10 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

В каком году вышел инжекторный двигатель

Что такое инжекторный двигатель, отличия от карбюраторного

Инжекторный двигатель – агрегат, укомплектованный системой электронного впрыска топлива, управляемый электронным блоком управления. Массовый переход на инжектор к концу 80-х годов вполне оправдан: впрысковые моторы более экологичны, экономичны, по ходу работы состав и количество смеси корректируется согласно нагрузкам двигателя ЭБУ.

Главные отличия карбюратора от электронного впрыска

Электронный инжекторный двигатель кардинально различается от карбюраторного. В карбюраторном моторе смесеобразование внешнее (готовится в карбюраторе), а инжекторные форсунки впрыскивают топливо, либо в коллектор перед впускным клапаном, либо в цилиндр непосредственно.

Карбюратор – на 80% механическое устройство, если не считать экономайзера принудительного холостого хода (когда двигатель отключается при отпущенной педали газа на ходу), и электронного подсоса (для запуска и прогрева двигателя, смесь подается обогащенной).

Инжектор является дозатором, который способен в разное время и в течение разного времени впрыскивать топливо.

Если взять два одинаковых двигателя, на одном из которых топливная система будет инжекторная, а на втором карбюраторная, у второго мощность будет выше на 15-20%.

Принципиальное отличие электрогидравлического инжектора

Когда топливная система работает с экстремально высокими значениями давления, как это организовано в системах прямого впрыска дизелей и бензиновых моторов типа Common Rail и GDI соответственно, обычная структура соленоидного клапана справляться не сможет.

Для усиления возможности быстрого открытия и закрытия клапана используется само высокое давление в подающей магистрали. Соленоид же работает по принципу реле, перекрывая своим перепускным клапаном отдельную магистраль слива топлива. Для обеспечения нужного перепада давлений используется дросселирование потоков. Таким образом, перемещение поршня, связанного с иглой основного клапана, происходит под большим давлением, что обеспечивает нужное быстродействие при ограниченной мощности электромагнита. А к форсунке подходят два топливопровода, высокого давления и низкого, для слива. В остальном алгоритм работы тот же, что и для любой электроуправляемой форсунки.

Разновидности инжектора

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

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

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

Устройство и принципы работы инжектора

Инжектор (от английского – «injector») – в общем понятии, это устройство в виде струйного насоса, которое предназначено для нагнетания жидкостных, полужидкостных или газовых масс в некоторую ёмкость. В случае с автомобильным инжектором особенностей в интерпретации данного понятия не имеется. Единственное, что под инжекторным узлом в конструкции машины понимается не отдельный насос (форсунка), а их совокупность совместно с другими узлами, которые формируют единую топливную систему. Типовой вариант устройства автомобильного инжектора соответствует следующей схеме:

Управление инжектором, проще говоря, представленным выше насосом, осуществляется специальным блоком с электронной микросхемой. Именно он, основываясь на показаниях множества датчиков по типу идентификаторов оборотов, положения коленвала или температуры двигателя, осуществляет дозировку и грамотный впрыск топлива в камеры сгорания мотора.

Типовое устройство инжектора как единой системы предполагает совокупное использование следующих элементов:

  • форсунки и соединённые с ними камеры инжектора (то есть несколько отмеченных выше насосов, объединённых в синхронизированную систему);
  • блок управления (электронный мозг любой инжекторной системы, естественно, осуществляющий управление инжектором);
  • каталитический нейтрализатор (иначе называемый «дожигателем», который дожигает всё топливо, не догоревшее внутри мотора и вышедшее из камер сгорания вместе с выхлопными газами);
  • дополнительные узлы (проводка, соединяющая форсунки и блок управления, топливопровода, обеспечивающие доставку горючего до распределительного механизма, бензонасос и тому подобное).

Как видите, работа инжектора устроена без особых сложностей. Конечно, ремонтировать такую топливную систему отнюдь не просто, но понять принципы её работы можно вполне и без всяких проблем.

Интересно! Впервые инжекторы изложенного выше описания были применены немецкими компаниями – Bosch и Mercedes-Benz, в 1951 и 1954 года соответственно. Поначалу, подобные системы были дороги и бессмысленны в использовании из-за наличия привычных всем карбюраторов, однако с появлением более экологических требований к безопасности выхлопов топовые автоконцерны начали активно использовать именно инжекторы.

Устройство инжекторного двигателя

Простейший инжектор состоит из следующих компонентов:

  • ЭБУ (электронный блок управления),
  • электрический бензонасос,
  • топливная рампа и датчик давления топлива,
  • электронные форсунки,
  • впускной коллектор с дроссельной заслонкой,
  • датчики: температуры ОЖ, детонации, расхода воздуха, положения дросселя, положения коленчатого вала, наличия кислорода в выпускном коллекторе.

Как вышеуказанные компоненты взаимодействуют между собой, на примере запуска двигателя: при повороте ключа в замке зажигания включается бортовая сеть, электробензонасос начинает подкачку топлива.

После следующего поворота срабатывает датчик положения коленвала, чтобы поджечь своевременно смесь. Топливо через рампу попадает в форсунки. Отношение топлива к воздуху, угол зажигания и момент подачи топлива определяется блоком управления, который основывается на данных датчиков температуры ОЖ, ДМРВ и ДПДЗ.

Во время работы инжекторного двигателя все датчики фиксируют изменения в двигателе, о чем постоянно сообщают блоку управления.

В программе блока управления «зашита» целая сетка, называемая топливной картой. Топливная карта позволяет корректировать смесь по следующим параметрам:

  1. момент открытия форсунки;
  2. время, при котором игла форсунки открыта;
  3. количество топлива;
  4. угол зажигания.

Под каждый режим работы (запуск, холостой ход, слабые нагрузки, средний режим, и режим максимальных оборотов) запрограммированы свои параметры, указанные выше. Это одно из главных отличий от карбюратора, так как имеется возможность широкой настройки топливной системы программируемым способом.

Какие бывают форсунки и их расположение

Существует несколько видов комплекта, о котором идёт речь. Это:

  • низкоомные с рабочими показателями 1-7 Ом. В цепях может быть добавочное сопротивление от 5 до 8 Ом;
  • высокоомные с показателями 14-17 Ом.
  1. В рядном двигателе на четыре цилиндра задействована одна форсунка инжектора – это моно впрыск.
  2. В V-образном двигателе с шестью цилиндрами работают две форсунки при разделении процесса – это дубль моно впрыск.
  3. При работе одной форсунки на один цилиндр – это распределительный впрыск.
  4. При расположении одной форсунки, рабочая часть которой находится внутри цилиндра – это прямой впрыск.
  5. Одна форсунка на силовой агрегат с расположением рабочей части во впускном коллекторе – это пусковая форсунка.
  • Расположение.

Пусковая форсунка, находящаяся во впускном коллекторе, установлена таким образом, чтобы широкий факел распылённого топлива (до 900) поступал к впускным клапанам всех цилиндров.

Форсунку моно впрыска можно найти на месте установки карбюратора. Топливо поступает во впускной коллектор.

Форсунки распределительного впрыска располагаются на впускном коллекторе (район клапанной впуска каждого цилиндра). Если 2 клапана, следовательно, факел распылённого топлива состоит из 2 частей. Подача направлена на каждый клапан.

В зависимости от работы двигателя поступающее в него топливо регулируется показателями 80-130 рабочих атмосфер. Речь идёт о прямом впрыске топлива.

Не имеет значения, на каком виде топлива солярке или бензине работает самоходное транспортное средство. Часто возникают технические проблемы с форсунками. Эта деталь, отвечающая за впрыск горючего под высоким давлением из-за некачественного топлива, регулярно направляет автомобиль в ремонтные боксы. Водители должны знать, каким образом проверяется работа форсунки инжектора, если запуск двигателя затруднён.

Достоинства и недостатки двигателя с электронным впрыском

Из плюсов можно выделить:

  • широкие возможности настройки двигателя под свои потребности (максимальная мощность, или максимальная экономичность),
  • весь процесс работы двигателя управляется электроникой,
  • компьютерная диагностика,
  • экологичность.
  • стоимость ремонта и обслуживания,
  • уязвимость электроники,
  • зависимость от стабильного напряжения бортовой сети.

Основные неисправности

Из-за того, что инжектор – это цепочка сложных электронных систем, некоторые из деталей имеют свойство изнашиваться, а именно:

Электронные датчики, такие как ДМРВ, лямбда-зонд (датчик выявления кислорода в выхлопной трубе), датчик температуры охлаждающей жидкости — часто выходят из строя в силу своей работ в агрессивной среде

Топливные форсунки, особенно непосредственного впрыска, уязвимы к загрязнению, вследствие чего мотор начинает троить. Но чистка форсунок требуется не так часто, как чистка карбюратора

Выход из строя форсунки из-за западания иглы, что приводит к гидроудару (несжимаемая жидкость в виде топлива не сгорает, из-за чего поршень давит на шатун, когда тот стремится вверх, результат — пробитие блока цилиндров).

Различие инжекторных форсунок

Форсунка инжектора служит для распыления поступающего топлива, которое подаётся под высоким давлением. По способу впрыска их можно разделить на три категории:

  1. Электромагнитного принципа действия.
  2. Электрогидравлическая.
  3. Пьезоэлектрический вариант.

Давайте в сжатой форме ознакомимся с каждым вариантом.

  • Электромагнитная форсунка.

Простейший вариант, который устанавливается на двигатели, в том числе моторы с непосредственным впрыском. Вид топлива: бензин.

  • Электрогидравлическая форсунка.

Она используется на дизельных двигателях. В том числе, агрегирует с системой Common Rail.

  • Пьезоэлектрическая форсунка.
Читать еще:  Датчик холостого хода соболь двигатель крайслер

Вариант более современный по сравнению с вышеперечисленными форсунками. Применяется на дизельных двигателях. Достаточно сказать, что скорость работы в четыре раза быстрее, чем у электромагнитной форсунки.

Рекомендации по эксплуатации инжекторного двигателя

Инжекторная система питания долговечна, но требуется соблюдать следующие меры:

  • Раз в год производить чистку форсунок (добавкой моющей присадки в топливо),
  • Каждые 10 000 км менять топливный фильтр,
  • Сократить на 30-50% диапазон замены воздушного фильтра,
  • Обрабатывать средством для контактов провода датчиков двигателя,
  • Обеспечить герметизацию ЭБУ.

А также раз в 20 000 км надо чистить дроссельную заслонку, регулятор холостого хода и впускной коллектор.

Режимы работы

Инжекторный двигатель способен работать в 2 режимах.

  1. Холодного пуска. Во время запуска топливо оседает на стенках впускных труб и значительно меньше испаряется. Вследствие этого, топливная смесь незначительно утрачивает свои способности. Для устранения негативного эффекта необходима дополнительная подача топлива при запуске, до достижения топливом необходимой температуры, благодаря чему достигаются нужные обороты холостого хода.
  2. Частичной или полной нагрузки. Максимальной мощности двигатель достигает в момент полного открытия дроссельной заслонки. При повышении оборотов (при быстром открытии заслонки) способность топлива к испарению снижается. Во избежание этого и достижения нужных оборотов происходит дополнительная подача топлива.

Инжекторный двигатель

Как известно, технический прогресс постоянно движется вперед. Потому в автомобилестроении регулярно появляются новые конструкции и изобретения. К тому же, регулярно ужесточающиеся экологические правила вынуждают производителей все больше совершенствовать конструкции моторов. Именно экология стала одной из причин внедрения в автомобилестроении инжекторных двигателей.

Инжекторным двигателем называют мотор, в котором топливо попадает в камеру сгорания не через карбюратор, а путем впрыскивания через специальные устройства, называемые инжекторами (форсунками).

Свою историю данная система питания ведет с авиастроения. В 1916 году россияне Стечкин и Микулин сконструировали авиадвигатель АШ-82ФН, топливо в котором попадало в цилиндры именно через форсунки. Главным его достоинством для самолетостроителей была независимость стабильности работы от положения. К тому же, он развивал большую мощность. Впоследствии данный тип моторов стал применяться в авиации повсеместно.

В автомобильную же промышленность инжекторный двигатель пришел в 1951 году, когда такой силовой агрегат был установлен на немецком автомобиле Goliath 700 Sport. Однако популярности среди автоконцернов данная система топливоподачи не получила. И лишь в семидесятых годах, когда начали появляться нормы, регламентирующие токсичность отработавших газов, производители вспомнили об инжекторном двигателе.

Постепенно инжекторные двигатели стали вытеснять классические карбюраторные. И уже к началу нового тысячелетия большинство легковушек и легких коммерческих авто было оборудовано данным типом моторов. А на сегодняшний день все автомобили оборудованы инжекторной системой питания.

Стоит отметить, что такая система питания подразделяется на несколько типов. По количеству форсунок различают моновпрыск (центральный впрыск) или распределенный впрыск. В первом случае единственная форсунка размещается вместо карбюратора и впрыскивает топливо во впускной коллектор одновременно на все цилиндры. Данная система уже является устаревшей. Потому повсеместно применяется распределенный впрыск с отдельным инжектором на каждый цилиндр. Данная система также разделяется на несколько подвидов:

  • одновременный – все инжекторы осуществляют впрыск одновременно;
  • попарно-параллельный. Инжекторы работают попарно, один впрыскивает топливо на такте впуска, второй – выпуска. В таком режиме современные моторы работают лишь при запуске;
  • фазированный – каждый инжектор имеет отдельное управление. Впрыск происходит на такте впуска;
  • прямой – форсунки размещаются прямо возле цилиндров и впрыскивают топливо непосредственно в них.

Инжекторные двигатели имеют неоспоримые преимущества перед карбюраторными: снижение токсичности, уменьшение расхода горючего, крутящий момент доступен в максимально широком диапазоне оборотов, упрощение запуска. Однако есть у данной системы и недостатки: усложнение конструкции, приводящее к удорожанию ремонта; инжекторы неремонтируемые; двигатель становится чувствительным к качеству топлива; для ремонта и диагностики СТО должна быть оборудована современным дорогостоящим оборудованием.

В каком году вышел инжекторный двигатель

Впрыск топлива на двигателях внутреннего сгорания появился еще до Второй Мировой, но именно в ее ходе он был доработан и испытан боями. Накопленный опыт, разумеется, пропадать не желал – и уже в первой половине 50ых годов, один из гигантов авто- и авиагрегатного производства Америки, компания Bendix, предложила сотрудничество по этой теме компаниям Chrysler и American Motors.

Система, установленная впоследствии на автомобили концерна Chrysler, представляла собой фактически современный инжектор. Топливо подавалось посредством распределенного впрыска, где на каждый цилиндр приходилось по одной электромагнитной форсунке. Форсунки питались из топливной рейки, давление в которой создавал электрический бензонасос, смонтированный в бензобаке автомобиля (причем, для упрощения его замены, в багажнике предусматривался специальный лючок). Топливная магистраль имела регулятор давления топлива с перепускным клапаном, «стравливающим» лишний бензин в бензобак через обратную магистраль. Управление всей системой велось транзисторным электронным блоком управления, который посредством датчиков замерял не только разрежение во впускном коллекторе, температуру двигателя и положение дроссельной заслонки, но и объем цилиндров и давление топлива. При этом, информацию о тайминге в «мозги» сообщал дополнительный контактный трамблер, смонтированный рядом с трамблером системы зажигания. В общем счете, система во многом предсказала направление для дальнейшего развития, о чем не стеснялись повторять разработчики. Сравнительно с карбюраторным питанием, «электроджектор» давал заметный прирост крутящего момента на более низких оборотах чем карбюраторы; а также прибавлял до 20 лошадиных сил в общую мощность лучших 8-цилиндровых моторов Крайслера.

Вскрытый блок управления впрыском

Однако, на этом хорошее кончается. Несмотря на улучшившиеся показатели относительно стандартной пары карбюраторов, впрыск стоил баслословных денег – свыше шестиста долларов, что доходило до четверти цены седана от Chevrolet. Более того, ввиду несовершенства технологий тех лет, система оказалась достаточно капризной и требовательной к своевременной проверке и обслуживанию; таким образом, требуя от механиков быть еще и инженерами-электронщиками. В 1958 году, на 35 автомобилей концерна смонтировали впрыск – ими были два Plymouth Fury, пять DeSoto Adventurer в разных кузовах, двенадцать «доджей» и еще 16 купе Chrysler 300. Вскоре все эти автомобили были переделаны обратно на карбюраторную систему, кроме одного DeSoto, который успел попасть в аварию до этого (автомобиль ныне восстановлен). В 1959-ом году инжекторных машин конвеер уже не увидел. Chrysler с досады был вынужден продать не оправдавшую себя систему компании Bosch, которая узрела в ней потенциал – и уже в 60ых, когда надежная современная электроника стала дешеветь, компания довела систему «до ума» и вовсю устанавливала свой впрыск под названием D-Jetronic на «фольксвагены».

Единственный в мире рабочий автомобиль с установленным на заводе и полностью работоспособным впрыском Electrojector — кабриолет DeSoto Adventurer 1958 года, восстановлен в 2002 году. Примечательно, что автомобиль прошел свыше 77 тысяч миль, не демонтируя системы впрыска.

Шильдик на автомобилях с впрыском

Инжекторный двигатель: плюсы, минусы, история совершенствования.

Словосочетание инжекторный двигатель, точно, знакомо сейчас каждому обладателю автомобиля, да и тем, кто его не имеет, но автомобилестроением. Для непосвященных, сходу сообщу, что это не какой-то отличительно новый вид двигателя, а все на всего тот же привычный нам бензиновый двигатель внутреннего сгорания, но с инжекторной совокупностью подачи горючего, которая и есть его принципиальным отличием. К примеру, двигатель FSI, о нем вот тут.

История инжекторного двигателя.

Изначально совокупностью образования топливно-воздушной смеси, которая конкретно и сгорает в цилиндрах двигателя, приводя его в перемещение, занимался таковой узел автомобиля, как карбюратор.

Он размешался перед впускным коллектором и готовил смесь для работы двигателя. Но потребности отдачи от двигателя всегда росли, и карбюратор уже не имел возможности дальше удовлетворять все требования, каковые к нему предъявляли конструктора. Особенно это было актуально в авиации, где ответственны такие параметры успеха, как небольшой вес и большой КПД (мощность) двигателя.

Оказалось, что при применении карбюраторов конструкторы 40-х, так сообщить, уперлись в «потолок» по повышению мощности двигателя от приготовления и подачи стандартной системы топлива воздушно-топливного коктейля. Исходя из этого был выбран полностью новый подход к образованию топливной смеси, в частности в первый раз была придумана и применена разработка впрыска горючего конкретно в цилиндры двигателя, что-то сродни дизельных двигателей, но наряду с этим еще и с применением свечей зажигания, кстати, о том, как их заменит вот тут. Это и разрешило расширить мощность двигателя, не изменяя его размеров.

Как неудивительно, но эта разработка хоть и разрешала достигнуть желаемых результатов, но не прижилась в автомобилестроении. Обстоятельством этому послужила сложность применения данной совокупности при массовом производстве машин.

Да, существовали кое-какие экземпляры с механической совокупностью впрыска, но не более того, а вот небеса такие двигатели покоряли .

Читать еще:  Что значит горящий значок двигателя

К идее применения впрыска в автомобильных двигателях возвратились опять, но значительно позднее. Все было прекрасно, и никто очень не вспоминал по вопросу внедрения инжекторных совокупностей до того момента, пока в Соединенных Штатах не встал вопрос об экологичности двигателей внутреннего сгорания. Тут-то инженеры снова и обратили внимание на применение совокупности впрыска горючего. Но совокупность, которая начала применятся в конце 70-х в массовом автомобилестроении, была на порядок технологичнее той, что использовалась ранее.

Как трудится инжекторный двигатель?

Во-первых, впрыск производился при помощи электронной форсунки не в камеру сгорания, а во впускной коллектор отдельной форсункой перед впускным клапаном. Использование как раз для того чтобы метода впрыска разрешило снизить требования к давлению в топливной магистрали.

Так как при таком методе впрыска давление нагнетает электрический топливный насос, составляя порядка 3 бар, тогда как для яркого впрыска необходимо около 50 бар.

Одновременно с этим, как подвид, использовались модификации так называемых моно-инжектроных совокупностей. В то время, когда форсунка была одна и размешалась сходу за дроссельной заслонкой. В случае если желаете узнать, как промыть форсуноки собственными руками, тогда вам ко мне.

Для того чтобы рода инжекторная совокупность разрешала с легкостью модифицировать простую карбюраторную версию двигателя с маленькой доработкой, чем и пользовались кое-какие производители, обновляя собственные модельные последовательности. Но со временем использование моновпрыска сошло на нет, поскольку тот же распределенный впрыск разрешал значительно действеннее экономить горючее, увеличивая мощность. А доступность микроконтроллерных совокупностей управления впрыском горючего и вовсе сыграла большую роль в развитии распределенного впрыска горючего. В то время, когда любая форсунка, управляемая электронным блоком управления, что, оценивая показания нескольких датчиков, подавал нужное количество горючего как раз в необходимый момент времени. С применением инжекторов в отечественный обиход вошел и таковой известный датчик содержания кислорода, как лямда-зонд.

Точно, вы слышали о нем, в то время, когда неисправность этого датчика являлась обстоятельством повышенного неравномерной работы и расхода топлива двигателя.

Честно говоря, это датчик только та малая часть, которая оценивает состояние работы вашего двигателя, и чем дальше идет прогресс, тем сложнее делается совокупность впрыска. Развитие данной совокупности в автомобильных двигателях не следует на месте. Как ее логическое продолжение (как и когда-то в 40-х годах прошлого века) впрыск снова начал возвращаться конкретно в цилиндры.

В первый раз такую совокупность яркого впрыска горючего в цилиндры двигателя на массовом рынке применил таковой узнаваемый автопроизводитель как Mitsubishi, чуть позднее ее стали применять и другие «киты» данного рынка как BMW, Mercedes, Volkswagen и Toyota.

Использование таковой совокупности разрешает двигателю трудиться значительно экологичнее на скоростях и небольших оборотах свойственных муниципальному циклу перемещения. В данной ситуации употребляется обедненная смесь, которая подается перед вспышкой искры на такте сжатия.

При скоростных поездках по автострадам эта совокупность впрыска горючего переводится в второй режим, при котором струя горючего подается в цилиндры при впуске, и впрыск в таковой ситуации мало чем отличим от распределенного впрыска горючего в впускной коллектор. Но как раз возможность трудиться двигателю действенно как при малых оборотах, так и при высоких, соответствуя наряду с этим все более и более твёрдым экологическим требованиям, делается главной причиной перехода многих производителей машин как раз к такому принципу впрыска горючего.

К тому же, как все более и более сложными становятся требования и системы впрыска к экологичности двигателей отечественного мира, возрастают и требования к качеству горючего.

Сейчас совокупности с ярким впрыском требуют лишь качественного горючего с низким содержанием побочных продуктов, каковые смогут губительно сказаться на подробностях как конкретно впрыска, так и совокупности нейтрализации выхлопных газов.

Кроме требований к качеству горючего, немаловоажным делается тот факт, что современный инжекторный двигатель очень технологичный узел, что требует соответствующего обслуживания, в случае если раньше посредством маленького количества инструмента практический любой мужчина нашей страны способен был перебрать двигатель собственного автомобиля без ущерба его чертям. Сейчас это делается значительно сложнее, тут уже будет не хватает знать ключевого принципа работы двигателя, читаем, как почистить инжектор.

Да и современные электронные узлы диагностируются лишь только подключением их к компьютеру со особым программным обеспечением, которой в сводной продаже вряд ли встретишь.

Ну, возможно, последние два абазаца нельзя отнести к каким-то чрезвычайным недочётам инжекторного впрыска. Да, растут требования к качеству горючего, да, нужен качественный сервис, но так как и вы стали более требовательны к тем вещам, каковые используете.

Не следует и забывать о том, что с применением инжекторных разработок в двигателях машин мы стали меньше загрязнять внешнюю среду, а это также важно, в особенности учитывая тот факт, что количество машин, каковые колесят по миру, из года в год делается все больше.

В каком году вышел инжекторный двигатель

На сегоднящний день инжекторый (или, говоря по-русски, впрысковый) двигатель практически полностью заменил устаревшую карбюраторную систему. Инжекторный двигатель существенно улучшает эксплуатационные и мощностные показатели автомобиля (динамика разгона, экологические характеристики, расход топлива).

Инжекторные системы подачи топлива имеют перед карбюраторными следующие основные преимущества:

  • точное дозирование топлива и, следовательно, более экономный его расход.
  • снижение токсичности выхлопных газов. Достигается за счет оптимальности топливно-воздушной смеси и применения датчиков параметров выхлопных газов.
  • увеличение мощности двигателя примерно на 7-10%. Происходит за счет улучшения наполнения цилиндров, оптимальной установки угла опережения зажигания, соответствующего рабочему режиму двигателя.
  • улучшение динамических свойств автомобиля. Система впрыска незамедлительно реагирует на любые изменения нагрузки, корректируя параметры топливно-воздушной смеси.
  • легкость пуска независимо от погодных условий.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ (на примере электронной системы распределенного впрыска)

В современных инжекторных двигателях для каждого цилиндра предусмотрена индивидуальная форсунка. Все форсунки соединяются с топливной рампой, где топливо находится под давлением, которое создает электробензонасос. Количество впрыскиваемого топлива зависит от продолжительности открытия форсунки. Момент открытия регулирует электронный блок управления (контроллер) на основании обрабатываемых им данных от различных датчиков.

Датчик массового расхода воздуха служит для расчета циклового наполнения цилиндров. Измеряется массовый расход воздуха, который потом пересчитывается программой в цилиндровое цикловое наполнение. При аварии датчика его показания игнорируются, расчет идет по аварийным таблицам.

Датчик положения дроссельной заслонки служит для расчета фактора нагрузки на двигатель и его изменения в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки, оборотов двигателя и циклового наполнения.

Датчик температуры охлаждающей жидкости служит для определения коррекции топливоподачи и зажигания по температуре и для управления электровентилятором. При аварии датчика его показания игнорируются, температура берется из таблицы в зависимости от времени работы двигателя.

Датчик положения коленвала служит для общей синхронизации системы, расчета оборотов двигателя и положения коленвала в определенные моменты времени. ДПКВ — полярный датчик. При неправильном включении двигатель заводится не будет. При аварии датчика работа системы невозможна. Это единственный «жизненно важный» в системе датчик, при котором движение автомобиля невозможно. Аварии всех остальных датчиков позволяют своим ходом добраться до автосервиса.

Датчик кислорода предназначен для определения концентрации кислорода в отработавших газах. Информация, которую выдает датчик, используется электронным блоком управления для корректировки количества подаваемого топлива. Датчик кислорода используется только в системах с каталитическим нейтрализатором под нормы токсичности Евро-2 и Евро-3 (в Евро-3 используется два датчика кислорода- до катализатора и после него).

Датчик детонации служит для контроля за детонацией. При обнаружении последней ЭБУ включает алгоритм гашения детонации, оперативно корректируя угол опережения зажигания.

Здесь перечислены только некоторые основные датчики, необходимые для работы системы. Комплектации датчиков на различных автомобилях зависят от системы впрыска, от норм токсичности и пр.

Про результатам опроса определенных в программе датчиков, программа ЭБУ осуществляет управление исполнительными механизмами, к которым относятся: форсунки, бензонасос, модуль зажигания, регулятор холостого хода, клапан адсорбера системы улавливания паров бензина, вентилятор системы охлаждения и др. (все опять же зависит от конкретной модели)

Из всего перечесленного, возможно, не все знают, что такое адсорбер. Адсорбер является элементом замкнутой цепи рециркуляции паров бензина. Нормами Евро-2 запрещен контакт вентиляции бензобака с атмосферой, пары бензина должны собираться (адсорбироваться) и при продувке посылаться в цилиндры на дожиг. На неработающем двигателе пары бензина попадают в адсорбер из бака и впускного коллектора, где происходит их поглощение. При запуске двигателя адсорбер по команде ЭБУ продувается потоком воздуха, всасываемого двигателем, пары увлекаются этим потоком и дожигаются в камере сгорания.

В зависимости от количества форсунок и места подачи топлива, системы впрыска подразделяются на три типа: одноточечный или моновпрыск (одна форсунка во впускном коллекторе на все цилиндры), многоточечный или распределенный (у каждого цилиндра своя форсунка, которая подает топливо в коллектор) и непосредственный (топливо подается форсунками непосредственно в цилиндры, как у дизелей).

Читать еще:  Устройство и запуск однофазного двигателя

Одноточечный впрыск проще, он менее начинен управляющей электроникой, но и менее эффективен. Управляющая электроника позволяет снимать информацию с датчиков и сразу же менять параметры впрыска. Немаловажно и то, что под моновпрыск легко адаптируются карбюраторные двигатели почти без конструктивных переделок или технологических изменений в производстве. У одноточечного впрыска преимущество перед карбюратором состоит в экономии топлива, экологической чистоте и относительной стабильности и надежности параметров. А вот в приёмистости двигателя одноточечный впрыск проигрывает. Еще один недостаток: при использовании одноточечного впрыска, как и при использовании карбюратора до 30% бензина оседает на стенках коллектора.

Системы одноточечного впрыска, безусловно, являлись шагом вперед по сравнению с карбюраторными системами питания, но уже не удовлетворяют современным требованиям.

Более совершенными являются системы многоточечного впрыска , в которых подача топлива к каждому цилиндру осуществляется индивидуально. Распределенный впрыск мощнее, экономичнее и сложнее. Применение такого впрыска увеличивает мощность двигателя примерно на 7-10 процентов. Основные преимущества распределенного впрыска:

  • возможность автоматической настройки на разных оборотах и соответственно улучшение наполнения цилиндров, в итоге при той же максимальной мощности автомобиль разгоняется гораздо быстрее;
  • бензин впрыскивается вблизи впускного клапана, что существенно снижает потери на оседание во впускном коллекторе и позволяет осуществлять более точную регулировку подачи топлива.

Более совершенными являются системы многоточечного впрыска, в которых подача топлива к каждому цилиндру осуществляется индивидуально. Распределенный впрыск мощнее, экономичнее и сложнее. Применение такого впрыска увеличивает мощность двигателя примерно на 7-10 процентов. Основные преимущества распределенного впрыска:

  • возможность автоматической настройки на разных оборотах и соответственно улучшение наполнения цилиндров, в итоге при той же максимальной мощности автомобиль разгоняется гораздо быстрее;
  • бензин впрыскивается вблизи впускного клапана, что существенно снижает потери на оседание во впускном коллекторе и позволяет осуществлять более точную регулировку подачи топлива.

А как раз главное несоответствие между ГОСТами, ныне действующими в России и Украине, и евростандартами- повышенное содержание серы, ароматических углеводородов и бензола. Например, российско-украинский стандарт допускает наличие 500 мг серы в 1 кг топлива, тогда как «Евро-3»- 150 мг, «Евро-4»- лишь 50 мг, а «Евро-5»- всего 10 мг. Сера и вода способны активизировать коррозионные процессы на поверхности деталей, а мусор является источником абразивного износа калиброванных отверстий форсунок и плунжерных пар насосов. В результате износа снижается рабочее давление насоса и ухудшается качество распыления бензина. Все это отражается на характеристиках двигателей и равномерности их работы.

Первой применила двигатель с непосредственным впрыском на серийном автомобиле компания Mitsubishi. Поэтому рассмотрим устройство и принципы действия непосредственного впрыска на примере двигателя GDI (Gasoline Direct Injection). Двигатель GDI может работать в режиме сгорания сверхобедненной топливовоздушной смеси: соотношение воздуха и топлива по массе до 30-40:1. Максимально возможное для традиционных инжекторных двигателей с распределенным впрыском соотношение равно 20-24:1 (стоит напомнить, что оптимальный, так называемый стехиометрический, состав — 14,7:1) — если избыток воздуха будет больше, переобедненная смесь просто не воспламенится. На двигателе GDI распыленное топливо находится в цилиндре в виде облака, сосредоточенного в районе свечи зажигания. Поэтому, хотя в целом смесь переобедненная, у свечи зажигания она близка к стехиометрическому составу и легко воспламеняется. В то же время, обедненная смесь в остальном объеме имеет намного меньшую склонность к детонации, чем стехиометрическая. Последнее обстоятельство позволяет повысить степень сжатия, а значит увеличить и мощность, и крутящий момент. За счет того, что при впрыскивании и испарении в цилиндр топлива, воздушный заряд охлаждается — несколько улучшается наполнение цилиндров, а также снова снижается вероятность возникновения детонации.

Основные конструктивные отличия GDI от обычного впрыска:

  • Топливный насос высокого давления (ТНВД). Механический насос (подобный ТНВД дизельного двигателя) развивает давление в 50 бар (у инжекторного двигателя электронасос в баке создает в магистрали давление около 3-3,5 бар).
  • Форсунки высокого давления с вихревыми распылителями создают форму топливного факела, в соответствии с режимом работы двигателя. На мощностном режиме работы впрыск происходит на режиме впуска и образуется конический топливовоздушный факел. На режиме работы на сверхбедных смесях впрыск происходит в конце такта сжатия и формируется компактный топливовоздушный факел, который вогнутое днище поршня направляет прямо к свече зажигания.
  • Поршень. В днище особой формы сделана выемка, при помощи которой топливо-воздушная смесь направляется в район свечи зажигания.
  • Впускные каналы. На двигателе GDI применены вертикальные впускные каналы, которые обеспечивают формирование в цилиндре т.н. «обратного вихря», направляя топливовоздушную смесь к свече и улучшая наполнение цилиндров воздухом (у обычного двигателя вихрь в цилиндре закручен в противоположную сторону).

Режимы работы двигателя GDI

Всего предусмотрено три режима работы двигателя:

  • Режим сгорания сверхбедной смеси (впрыск топлива на такте сжатия).
  • Мощностной режим (впрыск на такте впуска).
  • Двухстадийный режим (впрыск на тактах впуска и сжатия) (применяется на евромодификациях).

Режим сгорания сверхбедной смеси (впрыск топлива на такте сжатия). Этот режим используется при малых нагрузках: при спокойной городской езде и при движении за городом с постоянной скоростью (до 120 км/ч). Топливо впрыскивается компактным факелом в конце такта сжатия в направлении поршня, отражается от него, смешивается с воздухом и испаряется, направляясь в зону свечи зажигания. Хотя в основном объеме камеры сгорания смесь чрезвычайно обеднена, заряд в районе свечи достаточно обогащен, чтобы воспламениться от искры и поджечь остальную смесь. В результате двигатель устойчиво работает даже при общем соотношении воздуха и топлива в цилиндре 40:1.

Работа двигателя на сильнообедненной смеси поставила новую проблему — нейтрализацию отработавших газов. Дело в том, что при этом режиме основную их долю составляют оксиды азота, и поэтому обычный каталитический нейтрализатор становится малоэффективным. Для решения этой задачи была применена рециркуляция отработавших газов (EGR-Exhaust Gas Recirculation), которая резко снижает количество образующихся оксидов азота и установлен дополнительный NO-катализатор.

Система EGR «разбавляя» топливо-воздушную смесь отработавшими газами, снижает температуру горения в камере сгорания, тем самым «приглушая» активное образование вредных оксидов, в том числе NOx. Однако обеспечить полную и стабильную нейтрализацию NOx только за счет EGR невозможно, так как при увеличении нагрузки на двигатель количество перепускаемых ОГ должно быть уменьшено. Поэтому на двигатель с непосредственным впрыском был внедрен NO-катализатор.

Существует две разновидности катализаторов для уменьшения выбросов NOx — селективные (Selective Reduction Type) и накопительного типа (NOx Trap Type). Катализаторы накопительного типа более эффективны, но чрезвычайно чувствительны к высокосернистым топливам, чему менее подвержены селективные. В соответствии с этим, накопительные катализаторы устнавливаются на модели для стран с низким содержанием серы в бензине, и селективные — для остальных.

Мощностной режим (впрыск на такте впуска). Так называемый «режим однородного смесеобразования» используется при интенсивной городской езде, высокоскоростном загородном движении и обгонах. Топливо впрыскивается на такте впуска коническим факелом, перемешиваясь с воздухом и образуя однородную смесь, как в обычном двигателе с распределенным впрыском. Состав смеси — близок к стехиометрическому (14,7:1)

Двухстадийный режим (впрыск на тактах впуска и сжатия). Этот режим позволяет повысить момент двигателя в том случае, когда водитель, двигаясь на малых оборотах, резко нажимает педаль акселератора. Когда двигатель работает на малых оборотах, а в него вдруг подается обогащенная смесь, вероятность детонации возрастает. Поэтому впрыск осуществляется в два этапа. Небольшое количество топлива впрыскивается в цилиндр на такте впуска и охлаждает воздух в цилиндре. При этом цилиндр заполняется сверхбедной смесью (примерно 60:1), в которой детонационные процессы не происходят. Затем, в конце такта сжатия, подается компактная струя топлива, которая доводит соотношение воздуха и топлива в цилиндре до «богатого» 12:1.

Почему этот режим введен только для автомобилей для европейского рынка? Да потому что для Японии присущи невысокие скорости движения и постоянные пробки, а Европа- это протяженные автобаны и высокие скорости (а следовательно, высокие нагрузки на двигатель).

Компания Mitsubishi стала пионером в применении непосредственного впрыска топлива. На сегодняшний день аналогичную технологию используют Mercedes (CGI), BMW (HPI), Volkswagen (FSI, TFSI, TSI) и Toyota (JIS). Главный принцип работы этих систем питания аналогичен– подача бензина не во впускной тракт, а непосредственно в камеру сгорания и формирование послойного либо однородного смесеобразования в различных режимах работы мотора. Но подобные топливные системы имеют и различия, причем иногда довольно существенные. Основные из них – рабочее давление в топливной системе, расположение форсунок и их конструкция.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector