектора, распределяющего топливо между насос-форсунками, а также отсутствие топливопроводов высокого давления.

Основные компоненты вредных выбросов отработавших газов двигателя

Основные компоненты вредных выбросов отработавших газов бензинового двигателя и двигателя, работающего на газу, — оксид углерода (СО) и летучие углеводороды (СН), содержание которых подлежит контролю при проверке технического состояния двигателя.

Оксид углерода — это бесцветный, не имеющий запаха газ. Плотность СО меньше воздуха, поэтому он легко может распространяться в атмосфере. Поступая в организм человека с вдыхаемым воздухом, СО снижает функцию кислородного питания, выполняемую кровью. Усугубленный кислородным голоданием токсический эффект СО проявляется в непосредственном влиянии на клетки центральной нервной системы. Кроме того, в результате кислородного голодания организма ослабляется внимание, замедляется реакция, падает работоспособность водителя, что влияет на безопасность дорожного движения.

Углеводородные соединения служат исходными продуктами для образования фотооксидантов, обладающих сильным раздражающим и общетоксичным действием на организм человека. Особенно опасными из группы углеводородов являются канцерогенные вещества. Установлено, что в местах непосредственного контакта канцерогенных веществ с тканью появляются злокачественные опухоли. Токсичными веществами являются также пары бензина, попадающие в атмосферу из топливного бака и неплотностей в соединениях отдельных узлов и систем двигателя.

В дизельном двигателе подлежит контролю содержание сажи в отработавших газах, которое проявляется в виде дыма, выделяющегося при работе двигателя.

Сажа — это твердый углерод, который при попадании в организм задерживается в легких, дыхательных путях и вызывает аллергию. Кроме того, сажа, как любой аэрозоль, загрязняет воздух и ухудшает видимость на дорогах.

Системы впрыска Common Rail: эффективные и экологичные

Системы Common Rail от Bosch начали впервые серийно устанавливаться на легковые автомобили в 1997 году: на Mercedes-Benz C 220 CDI и Alfa Romeo 156 JTD. С тех пор конструкция подтвердила свою эффективность, став стандартом для современных дизельных двигателей. Bosch – лидер на рынке дизельных технологий – предлагает системы дизельного впрыска для всех типов техники. В 2012 году клиентам Bosch было отгружено более 8 миллионов систем, а к 2015 году этот показатель достигнет 12 миллионов – на 50% больше.

Компания Bosch непрерывно продолжает оптимизацию систем впрыска топлива. Современные электромагнитные инжекторы Common Rail позволяют осуществлять впрыск с давлением более 2 000 бар (для справки: первые системы Common Rail, установленные на легковые автомобили, развивали только 1 350 бар). Все инжекторы Bosch традиционной электромагнитной конструкции устроены в соответствии с модульным принципом, что позволяет автопроизводителям использовать различные поколения одной форсунки на одном и том же базовом двигателе.

Пьезоинжекторы – пионеры высокого давления

Система CRS3-25 с пьезоинжекторами стала первой системой Common Rail от Bosch для легковых автомобилей с давлением впрыска 2 500 бар. Эта система находится на передовой линии технического прогресса. Благодаря повышенному давлению топливо распыляется в камере сгорания более равномерно, лучше смешивается с воздухом и сгорает более эффективно. При этом пьезоинжекторы позволяют осуществлять многофазный впрыск – до 10 раз за 1 цикл сгорания. В будущем это поможет сделать двигатели еще более эффективными и вписать их в жесткие рамки новых экологических стандартов.

В основе работы инжекторов такого типа лежит пьезоэлектрический эффект, который позволяет преобразовывать механическую нагрузку в электрический сигнал и наоборот. Когда электрический ток подается на керамический пьезоэлектрический преобразователь, его длина меняется. Это изменение может быть использовано для создания механической силы. В пьезоинжекторах этот эффект используется для открытия/закрытия клапана-дозатора форсунки. В 2005 году компании Bosch и Siemens VDO получили приз на конкурсе German Future за совместную работу по внедрению пьезофорсунок в серийное производство.

Постоянное улучшение

Дальнейшее увеличение давления впрыска возможно и для традиционных электромагнитных инжекторов. Это реально благодаря запорному клапану, рассчитанному на определенное давление, и аккумулятору высокого давления, встроенному непосредственно в корпус инжектора и сглаживающему колебания давления в системе. Таким образом топливо может быть распылено намного эффективнее, позволяя снизить вредные выбросы и сделать работу всей системы более тихой. Для электромагнитных инжекторов, так же как и для пьезоинжекторов, доступен многофазный впрыск, позволяющий одновременно снизить потребление топлива и уменьшить уровень выбросов CO2, а также шум, производимый двигателем.

Качество топлива и системы фильтрации

Главной проблемой для систем Common Rail является различное и не всегда постоянное качество топлива в разных регионах. Осознавая эту проблему, компания Bosch разрабатывает собственные системы впрыска так, чтобы они могли эксплуатироваться в любой стране мира.

В связи с очень высокими давлениями системы дизельного впрыска Common Rail, имеющие прецизионную конструкцию с точностью до тысячных миллиметра, предъявляют повышенные требования к степени очистки топлива от механических частиц. Для защиты компонентов инжекторов, насосов и клапанов от износа применяются современные системы топливной фильтрации. На автомобилях последних поколений дизельные фильтры способны накапливать большие объемы частиц и задерживать загрязнения сверхмалого размера. Еще одной важной функцией топливного фильтра для дизельного двигателя является удаление разного рода эмульсий и воды с целью предотвращения коррозии компонентов системы.

Компания Bosch производит топливные фильтры, максимально удовлетворяющие требованиям технологии Common Rail. Использование качественных фильтров повышает срок службы компонентов и способствует надежной работе систем впрыска.

Рекомендованные статьи

Компоненты системы впрыска топлива

Компоненты системы впрыска топлива

Ханну Яэскеляйнен, Магди К. Хаир

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Систему впрыска топлива можно разделить на стороны низкого и высокого давления. Компоненты низкого давления включают топливный бак, топливный насос и топливный фильтр.Компоненты стороны высокого давления включают насос высокого давления, аккумулятор, топливную форсунку и форсунку топливной форсунки. Для использования с различными типами систем впрыска топлива было разработано несколько конструкций форсунок и различные методы приведения в действие.

Компоненты стороны низкого давления

Обзор

Чтобы система впрыска топлива выполняла свое предназначение, топливо должно подаваться в нее из топливного бака. Это роль компонентов топливной системы низкого давления.Сторона низкого давления топливной системы состоит из ряда компонентов, включая топливный бак, один или несколько насосов подачи топлива и один или несколько топливных фильтров. Кроме того, многие топливные системы содержат охладители и / или нагреватели для лучшего контроля температуры топлива. На рисунке 1 показаны два примера схем топливных систем низкого давления: один для грузовика с дизельным двигателем большой грузоподъемности и один для легкового легкового автомобиля с дизельным двигателем [1590] [1814] .

Рисунок 1 . Примеры топливных систем низкого давления для тяжелых и легких дизельных транспортных средств

Топливный бак и насос подачи топлива

Топливный бак — это резервуар, в котором хранится запас топлива и который помогает поддерживать его температуру на уровне ниже точки вспышки. Топливный бак также служит важным средством отвода тепла от топлива, которое возвращается из двигателя [528] . Топливный бак должен быть коррозионно-стойким и герметичным при давлении не менее 30 кПа. Он также должен использовать некоторые средства для предотвращения чрезмерного накопления давления, такие как выпускной или предохранительный клапан.

Насос подачи топлива, часто называемый подъемным насосом, отвечает за всасывание топлива из бака и подачу его к насосу высокого давления. Современные топливные насосы могут иметь электрический или механический привод от двигателя.Использование топливного насоса с электрическим приводом позволяет размещать насос в любом месте топливной системы, в том числе внутри топливного бака. Насосы с приводом от двигателя прикреплены к двигателю. Некоторые топливные насосы могут быть включены в блоки, выполняющие другие функции. Например, так называемые тандемные насосы — это агрегаты, в состав которых входят топливный насос и вакуумный насос для усилителя тормозов. Некоторые топливные системы, например, на основе насоса распределительного типа, включают в себя подающий насос с механическим приводом и насос высокого давления в одном блоке.

Топливные насосы обычно рассчитаны на подачу большего количества топлива, чем потребляется двигателем в любой конкретной операционной системе. Этот дополнительный поток топлива может выполнять ряд важных функций, включая подачу дополнительного топлива для охлаждения форсунок, насосов и других компонентов двигателя и поддержание более постоянной температуры топлива во всей топливной системе. Кроме того, избыточное топливо, которое нагревается при контакте с горячими компонентами двигателя, может быть возвращено в бак или топливный фильтр для улучшения работоспособности автомобиля при низких температурах.

Топливный фильтр

Безотказная работа дизельной системы впрыска возможна только на фильтрованном топливе. Топливные фильтры помогают уменьшить повреждение и преждевременный износ от загрязнений, задерживая очень мелкие частицы и воду, чтобы предотвратить их попадание в систему впрыска топлива. Как показано на рисунке 1, топливные системы могут содержать одну или несколько ступеней фильтрации. Во многих случаях экран курса также расположен на входе топлива, расположенном в топливном баке.

В двухступенчатой ​​системе фильтрации обычно используется первичный фильтр на впускной стороне топливоперекачивающего насоса и вторичный фильтр на выпускной стороне.Фильтр предварительной очистки требуется для удаления более крупных частиц. Вторичный фильтр необходим, чтобы выдерживать более высокое давление и удалять более мелкие частицы, которые могут повредить компоненты двигателя. Одноступенчатые системы удаляют более крупные и мелкие частицы с помощью одного фильтра.

Фильтры могут быть коробчатого типа или сменного элемента, как показано на рис. 2. Фильтр коробчатого типа может быть полностью заменен по мере необходимости и не требует очистки. Фильтры со сменным элементом должны быть тщательно очищены при замене элементов и должны быть приняты меры, чтобы избежать любых остатков грязи, которые могут мигрировать на сложные части системы впрыска топлива. Фильтры могут быть изготовлены из металла или пластика.

Рисунок 2 . Два типа топливных фильтров

(а) Коробчатого типа; (b) Тип элемента

Обычными материалами для современных элементов топливных фильтров являются синтетические волокна и / или целлюлоза. Также можно использовать микроволокна, но из-за риска миграции мелких кусочков стекловолокна, отломанных от основного элемента, в критические компоненты топливной системы, их использование в некоторых приложениях не допускается [2046] . В прошлом также использовались гофрированная бумага, упакованная хлопковая нить, древесная щепа, смесь упакованной хлопковой нити и древесных волокон и намотанный хлопок [529] .

Требуемая степень фильтрации зависит от конкретного применения. Обычно, когда два фильтра используются последовательно, первичный фильтр задерживает частицы размером примерно 10-30 мкм, а вторичный фильтр способен задерживать частицы размером более 2-10 мкм. По мере развития топливных систем зазоры и нагрузки на компоненты высокого давления увеличиваются, и потребность в чистом топливе становится все более острой. Как способность топливных фильтров соответствовать требованиям к более чистому топливу [2047] , так и методы количественной оценки приемлемых уровней загрязнения топлива потребовались для развития [2048] .

Помимо предотвращения попадания твердых частиц в оборудование для подачи топлива и впрыска, необходимо также предотвратить попадание воды в топливе в критические компоненты системы впрыска топлива. Свободная вода может повредить смазываемые топливом компоненты системы впрыска топлива. Вода также может замерзнуть в условиях низких температур, а лед может заблокировать небольшие проходы системы впрыска топлива, перекрывая подачу топлива к остальной части системы впрыска топлива.

Воду можно удалить из топлива двумя способами.Поступающее топливо может подвергаться центробежным силам, которые отделяют более плотную воду от топлива. Гораздо более высокая эффективность удаления может быть достигнута с помощью фильтрующего материала, который отделяет воду. На рис. 3 показан фильтр, использующий комбинацию средового и центробежного подходов.

Рисунок 3 . Топливный фильтр с водоотделителем

Различные среды разделения воды работают по разным принципам. Гидрофобная барьерная среда , такая как обработанная силиконом целлюлоза, отталкивает воду и заставляет ее подниматься вверх по поверхности.По мере того, как бусинки становятся больше, они под действием силы тяжести стекают по лицевой стороне элемента в чашку. Гидрофильная коалесцирующая среда , такая как стеклянное микроволокно, имеет высокое сродство к воде. Вода в топливе связывается со стеклянными волокнами, и со временем, когда все больше воды поступает со стороны входа, образуются массивные капли. Вода проходит через фильтр с топливом и на выходе из потока топлива выпадает в сборный стакан.

Более широкое использование поверхностно-активных присадок к топливу и компонентов топлива, таких как биодизельное топливо, сделало обычные разделяющие среды менее эффективными, и производителям фильтров пришлось разработать новые подходы, такие как композитные среды и коалесцирующие среды со сверхвысокой площадью поверхности [2049] [2050] [2051] . Также были затронуты методы количественной оценки эффективности отделения топлива от воды [2052] .

Топливные фильтры также могут содержать дополнительные элементы, такие как подогреватели топлива, тепловые переключающие клапаны, деаэраторы, датчики воды в топливе, индикаторы замены фильтров.

Подогреватель топлива помогает минимизировать накопление кристаллов парафина, которые могут образовываться в топливе при его охлаждении до низких температур. В обычных методах нагрева используются электрические нагреватели, охлаждающая жидкость двигателя или рециркулируемое топливо. На рисунке 1 показаны два подхода, в которых для нагрева поступающего топлива используется теплое возвращаемое топливо.

Перелив топлива и утечка топлива, возвращающегося в бак, также переносят воздух и пары топлива. Присутствие газообразных веществ в топливе может вызвать затруднения при запуске, а также нормальную работу двигателя в условиях высоких температур. Таким образом, выпускные клапаны и деаэраторы используются для удаления паров и воздуха из системы подачи топлива и обеспечения бесперебойной работы двигателя.

###

Лучшие автомобильные инновации: компоненты электронного впрыска топлива

Одним из величайших достижений в автомобильном мире было изобретение систем электронного впрыска топлива (EFI) с компьютерным управлением для легковых и легких грузовиков.Хотя многие автомобильные техники и автовладельцы боятся возможности диагностики, ремонта и даже обслуживания этих сложных систем подачи топлива, как только мы немного узнаем о них, они могут быть намного проще и проще, чем старые карбюраторные автомобили.

Современные компьютеризированные системы управления двигателем и подачи топлива OBD-II могут связываться с техническими специалистами, информируя нас об условиях, которые находятся за пределами нашего поля зрения, и анализировать данные об отказах, которые произошли за доли секунды, часы, дни и даже месяцы ранее. .

Ключом к четкому пониманию того, что заставляет работать электронную систему впрыска топлива, является знакомство с основными компонентами.

Модуль управления трансмиссией (PCM)

Модуль управления трансмиссией (PCM) лучше всего можно описать как «мозг» системы EFI. Он использует данные, полученные от датчиков в двигателе, выхлопе, трансмиссии и топливном баке, для определения силы тока, необходимой для достижения длительности импульса рабочего цикла, подходящей для подачи оптимального количества необходимого топлива.Это можно измерить для каждого цилиндра или для любой равной комбинации цилиндров. Например; В системе впрыска корпуса дроссельной заслонки используются две топливные форсунки, расположенные около центра впускного коллектора. Топливо подается в правый ряд двигателя от одной топливной форсунки, а второй ряд двигателя получает топливо от второй форсунки. Системы многоточечного впрыска топлива подают топливо во впускные каналы отдельных цилиндров, а системы прямого впрыска топлива подают топливо непосредственно в камеру сгорания каждого отдельного цилиндра.Массовый расход воздуха, содержание кислорода в выхлопных газах, температура двигателя, давление воздуха в коллекторе, температура всасываемого воздуха и положение дроссельной заслонки, а также угол поворота распредвала и коленчатого вала — все это факторы, определяющие количество и время подачи топлива.

В большинстве современных систем впрыска топлива используется система импульсного заземления. Как только зажигание переводится в положение «включено», на топливные форсунки подается постоянное напряжение. Когда двигатель работает, топливные форсунки получают импульсный сигнал заземления от PCM.Комбинация постоянного напряжения и импульса заземления, подаваемого точно в правильное время, заставляет топливную форсунку испускать узорную струю топлива в соответствующий цилиндр в соответствующую секунду.

Топливная форсунка

Топливная форсунка, которая подает фактическую струю бензина, обычно устанавливается в корпусе дроссельной заслонки или в топливной рампе. Подается бензином под давлением от топливного насоса. Инжектор представляет собой соленоид под давлением, который снабжен двумя электрическими полюсами, замыкающими электрическую цепь и открывающими инжектор, создавая эффект распыления, когда бензин под давлением выходит из наконечника.Наконечник вставляется во впускной коллектор, камеру сгорания или корпус дроссельной заслонки, в зависимости от конструкции.

Снятие топливного насоса

Топливный насос обычно находится в топливном баке. Он также электрически управляется, управляется PCM и реле топливного насоса. Он постоянно работает с коленчатым валом двигателя и подает топливо с разной степенью давления в форсунки. Степень давления, которое получают форсунки, определяется в первую очередь с помощью встроенного регулятора давления топлива. Между топливным насосом и форсунками часто находится встроенный топливный фильтр, улавливающий чрезмерное количество мусора из грязного топлива.

Как система впрыска топлива стала предпочтительной системой подачи топлива

СТАТЬИ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Впрыск топлива — не новая технология. Он существует почти столько же, сколько и автомобильная промышленность, хотя грубость, ненадежность и стоимость делали его экономически непрактичным для массовых автомобилей до 1980-х годов. Проще говоря, топливо не горит эффективно, если его не распылить в как можно более идеальное облако. В ранних двигателях не использовалось ничего более сложного, чем контролируемая капля в цилиндры, а появление карбюратора помогло повысить практичность внутреннего сгорания. Карбюратор использовался не менее 80 лет, но его ограничения (плохое распыление, невозможность точно изменить смесь в соответствии с условиями двигателя, высокие выбросы и т. Д.) Сделали его устаревшим для современных требований. Единственным ответом был впрыск топлива.

Ранний патент на впрыск топлива датируется 1896 годом, но мало что было сделано, пока Роберт Бош не разработал работоспособные системы для использования в дизельных двигателях.К 1920-м годам он широко использовался на дизелях, а в 30-х годах немецкие инженеры разработали систему впрыска топлива для газовых двигателей, используемых в истребителях. Они были очень эффективны во время Второй мировой войны, потому что немецкие истребители не страдали от силовых эффектов «перегрузки», которые ограничивали характеристики карбюраторных двигателей. Поскольку они были механическими, они также были невероятно сложными, с одним топливным насосом на каждый цилиндр (до 14!) И сотнями деталей.

Извлекая уроки из превосходства немецких истребителей с системой впрыска топлива во время Второй мировой войны, Bendix Aviation разработала первый электронный впрыск топлива для самолетов, использовавшихся в Корейской войне.Он работал довольно хорошо, в основном потому, что военные могли позволить себе дорогие компоненты, необходимые для надежной работы. Кроме того, система Bendix была относительно простой, поскольку авиационные двигатели работали только на холостом ходу или на полном газу. Однако для использования в автомобилях это было слишком дорого.

Mercedes-Benz использовал эффективную систему впрыска топлива Bosch в своих легендарных автомобилях 300SL, и эти механические узлы в конечном итоге нашли свое применение в автомобилях Porsche. Подразделение GM в Рочестере в США разработало собственный механический впрыск топлива и впервые применило его в автомобилях Chevrolet 1957 года, в первую очередь Corvette. Это было очень сложное устройство, измеряющее воздушный поток через поршень, который был подключен к измерительной системе через распределительные трубки. Рочестер использовал систему впрыска портового типа, которая подавала топливо под высоким давлением к форсункам внутри впускного коллектора и сумела выдать 290 лошадиных сил из двигателей объемом 283 кубических дюйма.

Поклонники дрэг-гонок и овальных гонок помнят системы механического впрыска Hilborn, которые сначала появились на двигателях Ford, а затем широко использовались в 1960-х годах.Они были похожи на более старые системы впрыска в том, что основным применением была полностью открытая дроссельная заслонка.

Тем временем Chrysler и Bendix объединились для создания систем впрыска топлива Electrojector для автомобилей. Инженеры придумали сложную систему, включающую два двухточечных распределителя. Один управлял впрыском топлива, другой — зажиганием. Электрический топливный насос подавал газ к форсункам, а на радиатор автомобиля были установлены два блока электроники. Один был блоком сопротивления, а другой — электронным модулятором, и оба использовали ранние транзисторы вместе с резисторами и конденсаторами старого образца.Воздух поступал в двигатели через двойные 2-цилиндровые дроссели для оптимального потока.

В то время тепло было врагом электронных схем, и вы можете себе представить проблемы, которые возникали в моторных отсеках автомобилей. В конце 1950-х годов компания Chrysler произвела всего несколько десятков автомобилей с системой впрыска топлива, и они были настолько подвержены проблемам, что большинство из них были переоборудованы с карбюраторами. Оригинальные автомобили Chrysler и DeSoto с впрыском топлива конца 50-х годов сегодня очень популярны. Еще реже были бы несколько предсерийных моделей Rambler Rebel, которые были построены с системой Electrojector.

Тем не менее, подход Бендикса был лучшим. В системах Bendix были ранние версии многих компонентов, используемых в современных системах впрыска, включая регулировку давления топлива, отдельные форсунки, определение положения дроссельной заслонки, датчик холодного пуска и прогрева, датчики вакуума, температуры и воздуха и некоторые другие. «Мозг» Электрожектора был модулятором, который собирал всю информацию с датчиков и преобразовывал ее в сигнал для активации инжекторов, как это делают современные системы.Его инженеры заявили, что это увеличит мощность на 10-20 лошадиных сил, увеличит экономию топлива и уменьшит загрязнение выхлопных газов. Детройт никогда не продавал впрыск топлива в качестве двигателя, а Рочестер продал свою технологию Bendix. Bendix продала свои права компании Bosch, и эта компания продолжала развитие в течение 1970-х годов, в конечном итоге назвав ее Jetronic. Они сделали правильный выбор, поскольку нормы выбросов и стремительно развивающиеся достижения в области электроники (в первую очередь микропроцессора) сделали впрыск топлива надежным и доступным для производителей.В 1982 году компания Bosch выпустила первую полностью цифровую электронную систему впрыска.

Современные системы управления двигателем объединяют все функции (зажигание, синхронизацию, охлаждение, подачу топлива) в управляемые компьютером операции, которые работают невероятно хорошо, позволяя двигателям развивать максимальную мощность при минимальном расходе топлива. Когда вы в следующий раз сядете в холодную машину и сможете мгновенно запустить двигатель и плавно уехать, поблагодарите тех, кто разработал систему впрыска топлива. Без них мы бы все равно настраивали дроссели, постоянно проворачивали, прогревали двигатели в течение нескольких минут и глохли бы у знаков остановки, не говоря уже о том, чтобы извергать дым и загрязнение.

data-matched-content-ui-type = «image_card_stacked» data-matched-content-rows-num = «3» data-matched-content-columns-num = «1» data-ad-format = «autorelaxed»>

Впрыск топлива | Тракторно-строительный завод Wiki

В этой статье несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . {{{message}}} Отмечено с июня 2010 года. {{{message}}} Отмечено с мая 2010 года.

Топливная рампа, подключенная к форсункам, которые установлены чуть выше впускного коллектора на четырехцилиндровом двигателе.

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

Система впрыска топлива разработана и откалибрована специально для типа (-ов) топлива, с которым она будет работать. Большинство систем впрыска топлива предназначены для бензиновых или дизельных двигателей. С появлением электронного впрыска топлива (EFI) оборудование для дизельного и бензинового двигателей стало схожим. Программируемая прошивка EFI позволяет использовать обычное оборудование с разными видами топлива.

Карбюраторы были преобладающим методом измерения количества топлива в бензиновых двигателях до широкого распространения впрыска топлива.С самого начала использования двигателя внутреннего сгорания существовало множество систем впрыска.

Основное различие между карбюраторами и впрыском топлива состоит в том, что впрыск топлива распыляет топливо, принудительно прокачивая его через маленькую форсунку под высоким давлением, в то время как карбюратор полагается на всасывание, создаваемое всасываемым воздухом, проходящим через трубку Вентури для втягивания топлива в воздушный поток .

Функциональные цели для систем впрыска топлива могут быть разными. Все разделяют главную задачу подачи топлива для процесса сгорания, но то, как конкретная система будет оптимизирована, является дизайнерским решением.Есть несколько конкурирующих целей, таких как:

• выходная мощность
• топливная экономичность
• показатели выбросов
• Возможность использования альтернативных видов топлива
• надежность
• управляемость и плавность хода
• начальная стоимость
• эксплуатационные расходы
• возможность диагностики
• диапазон экологической эксплуатации
• Настройка двигателя

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

Работа двигателя [править | править источник]

Эксплуатационные преимущества для водителя автомобиля с системой впрыска топлива включают более плавную и надежную реакцию двигателя при быстром переключении дроссельной заслонки, более легкий и надежный запуск двигателя, лучшую работу при чрезвычайно высоких или низких температурах окружающей среды, увеличенные интервалы технического обслуживания и повышенную топливную экономичность.На более простом уровне впрыск топлива устраняет дроссельную заслонку, которую на автомобилях с карбюратором необходимо задействовать при запуске двигателя на холоде, а затем регулировать по мере прогрева двигателя.

Для достижения желаемых характеристик двигателя, выбросов, управляемости и экономии топлива необходимо точно контролировать соотношение воздух / топливо в двигателе во всех рабочих условиях. Современные электронные системы впрыска топлива очень точно измеряют топливо и используют управление количеством впрыска топлива с обратной связью на основе различных сигналов обратной связи от датчика кислорода, датчика массового расхода воздуха (MAF) или абсолютного давления в коллекторе (MAP), дроссельной заслонки. положение (TPS) и по крайней мере один датчик на коленчатом валу и / или распредвале (ах) для контроля положения вращения двигателя.Системы впрыска топлива могут быстро реагировать на изменение входных сигналов, таких как резкие движения дроссельной заслонки, и контролировать количество впрыскиваемого топлива в соответствии с динамическими потребностями двигателя в широком диапазоне рабочих условий, таких как нагрузка двигателя, температура окружающего воздуха, температура двигателя, уровень октанового числа топлива. , и атмосферное давление.

Система многоточечного впрыска топлива обычно подает более точную и равную массу топлива в каждый цилиндр, чем карбюратор, таким образом улучшая распределение между цилиндрами.Выбросы выхлопных газов чище, потому что более точное и точное дозирование топлива снижает концентрацию токсичных побочных продуктов сгорания, покидающих двигатель, а также потому, что устройства очистки выхлопных газов, такие как каталитический нейтрализатор, могут быть оптимизированы для более эффективной работы, поскольку выхлопные газы имеют постоянный и предсказуемый состав.

Впрыск топлива обычно увеличивает топливную экономичность двигателя. Благодаря улучшенному распределению топлива между цилиндрами требуется меньше топлива для той же выходной мощности.Когда распределение от цилиндров к цилиндрам не является идеальным, как это всегда бывает в некоторой степени с карбюратором или впрыском топлива через корпус дроссельной заслонки, некоторые цилиндры получают избыток топлива в качестве побочного эффекта обеспечения того, чтобы все цилиндры получали достаточного количества топлива . Выходная мощность асимметрична по отношению к соотношению воздух / топливо; сжигание лишнего топлива в богатых цилиндрах не снижает мощность почти так же быстро, как сжигание слишком малого количества топлива в бедных цилиндрах. Однако цилиндры, работающие на богатой смеси, нежелательны с точки зрения выбросов выхлопных газов, топливной экономичности, износа двигателя и загрязнения моторного масла.Отклонения от идеального распределения воздуха / топлива, какими бы незначительными они ни были, влияют на выбросы, не позволяя событиям горения иметь химически идеальное (стехиометрическое) соотношение воздух / топливо. Более грубые проблемы распределения в конечном итоге начинают снижать эффективность, а самые грубые проблемы распределения, наконец, влияют на мощность. Все более плохое распределение воздуха / топлива влияет на выбросы, эффективность и мощность именно в этом порядке. За счет оптимизации однородности распределения смеси между цилиндрами все цилиндры достигают своего максимального потенциала мощности, и общая выходная мощность двигателя улучшается.

Двигатель с впрыском топлива часто производит больше мощности, чем эквивалентный карбюраторный двигатель. Сам по себе впрыск топлива не обязательно увеличивает максимальную потенциальную мощность двигателя. Увеличенный воздушный поток необходим для сжигания большего количества топлива, что, в свою очередь, высвобождает больше энергии и производит больше энергии. В процессе сгорания химическая энергия топлива преобразуется в тепловую независимо от того, подается ли топливо через топливные форсунки или карбюратор. Тем не менее, воздушный поток часто улучшается с помощью впрыска топлива, компоненты которого обеспечивают большую свободу конструкции для улучшения пути воздуха в двигатель. В отличие от этого, варианты установки карбюратора ограничены, потому что он больше, он должен быть тщательно ориентирован по отношению к силе тяжести и должен находиться на равном расстоянии от каждого цилиндра двигателя в максимально возможной степени. Эти конструктивные ограничения обычно затрудняют поступление воздуха в двигатель. Кроме того, карбюратор использует ограничительную трубку Вентури для создания локальной разности давлений воздуха, которая выталкивает топливо в воздушный поток. Однако потери потока, вызванные трубкой Вентури, невелики по сравнению с другими потерями потока в индукционной системе.В хорошо спроектированной системе впуска карбюратора трубка Вентури не является значительным ограничением воздушного потока.

Топливо экономится, когда автомобиль движется по инерции, поскольку движение автомобиля помогает двигателю вращаться, поэтому для этой цели используется меньше топлива. Блоки управления на современных автомобилях реагируют на это и уменьшают или прекращают подачу топлива в двигатель, уменьшая износ тормозов ^{[ необходима цитата ]} .

Герберт Акройд Стюарт разработал первую систему, построенную на современных линиях (с высокоточным «рывковым насосом» для дозирования жидкого топлива под высоким давлением в инжектор.Эта система использовалась на двигателе с горячей лампой и была адаптирована и улучшена Робертом Бошем и Клесси Камминз для использования в дизельных двигателях — оригинальная система Рудольфа Дизеля использовала громоздкую систему «воздушной продувки» с использованием сжатого воздуха ^{[ требовалось уточнение ] [ необходима ссылка ]} .

Впервые непосредственный впрыск бензина был применен в двигателе Хессельмана, изобретенном шведским инженером Йонасом Хессельманом в 1925 году. ^{[1] [2]} В двигателях Хессельмана используется принцип сверхбедного горения; топливо впрыскивается в конце такта сжатия, а затем воспламеняется свечой зажигания. Их часто заводят на бензине, а затем переключают на дизельное топливо или керосин. ^[3] Впрыск топлива широко применялся в дизельных двигателях к середине 1920-х годов. Из-за большей невосприимчивости к резко меняющимся перегрузкам в двигателе эта концепция была адаптирована для использования в самолетах с бензиновым двигателем во время Второй мировой войны, а прямой впрыск применялся в некоторых известных конструкциях, таких как Junkers Jumo 210, Daimler-Benz. DB 601, BMW 801, Швецов АШ-82ФН (М-82ФН) и более поздние версии Wright R-3350, используемые в B-29 Superfortress.

Alfa Romeo протестировала одну из самых первых электрических систем впрыска (Caproni-Fuscaldo) в Alfa Romeo 6C2500 с кузовом «Ala spessa» в 1940 году в Mille Miglia. Двигатель имел шесть электрических форсунок и питался от системы циркуляционного топливного насоса полувысокого давления. ^{[ необходима ссылка ]}

Механический [править | править источник]

Термин Механический применительно к впрыску топлива используется для обозначения того, что функции дозирования впрыска топлива (как определяется и доставляется правильное количество топлива для любой данной ситуации) достигается не электронным способом, а только механическими средствами. .

В 1940-х годах хотроддер Стюарт Хилборн предложил механический впрыск для гонщиков, соляных машин и карликов. ^[4]

Одной из первых коммерческих систем впрыска бензина была механическая система, разработанная Bosch и представленная в 1952 году на Goliath GP700 и Gutbrod Superior 600. По сути, это был дизельный насос прямого впрыска высокого давления с дроссельной заслонкой на впуске. установлен клапан. (Дизели изменяют только количество впрыскиваемого топлива для изменения мощности; дроссельной заслонки нет.В этой системе использовался обычный бензиновый топливный насос для подачи топлива к впрыскивающему насосу с механическим приводом, у которого были отдельные плунжеры на инжектор для подачи очень высокого давления впрыска непосредственно в камеру сгорания.

Другая механическая система, также от Bosch, но с впрыском топлива в порт над впускным клапаном, позже использовалась Porsche с 1969 по 1973 год для производственной серии 911 и до 1975 года на Carrera 3. 0 в Европе. Porsche продолжал использовать его на своих гоночных автомобилях до конца семидесятых и начала восьмидесятых годов.Гоночные варианты Porsche, такие как 911 RSR 2.7 и 3.0, 904/6, 906, 907, 908, 910, 917 (в его обычном атмосферном или с турбонаддувом 5,5 л / 1500 л.с.) и 935 — все использованные варианты производства Bosch или Kugelfischer. инъекции. Система Kugelfischer также использовалась в BMW 2000/2002 Tii и некоторых версиях Peugeot 404/504 и Lancia Flavia. Лукас также предложил механическую систему, которая использовалась в некоторых моделях Maserati, Aston Martin и Triumph в период с. 1963 и 1973 гг.

Система, аналогичная рядному механическому насосу Bosch, была построена SPICA для Alfa Romeo, использовалась на Alfa Romeo Montreal и на американском рынке моделей 1750 и 2000 с 1969 по 1981 год.Это было специально разработано для удовлетворения требований США по выбросам и позволило Alfa выполнить эти требования без потери производительности и снижения расхода топлива.

Компания Chevrolet представила вариант с механическим впрыском топлива, произведенный подразделением General Motors Rochester Products для своего двигателя 283 V8 в 1956 году (1957 года выпуска в США). Эта система направляла всасываемый в двигатель воздух через плунжер в форме «ложки», который перемещался пропорционально объему воздуха. Плунжер соединен с системой дозирования топлива, которая механически распределяет топливо в цилиндры через распределительные трубки.Эта система была не «импульсной» или прерывистой системой впрыска, а скорее системой постоянного расхода, дозирующей топливо во все цилиндры одновременно из центральной «звездочки» линий впрыска. Счетчик топлива регулировал количество потока в соответствии с частотой вращения двигателя и нагрузкой и включал топливный бак, который был похож на поплавковую камеру карбюратора. С собственным топливным насосом высокого давления, приводимым в действие кабелем от распределителя до счетчика топлива, система обеспечивала необходимое давление для впрыска. Однако это был «портовый» впрыск, в котором форсунки расположены во впускном коллекторе, очень близко к впускному клапану.(Прямой впрыск топлива — довольно недавняя инновация для автомобильных двигателей. Еще в 1954 году в вышеупомянутом Mercedes-Benz 300SL или Gutbrod в 1953 году.) Самая высокопроизводительная версия двигателя с впрыском топлива имела мощность 283 л.с. (211,0 кВт) от 283 кубических дюйма (4,6 л). Это сделало его одним из первых серийных двигателей в истории с мощностью более 1 л.с. / дюйм³ (45,5 кВт / л) после двигателя Chrysler Hemi и ряда других. Двигатель General Motors с впрыском топлива, обычно называемый «топливным», не входил в комплект поставки Corvette 1957 модельного года.

В 1960-х годах другие механические системы впрыска, такие как Hilborn, иногда использовались в модифицированных американских двигателях V8 в различных гоночных приложениях, таких как дрэг-рейсинг, овальные гонки и шоссейные гонки. ^[5] Эти гоночные системы не подходили для повседневного использования на улицах, поскольку не имели приспособлений для измерения низкой скорости или часто даже для запуска (топливо приходилось впрыскивать в трубки инжектора при запуске двигателя, чтобы запустить его. ). Однако они были фаворитом в вышеупомянутых соревновательных испытаниях, в которых преобладала работа с полностью открытой дроссельной заслонкой.Системы впрыска с постоянным потоком продолжают использоваться на самых высоких уровнях дрэг-рейсинга, где ключевую роль играют полностью открытая дроссельная заслонка и высокие обороты. ^[6]

Электронный [править | править источник]

Первой коммерческой системой электронного впрыска топлива (EFI) был Electrojector , разработанный Bendix Corporation и должен был быть предложен American Motors (AMC) в 1957 году. ^{[7] [8]} Специальная модель маслкара. Rambler Rebel продемонстрировал новый AMC 327 у.е. (5.4 л) двигатель. Electrojector был опцией и имел мощность 288 л.с. (214,8 кВт). ^[9] Без эффекта Вентури или нагретого карбюратора (для облегчения испарения бензина) двигатель AMC с EFI легче дышит с более плотным холодным воздухом, чтобы быстрее набрать больше мощности, достигая пикового крутящего момента на 500 об / мин ниже, чем у эквивалентного двигателя без впрыска топлива. . ^[5] В Руководстве по эксплуатации повстанцев описывается конструкция и работа новой системы. ^[10] Первоначальная информация в прессе о системе Bendix в декабре 1956 г. сопровождалась в марте 1957 г. ценовым бюллетенем, в котором цена была привязана к цене 395 долларов США, но из-за трудностей с поставщиками Rebels с впрыском топлива будут доступны только после 15 июня. ^[11] Это должен был быть первый серийный двигатель EFI, но проблемы с прорезыванием Electrojector означали, что таким оборудованием были только предсерийные автомобили: таким образом, было продано очень мало автомобилей, оборудованных таким образом. публике. ^[13] Система EFI в «Рамблере» была гораздо более продвинутой, чем механические типы, появившиеся тогда на рынке, и двигатели работали нормально в теплую погоду, но плохо запускались при более низких температурах. ^[11]

Chrysler предлагал Electrojector на Chrysler 300D, Dodge D500, Plymouth Fury и DeSoto Adventurer 1958 года, которые, возможно, были первыми серийными автомобилями, оснащенными системой EFI. Он был разработан совместно компаниями Chrysler и Bendix. Однако первые электронные компоненты не соответствовали суровым условиям эксплуатации под капотом и были слишком медленными, чтобы не отставать от требований управления двигателем «на лету». Большинство из 35 машин, изначально оборудованных таким образом, были модернизированы на 4-х цилиндровые карбюраторы. Впоследствии патенты на Электроекторы были проданы компании Bosch.

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

Двигатель Chevrolet Cosworth Vega с электронным впрыском топлива Bendix

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

Ограниченная серия Chevrolet Cosworth Vega была представлена ​​в марте 1975 года с системой Bendix EFI с импульсным впрыском в коллектор, четырьмя инжекторными клапанами, электронным блоком управления (ЭБУ), пятью независимыми датчиками и двумя топливными насосами. Система EFI была разработана для удовлетворения строгих требований к контролю за выбросами и рыночных требований для технологически передового отзывчивого автомобиля. Было произведено 5000 собранных вручную двигателей Cosworth Vega, но до 1976 года было продано всего 3508 автомобилей. ^[14]

Важный рубеж был достигнут в 1980 году, когда корпорация Motorola представила первый компьютер двигателя с микропроцессорным (цифровым) управлением, EEC III. модуль, который теперь является стандартным подходом. Появление цифрового микропроцессора позволило объединить все подсистемы трансмиссии в один модуль управления. ^[15]

В 1981 году Chrysler Corporation представила систему EFI с датчиком, который непосредственно измеряет массовый расход воздуха в двигателе на автомобиле Imperial (5.2L V8) в качестве стандартного оборудования. В датчике массового расхода воздуха используется нагретая платиновая проволока, помещенная во входящий поток воздуха. Скорость охлаждения проволоки пропорциональна массе воздуха, протекающего через проволоку. Поскольку датчик горячей проволоки непосредственно измеряет массу воздуха, необходимость в дополнительных датчиках температуры и давления отпала. Эта система была независимо разработана и спроектирована в Хайленд-Парке, штат Мичиган, и произведена в подразделении электроники Chrysler в Хантсвилле, штат Алабама, США. ^{[16] [17]}

Замена карбюраторов [править | править источник]

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

В 1970-х и 1980-х годах в США федеральное правительство ввело все более строгие правила выбросов выхлопных газов. В то время подавляющее большинство бензиновых двигателей автомобилей и легких грузовиков не использовали впрыск топлива. Чтобы соответствовать новым правилам, производители автомобилей часто вносили обширные и сложные модификации в карбюратор (ы) двигателя. В то время как простая карбюраторная система имеет определенные преимущества по сравнению с системами впрыска топлива, которые были доступны в 1970-х и 1980-х годах (включая более низкую стоимость производства), более сложные карбюраторные системы, установленные на многих двигателях, начиная с начала 1970-х годов, обычно не имели этих преимуществ. Таким образом, чтобы упростить соблюдение государственных нормативных требований по контролю за выбросами, производители автомобилей, начиная с конца 1970-х годов, оснащали больше своих бензиновых двигателей системами впрыска топлива и меньшее количество сложных карбюраторных систем.

Существует три основных типа токсичных выбросов от двигателя внутреннего сгорания: окись углерода (CO), несгоревшие углеводороды (HC) и оксиды азота (NOx). CO и HC возникают в результате неполного сгорания топлива из-за недостатка кислорода в камере сгорания. NOx, напротив, возникает из-за избытка кислорода в камере сгорания. Противоположные причины появления этих загрязнителей затрудняют одновременный контроль всех трех. Как только допустимые уровни выбросов упали ниже определенного значения, возникла необходимость в каталитической обработке этих трех основных загрязнителей.Это потребовало особенно большого повышения точности и точности дозирования топлива, поскольку для одновременного катализа всех трех загрязнителей требуется, чтобы смесь топлива и воздуха находилась в очень узком диапазоне стехиометрии. Системы впрыска топлива с разомкнутым контуром уже улучшили распределение топлива от цилиндра к цилиндру и работу двигателя в широком диапазоне температур, но не обеспечивали достаточного контроля топливно-воздушной смеси для обеспечения эффективного катализа выхлопных газов. Замкнутый контур Системы впрыска топлива улучшили управление воздушно-топливной смесью с помощью датчика кислорода в выхлопных газах.Датчик O ₂ установлен в выхлопной системе перед каталитическим нейтрализатором и позволяет компьютеру управления двигателем точно и быстро определять и регулировать соотношение воздух / топливо.

Впрыск топлива вводился поэтапно в течение последних 70-х и 80-х годов ускоренными темпами, при этом лидирующие позиции на рынках США, Франции и Германии, а также некоторого отставания на рынках Великобритании и Содружества, а с начала 1990-х годов были проданы почти все легковые автомобили с бензиновым двигателем. на первых мировых рынках, таких как США, Канада, Европа, Япония и Австралия, были оснащены системой электронного впрыска топлива (EFI).На многих мотоциклах до сих пор используются карбюраторные двигатели, хотя все современные высокопроизводительные конструкции перешли на EFI.

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

Карбюратор по-прежнему используется в развивающихся странах, где выбросы от транспортных средств не регулируются, а инфраструктура для диагностики и ремонта недостаточна. Впрыск топлива постепенно заменяет карбюраторы и в этих странах, поскольку они принимают правила выбросов, концептуально аналогичные тем, которые действуют в Европе, Японии, Австралии и Северной Америке.NASCAR узаконит и примет на вооружение топливные форсунки вместо карбюраторов, начиная с сезона серии NASCAR Sprint Cup 2012 года. ^{[18] [19] [20]}

Процесс определения необходимого количества топлива и его доставки в двигатель известен как дозирование топлива. В ранних системах впрыска использовались механические методы измерения топлива (не электронный или механический впрыск топлива). Современные системы почти полностью электронные и используют электронный соленоид (инжектор) для впрыска топлива.Электронный блок управления двигателем рассчитывает массу впрыскиваемого топлива.

Современные схемы впрыска топлива работают примерно так же. На впуске имеется датчик массового расхода воздуха или датчик абсолютного давления в коллекторе, обычно устанавливаемый либо в воздушной трубке, идущей от корпуса воздушного фильтра к корпусу дроссельной заслонки, либо непосредственно к корпусу дроссельной заслонки. Датчик массового расхода воздуха делает именно то, что подразумевает его название; он определяет массу воздуха, который проходит мимо него, давая компьютеру точное представление о том, сколько воздуха поступает в двигатель.Следующим на очереди компонентом является корпус дроссельной заслонки. На корпусе дроссельной заслонки установлен датчик положения дроссельной заслонки, обычно на дроссельной заслонке корпуса дроссельной заслонки. Датчик положения дроссельной заслонки (TPS) сообщает компьютеру положение дроссельной заслонки-дроссельной заслонки, которую ECM использует для расчета нагрузки на двигатель. Топливная система состоит из топливного насоса (обычно устанавливаемого в баке), регулятора давления топлива, топливных магистралей (состоящих из высокопрочного пластика, металла или армированной резины), топливной рампы, к которой подключаются форсунки, и топлива. инжектор (ы).Существует датчик температуры охлаждающей жидкости, который сообщает о температуре двигателя в ECM, который двигатель использует для расчета требуемого соотношения топлива. В системах последовательного впрыска топлива имеется датчик положения распределительного вала, который ECM использует для определения, какая топливная форсунка сработает. Последний компонент — датчик кислорода. После прогрева автомобиля он использует сигнал кислородного датчика для выполнения точной настройки топливной коррекции.

Топливная форсунка действует как топливораздаточная форсунка.Он впрыскивает жидкое топливо прямо в воздушный поток двигателя. Почти во всех случаях для этого требуется внешний насос. Насос и инжектор — это только два из нескольких компонентов полной системы впрыска топлива.

В отличие от системы EFI, карбюратор направляет всасывающий воздух через трубку Вентури, которая создает небольшую разницу в давлении воздуха. Мельчайшие перепады давления воздуха эмульгируют (предварительно смешивают топливо с воздухом) топливо, а затем действуют как сила, выталкивающая смесь из сопла карбюратора в поток всасываемого воздуха.По мере того, как в двигатель поступает больше воздуха, создается больший перепад давления, и в двигатель дозируется больше топлива. Карбюратор — это автономная система дозирования топлива, которая конкурентоспособна по стоимости по сравнению с полной системой EFI.

Система EFI требует нескольких периферийных компонентов в дополнение к форсункам, чтобы дублировать все функции карбюратора. Во время ремонта дозатора топлива стоит отметить, что ранние системы EFI склонны к неоднозначности диагностики.Замена одного карбюратора может привести к тому, что может потребоваться множество попыток ремонта, чтобы определить, какой из нескольких компонентов системы EFI неисправен. Новые системы EFI, появившиеся после появления диагностических систем OBD II, можно очень легко диагностировать из-за возросшей способности контролировать потоки данных в реальном времени с отдельных датчиков. Это дает техническому специалисту по диагностике обратную связь в реальном времени о причине проблемы с управляемостью и может значительно сократить количество диагностических шагов, необходимых для определения причины неисправности, что не так просто сделать с карбюратором.С другой стороны, системы EFI не требуют регулярного обслуживания; карбюратор обычно требует сезонной регулировки и / или регулировки высоты над уровнем моря.

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

Типичные компоненты EFI [править | править источник]

Анимированная сквозная диаграмма типичной топливной форсунки.

• Форсунки
• Топливный насос
• Регулятор давления топлива
• ECM — Блок управления двигателем; включает цифровой компьютер и схему для связи с датчиками и управляющими выходами.
• Жгут проводов
• Различные датчики (Некоторые из необходимых датчиков перечислены здесь.)

Функциональное описание [править | править источник]

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

Электронная топливная форсунка обычно закрыта и открывается для впрыска топлива под давлением, пока на катушку соленоида форсунки подается электричество. Продолжительность этой операции, называемая шириной импульса, пропорциональна желаемому количеству топлива. Электрический импульс может подаваться в строго контролируемой последовательности с событиями клапана на каждом отдельном цилиндре (в системе последовательного впрыска топлива ) или группами, меньшими, чем общее количество форсунок (в системе горения партии ).

Поскольку природа впрыска топлива распределяет топливо в дискретных количествах, и поскольку природа 4-тактного двигателя имеет дискретные события впуска (впуска воздуха), ECU рассчитывает топливо в дискретных количествах. В последовательной системе масса впрыскиваемого топлива подбирается для каждого отдельного случая индукции. Каждое событие индукции, каждого цилиндра, всего двигателя — это отдельный расчет массы топлива, и каждая форсунка получает уникальную ширину импульса, основанную на потребности этого цилиндра в топливе.

Необходимо знать массу воздуха, которым двигатель «дышит» во время каждого впуска. Это пропорционально давлению / температуре воздуха во впускном коллекторе, которые пропорциональны положению дроссельной заслонки. Количество воздуха, всасываемого при каждом всасывании, известно как «воздушный заряд», и его можно определить с помощью нескольких методов. (См. Датчик массового расхода воздуха и датчик MAP.)

Три основных ингредиента горения — это топливо, воздух и воспламенение. Однако полное сгорание может произойти только в том случае, если воздух и топливо присутствуют в точном стехиометрическом соотношении, которое позволяет всему углероду и водороду из топлива соединяться со всем кислородом воздуха без нежелательных загрязняющих остатков.Датчики кислорода контролируют количество кислорода в выхлопе, и ЭБУ использует эту информацию для регулировки соотношения воздух-топливо в режиме реального времени.

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

Отклонения от стехиометрии требуются при нестандартных условиях эксплуатации, таких как тяжелая нагрузка или холодный режим, и в этом случае соотношение смеси может находиться в диапазоне от 10: 1 до 18: 1 (для бензина). В ранних системах впрыска топлива это осуществлялось с помощью термореле.

Ширина импульса обратно пропорциональна разнице давлений на входе и выходе форсунки. Например, если давление в топливной магистрали увеличивается (на входе в форсунку) или давление в коллекторе уменьшается (на выходе из форсунки), меньшая длительность импульса будет пропускать то же топливо.Топливные форсунки доступны в различных размерах и характеристиках распыления. Компенсация этих и многих других факторов запрограммирована в программном обеспечении ЭБУ.

Пример расчета ширины импульса [править | править источник]

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

Рассчитать ширину импульса форсунки по расходу воздуха [редактировать | править источник]

Сначала ЦП определяет массовый расход воздуха по датчикам -. (Различные методы определения расхода воздуха выходят за рамки данной темы. См. Датчик массового расхода воздуха или датчик MAP.)

является обратным для двигателя скорость (об / мин).

Термин, будь то четырехтактный или двухтактный двигатель.

— желаемое соотношение смеси, обычно стехиометрическое, но часто различающееся в зависимости от условий эксплуатации.

— это пропускная способность форсунки или ее размер.

Объединение трех вышеуказанных терминов. . .

Подстановка вещественных переменных для двигателя объемом 5,0 л на холостом ходу.

*

Подстановка вещественных переменных для 5.Двигатель 0 л на максимальной мощности.

*

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

Рассчитать расход топлива по ширине импульса [править | править источник]

• (Расход топлива) ≈ (ширина импульса) × (частота вращения двигателя) × (количество топливных форсунок)

Взглянем на это с другой стороны:

• (Расход топлива) ≈ (положение дроссельной заслонки) × (об / мин) × (цилиндры)

2

904 904 путь:

• (расход топлива) ≈ (наддув) × (топливо / воздух) × (об / мин) × (цилиндры)

Подставляем вещественные переменные вместо 5.Двигатель 0 л на холостом ходу.

• (Расход топлива) = (2,0 мс / такт впуска) × (час / 3600000 мс) × (24 фунта топлива / час) × (4 такта впуска / оборот) × (700 об / мин) × (60 мин / ч) = (2,24 фунта / ч)

Подстановка вещественных переменных для двигателя 5,0 л при максимальной мощности.

• (Расход топлива) = (17,3 мс / такт впуска) × (час / 3600000 мс) × (24 фунта топлива / час) × (4 такта впуска / оборот) × (5500 об / мин) × (60 мин / час) = (152 фунт / час)

Расход топлива при максимальной мощности двигателя в 68 раз больше, чем на холостом ходу.Такой динамический диапазон расхода топлива типичен для двигателя легкового автомобиля без наддува. Динамический диапазон больше у двигателей с наддувом или с турбонаддувом. Интересно отметить, что 15 галлонов бензина будет израсходовано за 37 минут, если будет поддерживаться максимальная мощность. С другой стороны, этот двигатель мог непрерывно работать на холостом ходу почти 42 часа на тех же 15 галлонах.

Одноточечный впрыск [править | править источник]

Одноточечный впрыск , называемый Дроссельный впрыск ( TBI ) от General Motors и Central Fuel Injection ( CFI ) от Ford, был введен в 1940-х годах в больших авиадвигателях (затем карбюратор высокого давления) и в 80-е годы в автомобильном мире.Система SPI впрыскивает топливо в корпус дроссельной заслонки (в том же месте, где карбюратор вводил топливо). Смесь всасывания проходит через впускные каналы, как карбюраторная система, и поэтому обозначается как «система мокрого коллектора». Давление топлива обычно указывается в диапазоне 10-15 фунтов на квадратный дюйм. Основанием для одноточечного впрыска была низкая стоимость. Многие из поддерживающих компонентов карбюратора можно использовать повторно, например, воздухоочиститель, впускной коллектор и прокладку топливопровода. Это отложило затраты на модернизацию и оснащение этих компонентов.Большинство из этих компонентов были позже переработаны для следующего этапа эволюции впрыска топлива, который представляет собой впрыск через отдельный порт, широко известный как MPFI или «многоточечный впрыск топлива». TBI широко использовался в легковых и легких грузовиках американского производства в период 1980–1995 годов, а также на некоторых европейских автомобилях с переходным двигателем в начале и середине 1990-х годов. Mazda назвала свою систему EGI и даже представила версию с электронным управлением под названием EGI-S.

Непрерывный впрыск [править | править источник]

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

Самая распространенная автомобильная система непрерывного впрыска — это Bosch K-Jetronic (K для kontinuierlich , нем. «Непрерывный» — также известный как CIS — система непрерывного впрыска), представленная в 1974 году. Бензин перекачивается из топливного бака в большой регулирующий клапан, называемый распределителем топлива , который разделяет одиночный топливопровод от бака на более мелкие трубы, по одной для каждой форсунки.Распределитель топлива установлен на лопатке управления, через которую должен проходить весь всасываемый воздух, и система работает, изменяя объем топлива, подаваемого в форсунки, в зависимости от угла воздушной лопатки, который, в свою очередь, определяется объемным расходом прошедшего воздуха. лопасти, и управляющим давлением. Управляющее давление регулируется с помощью механического устройства, называемого регулятором управляющего давления (CPR) или регулятором разогрева (WUR). В зависимости от модели CPR может использоваться для компенсации высоты над уровнем моря, полной нагрузки и / или холодного двигателя.На автомобилях, оборудованных кислородным датчиком, топливная смесь регулируется устройством, называемым частотным клапаном. Форсунки представляют собой простые подпружиненные обратные клапаны с форсунками; как только давление в топливной системе становится достаточно высоким, чтобы преодолеть встречную пружину, форсунки начинают распыление. K-Jetronic использовался в течение многих лет с 1974 до середины 1990-х годов BMW, Lamborghini, Ferrari, Mercedes-Benz, Volkswagen, Ford, Porsche, Audi, Saab, DeLorean и Volvo. Также был вариант системы под названием KE-Jetronic с электронным, а не механическим контролем управляющего давления.Некоторые Toyota и другие японские автомобили с 1970-х до начала 1990-х годов использовали многоточечную систему Bosch L-Jetronic, изготовленную по лицензии DENSO. Chrysler использовал аналогичную систему непрерывного впрыска топлива на Imperial 1981-1983 годов.

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

Центральный порт впрыска (CPI) [править | править источник]

General Motors внедрила систему, называемую «впрыск через центральный порт» ( CPI ) или «впрыск топлива через центральный порт» ( CPFI ). В нем используются трубки с тарельчатыми клапанами от центрального инжектора для распыления топлива на каждое впускное отверстие, а не центральный корпус дроссельной заслонки ^{[ необходима ссылка ]} . Спецификации давления обычно отражают характеристики системы TBI. Двумя вариантами были CPFI с 1992 по 1995 год и CSFI с 1996 года и на ^{[ требуется ссылка ]} .CPFI — это система с периодическим зажиганием, в которой топливо впрыскивается во все порты одновременно. Система CSFI 1996 года и позже распыляет топливо последовательно . ^[21]

Многоточечный впрыск топлива [править | править источник]

Многоточечный впрыск топлива обеспечивает впрыскивание топлива во впускные каналы непосредственно перед впускным клапаном каждого цилиндра, а не в центральную точку впускного коллектора. Системы MPFI (или просто MPI) могут быть последовательными , в которых впрыск синхронизируется с тактом впуска каждого цилиндра; партиями , в которых топливо впрыскивается в цилиндры группами без точной синхронизации с ходом впуска какого-либо конкретного цилиндра; или одновременных , при которых топливо впрыскивается одновременно во все цилиндры.Впускной канал слегка влажный, а типичное давление топлива составляет 40-60 фунтов на квадратный дюйм.

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

Прямой впрыск [править | править источник]

См. Также: Common Rail

Прямой впрыск топлива стоит больше, чем системы непрямого впрыска: форсунки подвергаются большему нагреву и давлению, поэтому требуются более дорогие материалы и более точные электронные системы управления.Однако весь воздухозаборник сухой, что делает эту систему очень чистой. В системе Common Rail топливо из топливного бака подается в общий коллектор (называемый аккумулятором). Затем это топливо направляется по трубопроводу к форсункам, которые впрыскивают его в камеру сгорания. В коллекторе есть предохранительный клапан высокого давления для поддержания давления в коллекторе и возврата излишков топлива в топливный бак. Распыление топлива осуществляется с помощью форсунки, которая открывается и закрывается игольчатым клапаном, управляемым соленоидом.Когда соленоид не активирован, пружина вдавливает игольчатый клапан в канал сопла и предотвращает впрыск топлива в цилиндр. Соленоид поднимает игольчатый клапан с седла клапана, и топливо под давлением направляется в цилиндр двигателя. В дизелях Common Rail третьего поколения используются пьезоэлектрические форсунки для повышения точности с давлением топлива до 1800 бар / 26000 фунтов на квадратный дюйм.

Бензиновые двигатели используют технологию двигателей с непосредственным впрыском бензина.

Дизельные двигатели [править | править источник]

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

Более ранние системы, основанные на форсунках для сырой нефти, часто впрыскивались в подкамеры, имеющие форму для завихрения сжатого воздуха и улучшения сгорания; это было известно как непрямая инъекция. Однако он был менее эффективен термически, чем теперь универсальный прямой впрыск, в котором начало горения происходит в углублении (часто тороидальном) в головке поршня.

Бензиновые / бензиновые двигатели [править | править источник]

Основная статья: непосредственный впрыск бензина

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

Благодаря лучшей дисперсии и однородности непосредственно впрыскиваемого топлива цилиндр и поршень охлаждаются, что обеспечивает более высокую степень сжатия и более агрессивную синхронизацию зажигания, что приводит к увеличению выходной мощности.Более точное управление событием впрыска топлива также позволяет лучше контролировать выбросы. Наконец, однородность топливной смеси позволяет использовать более бедное соотношение воздух / топливо, что вместе с более точной синхронизацией зажигания может улучшить топливную эффективность. Наряду с этим двигатель может работать на расслоенных (обедненных) смесях и, следовательно, избегать потерь на дросселирование при низкой и частичной нагрузке двигателя. Некоторые системы непосредственного впрыска включают пьезоэлектронные топливные форсунки. Благодаря чрезвычайно малому времени отклика, в каждом цикле каждого цилиндра двигателя может происходить несколько событий впрыска.

Впервые непосредственный впрыск бензина был применен в двигателе Хессельмана, изобретенном шведским инженером Йонасом Хессельманом в 1925 году. ^{[22] [23]}

Впрыск топлива представляет потенциальную опасность при техническом обслуживании двигателя из-за высокого давления топлива. Остаточное давление может сохраняться в топливных магистралях еще долгое время после остановки двигателя с системой впрыска. Это остаточное давление должно быть сброшено, и если это делается путем внешнего стравливания, топливо должно быть безопасно удержано.Если инжектор дизельного топлива под высоким давлением снимается со своего гнезда и работает на открытом воздухе, существует риск получения травмы оператором подкожным впрыском, даже при давлении всего 100 фунтов на квадратный дюйм (6,9 бар). ^[24] Первая известная такая травма произошла в 1937 году во время технического обслуживания дизельного двигателя. ^[25]

1. ↑ Scania fordonshistoria 1891-1991 av Björn-Eric Lindh, 1992. ISBN 91-7886-074-1
2. ↑ Volvo — Lastbilarna igår och idag av Christer Olsson, 1987.ISBN 91-86442-76-7
3. ↑
4. ↑ Circle Track , 9/84, стр.82-3.
5. ↑ ^{5,0 5,1} Уолтон, Гарри (март 1957 г.), «Насколько хороша система впрыска топлива?», Popular Science (Bonnier Corporation) 170 (3): 88–93, http: // books .google.com /? id = byEDAAAAMBAJ & pg = PA88 & dq = 1957 + Rambler + топливо + впрыск & cd = 18 # v = onepage & q =. Проверено 16 декабря 2009 .
6. ↑ http: // www.hotrod.com/techarticles/engine/hrdp_1010_what_you_need_to_know_about_mechanical_fuel_injection/index.html
7. ↑ Ингрэм, Джозеф К. «Автомобили: гонки; каждому удается что-то выиграть на соревнованиях в Дейтона-Бич», The New York Times, 24 марта 1957 года. Страница 153. Проверено 15 декабря 2007 года.
8. ↑ Consumer Reports 22 : 154.1957 .
9. ↑ Holder, Уильям (2006). Экстремальные маслкары: заводское легкое наследие .Krause Publications, 16. ISBN 9780896892781. Проверено 26 декабря 2009 г.
10. ↑ Выдержки из руководства пользователя Rambler Rebel 1957 года, получено 26 декабря 2009 г.
11. ↑ ^{11.0 11.1} «Рамблер измеряется» редакторами Auto Editors из Consumer Guide , 22 августа 2007 г., получено 26 декабря 2009 г.
12. ↑ Aird, Forbes (2001). Системы впрыска топлива Bosch . HP Trade, 29. ISBN 9781557883650.
13. ↑ American Musclecars: Power to the People, получено 26 декабря 2009 г.
14. ↑ 1975 Chevrolet Cosworth Vega Overhaul Supplement — общая информация
15. ↑ http://www.motorola.com/staticfiles/Consumers/Corporate/US-EN/_Documents/Motorola_History_Timeline.pdf
16. ↑ http://www.hemmings.com/hcc/stories/2008/07/01/hmn_feature22.html
17. ↑ http://www.imperialclub.com/Yr/1981/81EFI/Cover.htm
18. ↑ NASCAR устанавливает впрыск топлива на 2012 год, но сохраняет ограничительные пластины в USA Today
19. ↑ NASCAR переходит на систему впрыска топлива, первый утвержденный поставщик Bosch в Auto Service World
20. ↑ Bosch предоставит кислородные датчики для впрыска топлива в NASCAR.com
21. ↑ 1997 Chevrolet Truck Service Manual, стр. 6A-24, чертеж, позиция (3) Форсунка Central Sequential Muliport.
22. ↑ Scania fordonshistoria 1891-1991 av Björn-Eric Lindh, 1992. ISBN 91-7886-074-1 (переведенное название: История автомобилей Scania 1891-1991, )
23. ↑ Volvo — Lastbilarna igår och idag av Christer Olsson, 1987. ISBN 91-86442-76-7 (переведенное название: Грузовики Volvo вчера и сегодня )
24. ↑ Ага, Ф.П. (1978), «Травмы руки, нанесенные краской под высоким давлением: клинические и рентгенологические аспекты», Медицинский журнал штата Нью-Йорк, 78 : 1955–6.
25. ↑ Rees, C.E. (1937), «Проникновение в ткани мазута под высоким давлением от дизельного двигателя», Журнал Американской медицинской ассоциации 109 : 866–7.

Как работает топливная система современного автомобиля

За последние несколько десятилетий конструкция автомобилей и многих их частей претерпела значительные изменения. Одним из ключевых компонентов автомобиля является топливный насос. Топливный бак в автомобиле или грузовике обычно расположен на другом конце автомобиля, дальше от двигателя.За подачу газа из топливного бака в двигатель отвечает топливный насос. Хотя существует несколько типов топливных систем, основной механизм всех этих систем очень похож. Посмотрим, как работают эти топливные системы:

Как газ переходит от бака к двигателю?

• Бензобак имеет небольшое входное отверстие и закрывается крышкой, когда он не используется. Через это входное отверстие можно наполнить бак снаружи. Большая часть газа хранится в баке, который затем попадает в двигатель после нескольких шагов.
• Топливный насос откачивает бензин из бака. Некоторые высокопроизводительные и выносливые гоночные автомобили имеют несколько топливных насосов, но основная система остается той же. Преимущество установки нескольких насосов в том, что они поддерживают автомобиль в ситуациях, требующих высокой мощности. Во-вторых, с несколькими насосами, даже если один из них выходит из строя, другой насос будет подавать топливо в двигатель.
• Затем насос подает бензин в топливопроводы. Топливопроводы, идущие от бака к двигателю, сделаны из твердых металлов.Эти линии расположены таким образом, что они не сильно нагреваются от воздействия окружающей среды или выхлопных газов.
• Прежде чем газ попадет в двигатель, он должен пройти через топливные фильтры. Задача фильтра — удалить из бензина все загрязнения и мусор до того, как он попадет в двигатель. Это важный шаг, и чистый топливный фильтр — залог долгой работы двигателя.
• Наконец, газ достигает двигателя.

Как появился впрыск топлива?

В современном электрическом топливном насосе используется двигатель постоянного тока, который помогает забирать топливо из бензобака.Оттуда топливо проходит по топливной магистрали и достигает топливной рампы, откуда его можно впрыснуть в цилиндр. Раньше карбюраторы отвечали за забор бензина и его смешивание с соответствующим количеством воздуха для воспламенения в камере сгорания. Затем карбюраторы полагаются на вакуум, создаваемый двигателем, чтобы всасывать (эффект Вентури) необходимое количество воздуха. Этот простой механизм работает хорошо, но не работает, когда требования двигателя отличаются.

Для решения этой проблемы был создан впрыск топлива.Вместо того, чтобы позволить двигателю втягивать газ за счет эффекта Вентури, электронный впрыск топлива использует регулятор давления топлива. Он поддерживает постоянное давление топлива, которое подает топливо к форсункам, и они распыляют газовый туман в камеры сгорания. Воздух и топливо смешиваются при входе в камеру сгорания. Впрыск топлива может быть как механическим, так и электрическим. Электронный впрыск топлива сейчас в основном используется в автомобилях.

Топливная система в целом является основой автомобиля, поэтому ее обслуживание очень важно.Если вы знаете основной механизм топливной системы, поддерживать ее в хорошем состоянии будет намного проще.

Как работает впрыск топлива?

Когда дело доходит до характеристик двигателя, есть несколько вещей более важных, чем подача топлива. Весь воздух, который вы можете силой втянуть в цилиндры, ничего не сделает без соответствующего количества топлива для сжигания. По мере развития двигателей на протяжении двадцатого столетия наступил момент, когда карбюраторы стали самым слабым звеном трансмиссии с точки зрения эффективности и надежности.Впрыск топлива с тех пор стал стандартной функцией каждого нового автомобиля.

Топливные форсунки распыляют газ, обеспечивая более равномерное и последовательное зажигание в камере сгорания. В отличие от карбюраторов, которые полагаются на вакуум, создаваемый двигателем для всасывания топлива в цилиндры, системы впрыска топлива точно доставляют постоянный объем топлива. В современных автомобилях используются электронные системы впрыска топлива, которые контролируются ЭБУ.

Рост впрыска топлива был столь же предсказуем, как и рост популярности самих автомобилей.На рубеже 20-го века для транспортного средства было невероятно двигаться со скоростью 60 миль в час. На рубеже 21-го века люди стонали из-за того, что движение по шоссе составляло всего 60 миль в час. Сегодня автомобили более надежны и более приспособлены к комфорту и безопасности пассажиров, чем кто-либо мог представить столетие назад.

Чем заменил впрыск топлива?

Системы впрыска топлива предлагались как модернизация карбюраторов, когда они впервые появились, и оставались в этой роли до 1980-х годов, когда они стали стандартным оборудованием для каждого нового автомобиля.Впрыск топлива имеет ряд преимуществ по сравнению с карбюратором, но в конечном итоге карбюратор был убит из-за производственных затрат.

Долгое время карбюраторы были для производителей автомобилей самым простым и дешевым способом подачи топлива в цилиндры своих двигателей. Серия нехватки нефти в 1970-х годах вынудила правительство регулировать экономию топлива в транспортных средствах. Когда от производителей потребовалось разработать более эффективные конструкции карбюраторов и изготовить более сложные детали, стоимость производства автомобилей с карбюраторами стала достаточно высокой, и впрыск топлива стал более экономичным решением.

Для потребителей это была действительно отличная новость. Автомобили с системой впрыска топлива ездят более стабильно и значительно реже требуют обслуживания и настройки. Выбросы также легче контролировать, а экономия топлива повышается за счет более эффективной подачи топлива. Существует ряд различных систем впрыска топлива, но все они могут быть разделены на две категории: механический впрыск топлива и электронный впрыск топлива.

Электронный впрыск топлива (EFI)

Электронный впрыск топлива позволяет очень точно контролировать количество топлива, впрыскиваемого в цилиндры.Для этого необходимо выполнить довольно простой процесс:

1. Топливо выходит из топливного бака через топливный насос . Он проходит по топливопроводам к двигателю.

2. Регулятор давления топлива сужает поток топлива и пропускает к форсункам только рассчитанное количество.

3. Регулятор давления топлива знает, сколько топлива должно пройти к форсункам, по сигналу от датчика массового расхода воздуха (MAF).Этот датчик отслеживает, сколько воздуха поступает в двигатель в любой момент времени. Общий объем воздуха, поступающего в двигатель, вместе с оптимальным соотношением воздух / топливо, определенным производителем, дает электронному блоку управления (ЭБУ) достаточно информации для расчета точного количества топлива, необходимого двигателю.

4. Сами топливные форсунки открываются, впуская распыленный газ непосредственно в камеру сгорания или в корпус дроссельной заслонки.

Механический впрыск топлива

Механический впрыск топлива был разработан до EFI и проложил путь для развития технологии EFI.Основное различие между двумя системами заключается в том, что в механических системах впрыска топлива используются механические устройства для дозирования правильного количества топлива в двигатель. Эти системы, как карбюраторы, должны быть настроены на оптимальную производительность, но также должны подавать топливо через форсунки.

Помимо большей точности, эти системы не сильно отличались от своих карбюраторных аналогов. Однако они были чрезвычайно полезны для авиационных двигателей. Карбюраторы плохо справляются с гравитацией.Чтобы справиться с перегрузками самолетов, был разработан впрыск топлива. Без впрыска топлива из-за нехватки топлива многие авиационные двигатели остановились бы во время сложных маневров.

Впрыск топлива будущего

В дальнейшем впрыск топлива будет становиться все более точным и обеспечивать повышение эффективности и безопасности. Каждый год двигатели имеют больше лошадиных сил и производят меньше отходов на одну лошадиную силу.

Система впрыска топлива 101

Вы когда-нибудь интересовались системой впрыска топлива вашего автомобиля? Это то, что мы принимаем как должное каждый раз, когда поворачиваем ключ в замке зажигания.Несмотря на то, что система впрыска топлива изменилась за последнее десятилетие или около того, по мере того, как отрасль движется к конструкциям с прямым впрыском, основы остаются прежними.

Здесь представлены наиболее важные компоненты системы впрыска топлива вашего автомобиля и их роль в поддержании оборотов двигателя.

Топливные форсунки

Название настолько простое и информативное, но не объясняет, куда и почему впрыскивается топливо. Системы впрыска топлива основаны на проецировании тщательно дозированных порций топлива в цилиндры двигателя, и именно топливная форсунка отвечает за эту задачу.Эти компоненты в основном представляют собой клапаны, которые по команде открываются для распыления мелкодисперсного тумана топлива, а затем закрываются, пока они снова не понадобятся. Чем дольше они остаются открытыми, тем больше топлива они обеспечивают.

Топливный насос

Для поддержания потока топлива из бака к форсункам в системе впрыска топлива используется один или несколько топливных насосов. Насосы не только перекачивают топливо из бака в переднюю часть автомобиля, но и поддерживают давление в топливной системе, так что при открытии форсунок бензин разбрызгивается, а не вытекает.

Датчики

Количество топлива, необходимое вашему двигателю, зависит от количества воздуха, поступающего в двигатель через дроссель. Чтобы знать, что дроссельная заслонка открыта, системе впрыска топлива необходим датчик, который сообщит ей, что клапан сработал педалью газа. Количество воздуха, поступающего в двигатель, измеряется другим датчиком (массовый расход воздуха), так что воздушно-топливное соотношение двигателя поддерживается в пределах оптимальных параметров. Еще одна партия датчиков (кислородные датчики) следят за выбросами в выхлопе, чтобы дать системе еще один взгляд на фактическое соотношение воздух-топливо, которое горит в двигателе.

Другие датчики, которые играют ключевую роль, включают датчик абсолютного давления в коллекторе, который измеряет давление воздуха во впускном коллекторе (и, как следствие, количество вырабатываемой мощности), а также датчик частоты вращения двигателя, который измеряет, сколько оборотов в минуту вращает двигатель.