Впрыск топлива в двигатель: плюсы и минусы двигателей FSI, что это такое

Содержание

Впрыск – Автомобили – Коммерсантъ

&nbspВпрыск

       Продолжим рассказ о системах питания двигателя. В предыдущем номере журнала мы воздали последние почести старичку карбюратору по случаю его 100-летнего юбилея. Сейчас речь пойдет о гораздо более современных системах впрыска топлива, хотя лет им на самом деле не меньше, чем карбюратору.
       Для распыления топлива и приготовления топливо-воздушной смеси в любой системе питания используется перепад давления: в карбюраторе он образуется за счет создаваемого двигателем разрежения воздуха, в системах впрыска — за счет давления топлива, создаваемого высокопроизводительным бензонасосом. Разница, казалось бы, непринципиальная. Но перепад давления в системах впрыска почти на порядок выше. Это не только обеспечивает лучшую гомогенизацию и испарение топлива, но, самое главное, позволяет гораздо более точно, гибко и эффективно управлять процессом подачи топлива в двигатель.
       Идея подачи топлива в двигатель под давлением стара так же, как и сам двигатель внутреннего сгорания.
Первые опыты в этой области провели еще в конце прошлого века. Интересно, что прежде чем эти системы научились как следует «стоять на ногах», они уже начали осваивать воздушное пространство, ведь именно авиации они многим обязаны в своем становлении и развитии. Достаточно сказать, что аэроплан братьев Райт, первый полет которого состоялся в 1903 году, имел бензиновый двигатель, оснащенный механической системой впрыска.
       Конструкторы автомобильных двигателей тоже не чурались этой идеи. Первое экспериментальное механическое устройство впрыска топлива под давлением появилось на 4-тактном двигателе еще в 1894 году, т. е. годом раньше карбюратора Даймлера и Майбаха. Фирма Bosch начала эксперименты с механическими системами впрыска в 1912 году. Подобными разработками занимались и другие компании. Однако системы механического впрыска монтировались лишь на уникальных гоночных машинах, до серийного производства дело не доходило. Таким образом, на автомобилях того времени безраздельно господствовал карбюратор: он был несравненно проще в производстве, надежнее в эксплуатации и, самое главное, на порядок, а то и на два дешевле.

       Систему впрыска топлива для дизельных автомобильных двигателей фирма Bosch создала в 1927 году. Использовались топливные насосы высокого давления с механическим приводом от двигателя. В 1937 году эта идея была реализована в авиационных моторах, как дизельных, так и бензиновых. Позднее были созданы аналогичные устройства для гоночных автомобилей, а в 1954 году в Германии был представлен публике легковой автомобиль с бензиновым двигателем, оснащенным механической системой впрыска. Это был знаменитый Mercedes-Benz 300SL. Позже подобные системы появились на автомобилях BMW, Jaguar и других фирм.
       В самой автомобильной стране мира — США — первая система впрыска появилась в 1957 году на автомобилях Chevrolet. Это тоже была механическая система, созданная Рочестерским (Rochester) отделением корпорации General Motors. В этом же году фирма Bendix разработала первую систему впрыска с электронным управлением — Electrojector, а фирма Chrysler даже взялась было устанавливать ее на свои автомобили, но высокая стоимость ($400—500 по тем временам было дорого) быстро отпугнула потенциальных покупателей.
       Позже фирма Bosch приобрела лицензию на производство этой конструкции и все свои усилия направила на создание массовой, недорогой и надежной системы впрыска. Однако потребовалось еще 10 лет, чтобы такая система появилась. Это произошло в 1967 году, когда продаваемые в США автомобили Volkswagen стали оснащаться электронной системой впрыска ECGI, позднее получившей название D-Jetronic. Система прожила почти 10 лет, последними автомобилями, на которых она устанавливалась, были Volvo 164E и Mercedes 450 1975 года.
       Систем впрыска на сегодняшний день создано довольно много. Не будем городить сложную классификацию, для наших целей достаточно упомянуть, что впрыск топлива может осуществляться в различные точки двигателя — во впускной коллектор (центральный впрыск — Central-point Injection, иногда Throttle Body Injection), в предклапанное пространство каждого цилиндра (многоточечный впрыск — Multi-point Injection) или же непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра двигателя (непосредственный, или прямой впрыск — Direct Injection).
       Впрыскивать топливо можно как непрерывно (Continuous Injection), так и импульсно, отдельными порциями (Pulsed Injection). Управление впрыском может осуществляться электронным, механическим или комбинированным способами.
       Широко распространенный термин Electronic Fuel Injection (EFI) — электронный впрыск, строго говоря, сегодня ничего особенного не значит, поскольку большинство современных систем впрыска в той или иной степени использует электронные схемы управления. По традиции, этот термин обычно относят к системам импульсного впрыска.
       
       Перед тем как переходить к рассмотрению различных типов и конструкций систем впрыска следует сказать несколько слов, относящихся ко всем системам питания двигателей. Известно, что в зависимости от режима работы двигателя в каждый конкретный момент времени количество подаваемого в него топлива должно строго дозироваться. Для изменения режима работы меняется и количество подаваемого топлива. Кроме того, соответственно изменяются и такие параметры, как момент подачи топлива, время открытия и закрытия клапанов, угол опережения зажигания.

       При создании двигателя инженеры обкатывают его на стенде и на полигоне, подбирая сочетание оптимальных параметров для каждого режима работы. Работа длительная, кропотливая и дорогая. Полученные экспериментальные данные сводятся в электронную карту управления двигателем, которая заносится в память электронного блока (компьютера) и является индивидуальной для каждой модели двигателя. В простых системах компьютер управляет только впрыском топлива, в более сложных компьютеру поручено и управление всеми дополнительными параметрами. Такие электронные блоки называются системами комплексного управления двигателем. Кроме управления впрыском компьютер выбирает оптимальный момент зажигания, регулирует работу двигателя на холостом ходу, управляет давлением наддува и рециркуляцией отработавших газов, включает и отключает компрессор кондиционера и электрический вентилятор системы охлаждения, производит непрерывную самодиагностику и запись всех сбоев в работе системы в специальную область памяти и многое другое.
Обязанности современных электронных систем настолько обширны, что впору писать об этом отдельную статью. Здесь же мы попытаемся рассмотреть только те части системы управления двигателем, которые относятся к впрыску.
       
ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ВПРЫСК
       Основные отличия системы впрыска от карбюратора достаточно наглядны, если рассмотреть систему центрального впрыска, например, Bosch Mono-Jetronic, схема которой представлена на рис. 1.
       На впускном коллекторе на месте привычного карбюратора прямо над дроссельной заслонкой (отсюда Throttle Body Injection) расположена электромагнитная форсунка, или инжектор (5). На первый взгляд очень похоже на карбюратор. Да и функции те же, только выполняются по-другому. Форсунка представляет собой быстродействующий электромагнитный клапан с соплом, обеспечивающим высокоэффективное распыливание топлива, когда клапан находится в открытом состоянии. Для открытия клапана на него подается управляющее напряжение. Топливо к форсунке подводится под давлением около 1 кг/см кв.
через фильтр (3) электрическим насосом (2), расположенным в бензобаке 1. Распыленное топливо с потоком воздуха всасывается двигателем.
       Количество подаваемого топлива зависит от времени открытия клапана форсунки, дозирование осуществляется дискретно-временным (импульсным) способом. Время открытия клапана (приблизительно от 1 до 20 миллисекунд) определяется электронным блоком — компьютером (7), который сравнивает занесенные в его память экспериментальные данные об оптимальном режиме работы двигателя с информацией о его нагрузочном режиме в данный момент времени, поступающей от установленных на двигателе датчиков (6, 8, 9, 10, 11, 12).
       Частота срабатывания клапана форсунки кратна частоте вращения коленчатого вала двигателя. В более совершенных вариантах такой системы момент впрыска связан также и с фазами газораспределения, т. е. с моментами открытия впускных клапанов.
       Системы центрального впрыска, безусловно, являлись шагом вперед по сравнению с карбюраторными системами питания, но из-за своей простоты не лишены недостатков и уже не удовлетворяют современным требованиям. Основной изъян, как и у карбюратора, — неоднородное распределение смеси по цилиндрам и ее конденсация во впускном коллекторе.
       В Европе и Японии системы центрального впрыска получили распространение в основном на небольших автомобилях, что связано прежде всего с относительной дешевизной этих систем. Немаловажно и то, что под них легко адаптируются карбюраторные двигатели почти без конструктивных переделок или технологических изменений в производстве. А вот в США, где пик популярности систем центрального впрыска пришелся на конец 80-х — начало 90-х годов, их ставили на двигатели любого объема — вплоть до самых больших — 7,5 литровых.
       
МНОГОТОЧЕЧНЫЙ ВПРЫСК
       Более совершенными являются системы многоточечного впрыска, в которых подача топлива к каждому цилиндру осуществляется индивидуально. Устройство такой системы на примере L-Jetronic показано на рис. 2.
       Топливо из бензобака (1) насосом (2) через топливный фильтр 3 подается к общей распределительной магистрали, запитывающей электромагнитные форсунки (5). Давление топлива поддерживается постоянным, благодаря регулятору (4), который направляет излишки топлива обратно в бак. В каждый цилиндр двигателя топливо впрыскивается отдельной форсункой. Принцип дозирования количества топлива, как и во всех системах с электронным управлением, — временной. Клапаны форсунок (рис. 3) управляются электрически и открываются синхронно с работой коленчатого вала двигателя поодиночке или группами по 2 или 3 (т. н. последовательный впрыск — sequental fuel injection). Микропроцессор (компьютер), входящий в состав блока управления (7), обрабатывает поступающие от соответствующих датчиков данные о нагрузочном режиме двигателя, частоте вращения и положении коленчатого вала, положении дроссельной заслонки, температуре охлаждающей жидкости, количестве и температуре поступающего в двигатель воздуха… Эти данные в сопоставлении с заложенными в память блока управления экспериментальными регулировочными характеристиками используются процессором блока для определения длительности импульсов напряжения, подаваемых на клапаны форсунок.
В наиболее совершенных моделях систем этого типа определяется также и оптимальный момент впрыска.
       Основной датчик во всех системах впрыска — это устройство, измеряющее количество поступающего в двигатель воздуха, что позволяет судить о нагрузочном режиме двигателя. Измерять количество воздуха можно по-разному. В первой и самой простой системе Bosch D-Jetronic измерялось давление во впускном коллекторе, отсюда обозначение D (Druck по-немецки — давление). Это был косвенный метод, такой же, как в карбюраторе. В 1974 году появилась система L-Jetronic, в которой количество поступающего в двигатель воздуха определялось более точно — по углу отклонения шторки, или лопасти датчика воздушного потока (Luft — воздух). Самый точный метод измерений использован в системах LH-Jetronic (1984 год) и LH-Motronic (1987 год, Motronic по классификации Bosch обозначает систему управления впрыском, объединенную с системой управления зажиганием). Буква H в обозначении — от немецкого Heiss — горячий. Действительно, в термоанемометрах системы LH используется тонкий (70 мкм) платиновый проводник, нагретый до 1000C. Поток проходящего воздуха охлаждает проводник, по изменению его электрического сопротивления определяется количество проходящего воздуха. Преимущество: прямое измерение массы, а не объема воздуха, что позволяет отказаться от поправок на температуру и плотность воздуха, или высоту над уровнем моря.
       
НЕПРЕРЫВНЫЙ ВПРЫСК
       Описанные выше системы являются импульсными, впрыск топлива форсунками осуществляется дискретно, по командам блока управления. Можно сделать проще — подавать топливо из форсунок непрерывно, изменяя лишь его количество в зависимости от нагрузки на двигатель.
       В качестве примера современного устройства непрерывного впрыска можно привести систему К-Jetronic, созданную Bosch в 1973 году и годом позже примененную на Porsche 911T. Буква K в обозначении — от немецкого Kontinuerlich — непрерывный. Система с механическим (иногда его называют гидравлическим) управлением не лишена недостатков. Пожалуй, единственная причина появления механической системы в то время, когда на рынке давно и широко были представлены электронные, заключалась в ее низкой цене, сопоставимой со стоимостью карбюраторных систем питания.
       Работу К-Jetronic (рис. 4) можно описать следующим образом: поток воздуха, засасываемый двигателем, отклоняет напорный диск (6), который через рычаг воздействует на дозирующий плунжер (7), а тот, перемещаясь внутри цилиндра (8), изменяет площадь радиально расположенных дозирующих отверстий (9). Количество отверстий равно количеству цилиндров двигателя. В цилиндр (8) под давлением порядка 5—6 кг/см кв. подается топливо, нагнетаемое электрическим бензонасосом (2). Пройдя дозирующие отверстия (9), топливо по трубопроводам поступает к впрыскивающим форсункам (инжекторам), которые расположены прямо над впускными клапанами. Форсунки в этой системе (рис. 5) — это просто пружинные клапаны с распылителем на конце, которые открываются при определенном давлении. Топливо из форсунок поступает непрерывно, меняется лишь его количество, определяемое положением дозирующего плунжера (на самом деле все несколько сложнее, мы намеренно не описали еще несколько подсистем, но сути это не меняет). Чем выше нагрузка на двигатель, тем сильнее отклоняется напорный диск и тем выше поднимается дозирующий плунжер, увеличивая тем самым площадь отверстий (9), а значит, и подачу топлива к форсункам.
       В момент открытия впускного клапана поступившее топливо смешивается с воздухом и всасывается в цилиндр. Все остальное время, пока впускной клапан закрыт, в зоне над ним происходит накопление и испарение топлива. С технической точки зрения не очень изящно, но тем не менее К-Jetronic неплохо работает, доказательством чему являются миллионы изготовленных экземпляров данной системы и ее многочисленные модификации, выпущенные после 1973 года. Особой любовью такие системы пользовались у инженеров из Штутгарта — вплоть до недавнего времени впрыск топлива на автомобилях Mercedes был представлен почти исключительно системами K- и KE-Jetronic.
       KE-Jetronic является развитием системы К-Jetronic, но в отличие от последней, она снабжена электронным блоком и некоторыми другими дополнениями, сделавшими работу системы более точной и гибкой. Есть вариант KE-Jetronic с лямбда-сенсором. Есть и другие усовершенствования базовой системы: KE3-Jetronic и KE-Motronic, дополненные схемами управления зажиганием. Применяются они в основном на автомобилях Audi под названиями соответственно CIS-E III и CIS-Motronic.
       Стоит сказать, что созданные Bosch системы непрерывного впрыска используются исключительно на автомобилях европейских производителей — c 1989 года ни на одной машине японского или американского происхождения К-Jetronic или ее аналоги не устанавливались. Среди европейских пользователей — все ведущие фирмы: Audi, BMW, Ferrari, Lotus, Mercedes, Peugeot, Porsche, Renault, Rolls-Royce, Saab, Volvo и, конечно, Volkswagen. На 12-цилиндровых двигателях Ferrari (Testarossa) и Mercedes по две системы KE-Jetronic устанавливались параллельно, каждая обслуживала свою группу цилиндров.
       Отличительным внешним признаком системы непрерывного впрыска является отдельный блок, объединяющий в себе измеритель воздушного потока и дозирующее устройство. Этот блок, как правило, крепится между воздушным фильтром и впускным коллектором, с которым соединяется гибким рукавом. От дозирующего устройства к каждому (если впрыск многоточечный) инжектору подведен отдельный тонкий бензопровод. Встречаются, правда, и исключения: на многих двигателях Mercedes, а также на V-образных шестерках Peugeot, Renault и Volvo этот блок крепится прямо на впускном коллекторе и закрыт сверху воздушным фильтром — внешне похоже на обычный карбюратор. В любом случае электрические провода к инжекторам и единый массивный распределительный бензопровод, являющиеся отличительными признаками системы импульсного впрыска, естественно, отсутствуют.
       Для обогащения смеси в момент пуска холодного двигателя в системах многоточечного впрыска во впускной трубопровод раньше устанавливали еще одну, дополнительную форсунку, т. н. инжектор холодного пуска, управляемый термочувствительным переключателем. В последние годы от этого решения отказались, изменив при пуске режим работы стандартных инжекторов.
       
НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ВПРЫСК
       Перспективной разновидностью многоточечного впрыска являются системы непосредственного, или прямого впрыска топлива. От обычных конструкций они отличаются тем, что впрыск бензина происходит не во впускной коллектор, а непосредственно в камеру сгорания. Интересно, что первая в мире система впрыска для серийного бензинового двигателя (Mercedes-Benz 300SL, 1954 год) относилась именно к этой категории. Но там использовались топливные насосы высокого давления с механическим приводом от двигателя, что требовало высокой точности изготовления и тщательной регулировки. Стоимость таких систем и их обслуживания была весьма высока, да и Mercedes-Benz 300SL назвать серийным автомобилем можно лишь с большой натяжкой. Широкого применения они не нашли.
       Реализация на современном техническом уровне идеи прямого впрыска для бензиновых двигателей требует решения ряда конструктивных и технологических проблем, и осуществить ее в массовом производстве пока не удается, тем не менее идея считается весьма перспективной, разработки в этом направлении ведутся многими фирмами.
       На Tokyo Motor Show в конце 1993 года Toyota показала свой новый двигатель D-4 («Автопилот #1). Это 4-цилиндровый бензиновый двигатель с непосредственным впрыском топлива, работающий на переобедненной смеси. Степень сжатия 12,5. Топливо подается под давлением более 100 кг/см кв. Применены быстродействующие пьезоэлектрические инжекторы повышенной точности, которые фирма называет электронными. Момент впрыска регулируется в зависимости от нагрузки на двигатель: при малых и средних нагрузках впрыск происходит позднее, при больших — раньше. Для управления турбуленцией потока в цилиндре применен специальный клапан (swirl control valve) в воздушном впускном патрубке, открывающийся при больших нагрузках.
       Работа над двигателем продолжается, по окончании его доводки конструкторы надеются добиться 20% экономии топлива. Массовое внедрение двигателей с непосредственным впрыском фирмы Toyota ожидают не ранее 2005—2010 годов.
       
ЗАЧЕМ ОНИ ПОНАДОБИЛИСЬ
       А теперь наконец попробуем разобраться, почему собственно системы впрыска получили такое распространение и в чем их преимущество перед теми же карбюраторами?
       Может показаться, что ответ лежит на поверхности — системы впрыска позволяют увеличить мощность, улучшить динамику, двигатель становится более экономичным. Действительно, вначале целью внедрения таких систем на серийных автомобилях было прежде всего улучшение ездовых качеств. Однако обвальное распространение впрыска топлива на современных автомобилях обусловлено прежде всего не техническими, а экологическими соображениями.
       Как известно, при сгорании бензина в двигателе в атмосферу выбрасывается множество вредных для человека и окружающей среды веществ и соединений. Регламентируется пока (к счастью для автопроизводителей и к несчастью для всех остальных) выброс только трех компонентов выхлопа: окиси углерода (CO), углеводородов (НС) и окислов азота (NOx). Снизить их содержание можно совершенствованием двигателя, оптимизацией процесса сгорания топлива, а также установкой в системе выпуска специальных трехкомпонентных (по числу регламентируемых компонентов выхлопа) каталитических нейтрализаторов отработавших газов. Без них выполнить современные, а тем более планируемые в недалеком будущем нормы по токсичности выхлопа невозможно. А применение катализатора обязательно влечет за собой комплектацию автомобиля системой впрыска топлива.
       Массовое внедрение каталитических устройств в системе выпуска отработавших газов и, соответственно, систем впрыска топлива началось в США, где нормы на чистоту выхлопа становились более жесткими, чем в Европе. Уже с 1980 года европейские производители автомобилей были вынуждены поставлять свою продукцию в США с системами впрыска, в то время как на местные рынки по-прежнему шли автомобили с карбюраторными системами питания.
       Разработанные к середине 80-х годов трехкомпонентные катализаторы предназначались для нейтрализации продуктов, образующихся при сжигании в двигателе т. н. нормальной топливо-воздушной смеси (весовое соотношение бензин/воздух 1/14,7). Любое отклонение состава смеси от указанного приводило к падению эффективности работы катализатора и увеличению токсичности выхлопа.
       Поддержание нужного состава смеси на различных режимах работы двигателя при наличии массы возмущающих факторов возлагалось на систему впрыска. Для карбюраторов, даже оснащенных электронным управлением, это была совершенно непосильная задача. Да и упрощенные системы впрыска, например, К-Jetronic или KE-модификация тоже не могли решить ее полностью.
       Выход был найден следующий. В систему впрыска ввели обратную связь — в выпускную систему, непосредственно перед катализатором, поставили датчик содержания кислорода в выхлопных газах, т. н. лямбда-сенсор. По сигналам этого датчика компьютер системы управления регулировал подачу топлива в двигатель, точно выдерживая нужный состав смеси.
       Трехкомпонентный катализатор в сочетании со снабженной лямбда-сенсором системой впрыска работал весьма эффективно — с точки зрения экологов. Но для конструкторов автомобильных двигателей такая схема обернулась серьезной проблемой — дело в том, что максимальная экономичность двигателя достигается при работе на обедненной или даже переобедненной смеси (отношение бензин/воздух 1/25), и конструкторами уже была проделана немалая работа по созданию именно таких двигателей. Однако на обедненных смесях катализатор работает плохо.
       За чистоту выхлопа, достигнутую в результате внедрения катализаторов, пока приходится расплачиваться некоторым увеличением расхода топлива по сравнению с результатами, которых удалось добиться к середине 80-х годов на двигателях без катализаторов. Но увеличение расхода топлива приводит к увеличению общего количества выбросов в атмосферу, пусть даже и более чистых. Круг замыкается. Решение — за экологами, экономистами и политиками.
       Тенденция работать на переобедненных смесях, по-видимому, сохранится. Потребуются, конечно, новые катализаторы, способные работать с такими смесями, а сокращение расхода топлива будет достигаться за счет дальнейшего совершенствования и усложнения систем управления двигателем: в конце концов принцип «Максимально достижимой технологии» — это получение наилучших результатов вне зависимости от сложности и стоимости технических решений.
       Приверженность переобедненным смесям демонстрируют японские конструкторы. Первый двигатель такого типа Toyota выпустила на рынок в 1984 году. Соотношение бензин/воздух 1/25, многоточечный впрыск, мощная система зажигания, 2 впускных клапана/цилиндр, в системе управления двигателем — дополнительный датчик состава смеси или давления в камере сгорания. Экономия топлива 8—10%.
       Похожие двигатели в 1991 году выпустили Mitsubishi и Honda, в 1994 году о завершении аналогичной разработки объявил Nissan. Одна из проблем в таких конструкциях — необходимость повышения турбуленции, или завихрения топливо-воздушной смеси в камере сгорания. Завихрение может происходить по-разному — swirl или tumble — как в стиральных машинах с вертикально или горизонтально расположенной осью барабана. В двигателях Toyota и Nissan для завихрения смеси в одном из двух воздушных впускных патрубков каждого цилиндра применен специальный клапан — swirl control valve. Honda для этих целей использует различающееся на 1 мм по высоте приоткрытие впускных клапанов каждого цилиндра, Mitsubishi — особую конфигурацию впускных патрубков в сочетании с формой днища поршня.
       Пока все созданные двигатели имеют относительно небольшой (до 2,0 литра) объем, который можно будет увеличить лишь после создания катализаторов, хорошо работающих с переобедненными смесями. Определенный прогресс в этом направлении уже достигнут. Toyota, кроме того, небезуспешно экспериментирует с системой из двух датчиков кислорода в выпускной системе, один из которых установлен до катализатора, а второй после. Исследуется метод электроподогрева катализатора для улучшения его работы при пуске холодного двигателя. FIAT предлагает использование двух каталитических нейтрализаторов, один из которых установлен близко к выпускному коллектору и способен работать при более высокой температуре.
       
ВМЕСТО ЗАКЛЮЧЕНИЯ
       Многие до сих пор настороженно относятся к автомобилям, оснащенным системами впрыска топлива. Напрасно. Во-первых, карбюраторные двигатели все равно постепенно отходят в прошлое и волей-неволей к впрыску придется привыкать. Во-вторых, с точки зрения эксплуатации системы впрыска гораздо надежнее карбюраторов, требующих постоянной чистки и регулировки. О выигрыше с точки зрения ходовых качеств автомобиля можно не говорить. И о зимнем запуске двигателя тоже. И о многом другом. Но, конечно, неприятности тоже случаются.
       В первую очередь, заправка этилированным бензином. Его продажа в Москве запрещена, но кто не попадал в ситуацию, когда заправляться приходится за городом? А в других городах? Одной заправки этилированным бензином с гарантией хватает на то, чтобы вывести из строя катализатор. Можно, конечно, не думать об окружающей среде, но от содержащегося в этилированном бензине тетраэтилсвинца страдает не только катализатор — из строя выходит и датчик кислорода, лямбда-сенсор. Это уже хуже, поскольку нарушается управление двигателем. А это потеря мощности и другие прелести.
       Бывают и курьезные случаи. Один из наших коллег за городом оборвал глушитель. Где-то в самой передней части. Грохочет машина, естественно, жутко. И не едет совсем. Сначала думал, что дело в психологии — не хотелось сильно шуметь. Превозмог себя, нажал на газ как следует — все равно не едет, вернее едет, но плохо. Потом только в гараже разобрался — глушитель оборван перед самым цилиндром с катализатором, датчик кислорода торчит наружу. Естественно, сигнализирует, что кислорода много. Умный компьютер понял — подаваемая в двигатель смесь слишком бедная. И обогатил ее до отказа. С соответствующей потерей мощности двигателя.
       Другой пример — добыл себе человек Land Rover. Летом все было нормально, но как только чуть похолодало, начались проблемы. Когда разобрались, выяснилось, что человек из экономических соображений немного схитрил — купил машину по случаю, в исполнении для жарких стран. Естественно, компьютер был запрограммирован на совершенно другой температурный диапазон. Пришлось ставить новый. Этим и закончилась экономия.
       Достаточно распространенное явление в отечественных условиях — загрязнение форсунок инжекторов. От плохого бензина. Проявляется это в повышенной шумности холостого хода, провале или неуверенном наборе скорости при резком нажатии на педаль газа, увеличении расхода топлива, грязном выхлопе. Чаще происходит в небольших автомобилях с тесным подкапотным пространством при коротких поездках по городу с длительными остановками между ними: в неработающем горячем двигателе оставшиеся в соплах форсунок капли топлива испаряются, оставляя осадок, постепенно забивающий тонкий (около 0,05 мм) кольцевой канал (рис. 6). Профилактика — использование высокосортного топлива с хорошими моющими характеристиками. Проверка — только на стенде. Лечение — моющие добавки к бензину, причем использовать рекомендуется только те из них, которые специально предназначены для чистки инжекторов — добавки для карбюраторных двигателей не годятся.
       И здесь мы переходим к важному вопросу. В целом системы впрыска устроены логичнее и даже проще карбюраторов. Но уровень их технического исполнения таков, что найти неисправность без специального диагностического оборудования сложно, а уж отремонтировать — тем более. И вряд ли здесь поможет умелец в робе с продранными локтями, который регулирует карбюраторы на улице. И хотя ломаются системы впрыска крайне редко, ищите хорошую станцию заранее.
       
       Сергей Газетин, Михаил Васильев
       

Бензиновый двигатель с непосредственным впрыском топлива: устройство и особенности

Система непосредственного впрыска топлива в бензиновых двигателях на сегодняшний день представляет собой наиболее совершенное и современное  решение. Главной особенностью непосредственного впрыска можно считать то, что горючее подается в цилиндры напрямую.

По этой причине данную систему также часто называют прямым впрыском топлива. В этой статье мы рассмотрим, как работает двигатель с непосредственным впрыском топлива, а также какие преимущества и недостатки имеет такая схема.

Содержание статьи

Прямой впрыск топлива: устройство системы непосредственного впрыска

Как уже было сказано выше, горючее в подобных системах питания подается непосредственно в камеру сгорания двигателя. Это значит, что форсунки распыляют бензин не во впускном коллекторе, после чего топливно-воздушная смесь поступает через впускной клапан в цилиндр, а впрыскивают топливо в камеру сгорания напрямую.

Первыми бензиновыми двигателями с непосредственным впрыском стали моторы GDI на моделях японской компании Mitsubishi. В дальнейшем схема получила широкое распространение, в результате чего сегодня ДВС с такой системой подачи топлива можно встретить в линейке многих известных автопроизводителей.

Например, концерн VAG представил ряд моделей Audi и Volkswagen с атмосферными и турбированными бензиновыми двигателям TFSI, FSI и TSI, которые получили непосредственный впрыск топлива. Также двигатели с прямым впрыском производит компания BMW, Ford, GM, Mercedes и многие другие.

Такое широкое распространение непосредственный впрыск топлива получил благодаря высокой экономичности системы (около 10-15% по сравнению с распределенным впрыском), а также более полноценному сгоранию рабочей смеси в цилиндрах и снижению уровня токсичности отработавших газов.

Система непосредственного впрыска: конструктивные особенности

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

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

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

РДТ (регулятор давления топлива) интегрирован в насос и отвечает за дозированную подачу топлива, что соответствует впрыску форсунки. Топливная рейка (топливная рампа) нужна для того, чтобы распределить горючее на форсунки. Также наличие данного элемента позволяет избежать скачков давления (пульсации) горючего в контуре.

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

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

Что касается инжекторной форсунки, элемент обеспечивает своевременную подачу  и  распыл топлива в камере сгорания, чтобы создать необходимую топливно-воздушную смесь. Отметим, что описанные процессы протекают под управлением ЭСУД (электронная система управления двигателем). Система имеет группу различных датчиков, электронный блок управления, а также исполнительные устройства.

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

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

 Как работает система непосредственного впрыска топлива

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

Следует выделить послойное смесеобразование, стехиометрическое, а также гомогенное. Именно такое смесеобразование позволяет в конечном итоге максимально эффективно расходовать топливо. Смесь всегда получается качественной независимо от режима работы ДВС, бензин сгорает полноценно, двигатель становится более мощным, при этом одновременно снижается токсичность выхлопа.

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

За короткое время до того, как на свече появится искра, образуется топливно-воздушная смесь, в которой коэффициент избыточного воздуха составляет 1. 5-3. Далее смесь воспламеняется от искры, при этом вокруг зоны воспламенения сохраняется достаточно количество воздуха. Указанный воздух выполняет функцию температурного «изолятора».

Если же рассматривать гомогенное стехиометрическое смесеобразование, такой процесс происходит тогда, когда впускные заслонки открыты, при этом дроссельная заслонка также открыта на тот или иной угол (зависит от степени нажатия на педаль акселератора).

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

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

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

Что в итоге

Как видно, прямой впрыск позволяет добиться не только экономии топлива, но и хорошей отдачи от двигателя как в режимах низких и средних, так и высоких нагрузок. Другими словами, наличие непосредственного впрыска означает, что оптимальный состав смеси будет поддерживаться на всех режимах работы ДВС.

Что касается недостатков, к минусам прямого впрыска можно отнести разве что повышенную сложность  во время ремонта и цену запчастей, а также высокую чувствительность системы к качеству горючего и состоянию фильтров топлива и воздуха.

Читайте также

Двигатели ЗМЗ-4052, -4062, -409.10 и УМЗ-4218.10

А. Дмитриевский

На двигателях отечественных грузопассажирских автомобилей и малых грузовиков применяются как карбюраторы, так и распределённый впрыск бензина. Карбюраторные системы питания были описаны в предыдущих номерах нашего журнала (часть 1, часть 2, часть 3). Рассмотрим теперь системы с распределённым впрыском бензина на впускной клапан.

Принципиальная система распределённого впрыска бензина приведена на рис. 1. Данные системы питания используются, в частности, на двигателях ЗМЗ-4052 и -409.10, устанавливаемых на «Газель» и УАЗ-315195, -3159, -3160, -3162 и ряд их модификаций. Рабочий объём двигателя 409.10 2,69 л. По ГОСТ 14846–81 мощность 105 кВт при 4 400 мин–1, максимальный крутящий момент 230 Нм при 3 900 мин–1, удельный расход топлива 265 г/кВт·ч (соответственно показатели нетто для автомобилей УАЗ – 94,1 кВт и 217 Нм при 2 500 мин–1).

Другие модификации двигателей: ЗМЗ-4062 с рабочим объёмом 2,3 л и ЗМЗ-4052 с рабочим объёмом 2,46 л за счёт повышенной частоты вращения имеют более высокие значения номинальной мощности соответственно 110,3 и 118,8 кВт при 5 200 мин–1. Максимальный крутящий момент этих моделей вследствие меньшего рабочего объёма цилиндров ниже, чем у двигателя ЗМЗ-409.10 – соответственно 206 и 210,9 Нм при 4 000–4 200 мин–1, а минимальный удельный расход топлива 252 и 265 г/кВт·ч.

По сравнению с карбюраторной системой питания у двигателей с распределённым впрыском бензина литровая мощность повышается на 36% при равной степени сжатия (9,3–9,5) и на 50% при сравнении с двигателем со степенью сжатия 8,0, эксплуатационный расход топлива снижается в среднем на 10%. Но, что самое главное, в сочетании с применением трёхкомпонентного каталитического нейтрализатора, обеспечивается существенное снижение токсичности отработавших газов (на 95% и более).

Повышение мощности достигается в основном за счёт использования инерционного наддува путём установки длинных патрубков (похожих на бараньи рога), идущих от общего ресивера к каждому цилиндру. Патрубки должны быть равной длины для достижения практически одинакового наполнение каждого цилиндра и, соответственно, равного состава смеси. В начале хода сжатия, когда впускные клапана ещё открыты, при высокой частоте вращения за счёт инерции потока воздуха происходит дозарядка цилиндра (на 5–10%) с соответствующим повышением мощности. Однако при низких и средних частотах вращения происходит обратный выброс смеси из цилиндра во впускной трубопровод. В этих зонах снижается крутящий момент, что крайне нежелательно особенно для двигателей грузовых и грузопассажирских машин. Для устранения этого недостатка в современных двигателях легковых автомобилей для повышения мощностных показателей на всех скоростных режимах применяются системы впуска с переменными фазами газораспределения и изменяемой длиной каналов. Однако это усложняет конструкцию и для отечественных двигателей массового производства пока не применяется.

Для УАЗ использовались также двигатели Ульяновского моторного завода (УМЗ) с распределённым впрыском бензина – УМЗ-4218. 10 (номинальная мощность 61,8 кВт, крутящий момент 189 Нм при 2 200–2 500 мин–1 на бензине А-76). По сравнению с карбюраторными двигателями с рабочим объёмом 2,445 л (УМЗ-4178.10 – 55,9 кВт, а ЗМЗ-4021 – 54,4 кВт и крутящий момент 159,8 Нм при 2 200– 2 500 и 155 Нм при 2 400–2 800 мин–1) за счёт применения впрыска и инерционного наддува мощность повышается на 10–14%, а крутящий момент на 18–22%.

Топливоподающая аппаратура.

У двигателей с распределённым впрыском бензина его подача осуществляется электробензонасосом (рис. 2,а), подсоединённым к электрической цепи автомобиля через электромагнитное реле. Насосная часть бензонасоса находится в общем корпусе с электродвигателем, омываемом топливом. Производительность нового насоса в 3–4 раза превышает расход топлива при максимальной мощности, чтобы обеспечить подачу необходимого количества топлива при износе его деталей. У двигателей ЗМЗ применён насос с уплотнением цилиндрическими роликами (рис. 2,б). От насоса топливо через фильтр тонкой очистки подаётся в коллектор (рампу). В конце рампы расположен регулятор давления впрыска топлива, поддерживающий заданный перепад давления между рампой и впускным трубопроводом независимо от разрежения в нём. Для этого диафрагменный механизм регулятора соединен с задроссельным пространством. В системах распределённого впрыска давление впрыска задаётся в пределах 300–400, а иногда и 600 кПа. В двигателях ЗМЗ и УАЗ давление равно 3 бара (300 кПа). Избыточное топливо из регулятора давления возвращается в топливный бак. Особенностью системы питания автомобилей УАЗ является наличие двух баков (рис. 3). Перекачка бензина из второго бака в первый осуществляется эжекционным насосом.

Рампа устанавливается непосредственно на электромагнитных форсунках. Уплотнение обеспечивается кольцами из бензостойкой резины. В форсунке (рис. 4) на входе расположен фильтр с малой грязеёмкостью только для улавливания случайных частиц, попавших в систему после фильтра тонкой очистки. Статическая производительность форсунки 150 г/мин, динамическая активность 3,23 ±0,19 мг/цикл. Активное сопротивление обмотки 15,9 В. В современных системах с распределённым впрыском регулирование количества впрыскиваемого бензина осуществляется изменением времени открытия клапана (от 5 до 25 мс). Ход клапана форсунки остается постоянным (у двигателей ЗМЗ 0,16 мм). Угол факела топлива выбирается в зависимости от расположения форсунки и формы впускного канала. Основная часть топлива должна попадать на впускной клапан. При установке форсунки во впускной трубе угол факела меньше, при установке в головке блока угол больше. При двух впускных клапанах в каждом цилиндре факел топлива направлен на перемычку между клапанами (двигатели ЗМЗ).

Управление топливоподачей, зажиганием и антитоксичными устройствами осуществляется электронными блоками (контроллерами) «Микас» с микропроцессорным (МП) 8-разрядным управлением или на старых моделях «Автрон» с 16-разрядным управлением. Блоки располагаются в салоне автомобиля, где поддерживается более стабильная температура, чем в подкапотном пространстве.

Расположение датчиков положений коленчатого и распределительных валов двигателя ЗМЗ-406 дано на рис.5. Угловое положение коленчатого вала и его частота вращения фиксируется индуктивным датчиком, представляющим электромагнитную катушку с магнитным сердечником. Сопротивление обмотки датчика находится в пределах 880-900 Ом. Датчик установлен в зоне вращения зубчатого диска на переднем конце коленчатого вала. Зазор между датчиком и зубчатым диском, установленным на переднем конце коленчатого вала должен находиться в пределах 0,5–1,0 мм. Фазирование впрыска (впрыск должен начинаться при закрытом впускном клапане) у двигателей ЗМЗ осуществляется датчиком BOSCH или ДФ-1 (ОАО «Пегас»), установленным у распределительного вала, а у двигателей УМЗ на крышке шестерён распределительного вала. Величина воздушного зазора 0,1–1,9 мм.

Рис. 5. Схема расположения датчиков положений коленчатого и распределительного валов двигателей ЗМЗ-406: 1, 5, 20, 35, 50, 58 – условные номера зубьев диска синхронизации

Расход воздуха в системах впрыска автомобилей ГАЗ и УАЗ определяется термоанемометрическими датчиками 0280212014 BOSCH, ДМРВ-М и ДВРВ-П ОАО «Арзамасского приборостроительного завода» (АПЗ). Преимуществом датчиков АПЗ от датчиков BOSCH является защита от кондуктивных помех, от коротких замыканий, от переплюсовки питания, высокая стабильность выходной характеристики. В основном используются два типа датчиков: нитевые и плёночные. У нитевого датчика нагреваются тонкие (70 мкм) платиновые нити (рис.6,а). Схема управления датчика обеспечивает постоянную температуру нити (обычно 150°С). В зависимости от расхода воздуха изменяется напряжение на контактах нити, так чтобы температура нити оставалась постоянной. При этом соответственно изменяется сила тока, по величине которого устанавливается расход топлива. Датчик выбирается так, чтобы в зоне рабочих расходов воздуха его характеристика была близка к линейной. Для самоочищения платиновой нити при выключении зажигания она кратковременно нагревается примерно до 1 000°С.

Плёночные датчики имеют меньшую себестоимость, но при засорении требуют замены элемента. Для снижения степени засоренности через чувствительный элемент проходит только небольшая часть воздушного потока (рис. 6,б). Особенностью датчика ДМРВ-П является выполнение чувствительного элемента на основе тонких резисторных плёнок. Питание 10,8–16 В, диапазон измерения 8–480 кг/ч, рабочая температура от –45 до +110°С, выходной сигнал 0,1–5 В.

Регулирование мощности двигателей осуществляется воздухоподающими модулями 40621148100 (АПЗ) и 406.1148090-10 (ОАО «Пегас»). Датчик положения дроссельной заслонки устанавливается обычно на её оси. Он позволяет фиксировать режим принудительного холостого хода (полное закрытие дроссельной заслонки). При повышенной частоте вращения коленчатого вала отключается подача топлива форсунками. В зоне полного открытия дроссельной заслонки электронный блок переводит регулировку топливоподачи на режим близкий к мощностному составу. Датчик представляет собой потенциометр с выходным напряжением 0,26–0,68 В при расходе воздуха 4±1 кг/ч (закрытая заслонка) и 3,97–4,69 В при расходе воздуха не менее 425 кг/ч.

Для поддержания оптимальных частот вращения коленчатого вала и состава смеси на режимах холостого хода используется регулятор добавочного воздуха (рис. 7), подключенный в обход дроссельной заслонки: 0-280 140 545 BOSCH или РХХ-60 (максимальный расход воздуха 65±5 м3/ч) и 0-280 140 553 BOSCH РХХ-50 (максимальный расход воздуха 55±5 м3/ч). На режимах пуска и прогрева увеличивается подача воздуха через регулятор, обогащается смесь и задаются повышенные частоты вращения коленчатого вала для быстрого прогрева двигателя и нейтрализатора. После прогрева двигателя с целью снижения выброса токсичных веществ и расхода топлива поддерживается заданная минимальная частота вращения холостого хода независимо от дополнительных нагрузок на двигатель (на освещение, привод кондиционера и др.).

При заправке бензином с низким фактическим октановым числом для предотвращения работы с интенсивной детонацией у двигателей ЗМЗ у четвёртого цилиндра, а у двигателей УМЗ между вторым и третьим цилиндрами установлен пьезоэлектрический датчик детонации, поддерживающий углы опережения зажигания на пределе детонации.

Прямой впрыск топлива — Троицкий вариант — Наука

Прямой впрыск — это тот, в котором инжектор расположен на стенке цилиндра, и топливо подается напрямую в камеру сгорания. Как это работает? Впрыском называют систему подачи топлива, которая транспортирует его в двигатель внутреннего сгорания. Этот механизм работает через инжектор, который, в случае электронной системы, управляется блоком управления ECU. Электронная система регулирует момент зажигания. Аббревиатура ECU обозначает “блок управления двигателем”. С 1980-х годов в крупном производстве система впрыска постепенно вытеснила использование карбюратора. В мотоциклах он стал широко распространен в 1990-х годах. Эта система подачи также бывает разной, в зависимости от управления, от положения инжектора и от количества точек, в которых начинается подача топлива.

Каждый водитель должен следить за состоянием своего автомобиля и его деталей. А также своевременно проходить техосмотр и оформлять страховку на авто. Страховку ОСАГО в Рязани можно купить через сайт страховой компании, не выходя из дома. На сайте есть калькулятор ОСАГО онлайн в Рязани, который поможет рассчитать стоимость полиса за несколько минут.

В случае неисправности, будет полезно знать, как работает прямой впрыск. Прежде всего, необходимо знать, что инжектор является основным компонентом. Он присутствует в двигателях внутреннего сгорания, и его задача — производить впрыск топлива. ЭБУ (блок управления двигателем) представляет собой устройство, обеспечивающее электронно-цифровое управление смесью и сгоранием.

Как уже упоминалось, в зависимости от типа управления количеством топлива, впрыск может быть механическим и электронным, регулирование происходит через устройство ECU.

В зависимости от количества точек, в которых генерируется впрыск, различают разные системы впрыска:

  • SPI (одна точка), включает использование одного инжектора или группы, но все они размещены в единственной точке, питающей все цилиндры двигателя
  • MPI (многоточечный), каждый цилиндр снабжен собственным инжектором

Одним из основных преимуществ ECU является обеспечение возможности управления количеством топлива, которое может впрыскиваться для любой заданной частоты вращения двигателя. Это позволяет в некоторых современных моделях переназначать различные типы подачи и крутящий момент. Некоторые крупные производители автомобилей выпускают модели автомобилей, которые позволяют выбирать разные типы ECU, чтобы каждый водитель мог выбрать предпочтительный тип доставки топлива.

В целом, различают 2 типа доставки, а именно: прямой и непрямой. Чтобы понять работу двигателя с прямым впрыском, необходимо сделать несколько кратких ссылок на непрямой впрыск. Двигатель с непрямым впрыском оснащен инжекторами, которые распыляют топливо не в камеру, где оно горит, а внутри камеры предварительного нагрева. Камеру нагревают «свечи накаливания». Они, в отличие от классических свечей зажигания, всегда включены, генерируя энергию в виде постоянной искры.

Дизельный двигатель с прямым впрыском зародился в 1920-х годах и поднялся на вершину благодаря компании Fiat, которая использовала его для производства Fiat Croma TD ID.

В двигателе с прямым впрыском топливо буквально выбрасывается в камеру сгорания напрямую, без прохода в переднюю камеру. Давление впрыска начинается с 500 бар. КПД двигателя с прямым впрыском обусловлено меньшими тепловыми потерями, поскольку топливо остается в цилиндре и не испаряется на стенках впускных каналов, и, следовательно, увеличивается объемная эффективность. Преимущества этого типа питания также гарантируют лучшую производительность и меньший расход топлива.

Как работает система впрыска топлива?

Как работает система впрыска топлива?
 
C годами, системы подачи топлива, которые используются в современных автомобилях, претерпели значительные изменения для того, чтобы соответствовать стандартам топливной и эмиссионной эффективности. Subaru Justy 1990 г. была последним автомобилем с карбюратором, проданным на территории США, все последующие модельные ряды Justy имели систему впрыска топлива. Однако системы впрыска топлива существовали с 1950-х, а системы электронного впрыска топлива широко использовались в европейских автомобилях с 1980-х. Сейчас все автомобили, продающиеся в США, имеют системы впрыска топлива.
 
В этой статье мы узнаем о том, как топливо попадает в цилиндр двигателя, а также, что означают такие термины, как «впрыск топлива во впускной тракт» и «впрыск топлива в корпусе дроссельных заслонок».
 
Отказ от карбюраторов
 
В течение долгого времени, карбюратор был устройством подачи топлива в двигатели внутреннего сгорания. Он до сих пор используется в таких устройствах, как газонокосилки и бензопилы. Однако с развитием автомобилей, конструкция карбюраторов становилась все сложнее в попытке соответствовать всем техническим требованиям. Например, для того, чтобы справиться с некоторыми задачами, карбюраторы имели пять различных узлов:
 
Главная дозирующая система — Обеспечивает подачу топлива, достаточного при движении автомобиля со средними скоростями
Система холостого хода — Обеспечивает подачу топлива, необходимого для работы двигателя на низких оборотах
Ускорительный насос — Обеспечивает впрыск дополнительного топлива при нажатии на педаль газа для предотвращения остановки двигателя и перебоев в его работе при разгоне автомобиля
Система обогащения смеси — Обеспечивает подачу дополнительного топлива при движении автомобиля в гору или использовании прицепа
Воздушная заслонка — Обеспечивает подачу дополнительного топлива для запуска холодного двигателя
 
Для соответствия ужесточающимся требованиям к качеству выхлопных газов, стали применять каталитический конвертер. Для эффективной работы каталитического конвертера необходим тщательный контроль состава топливно-воздушной смеси. Кислородные датчики отслеживают количество кислорода в выхлопе, и блок управления двигателем (ECU) использует данную информацию для корректировки состава топливно-воздушной смеси в реальном времени. Это называется регулирование с обратной связью — данный метод невозможно было применять при использовании карбюраторов. Время карбюраторов с электронным управлением было недолгим, после чего стали использоваться системы впрыска топлива, однако устройство электронных карбюраторов было намного сложнее механических.
 
Вначале, карбюраторы заменили на систему впрыска топлива в корпусе дроссельных заслонок (также известная как система одноточечного или центрального впрыска топлива), которая объединяла в себе клапаны инжектора с электрическим управлением и дроссельную заслонку. Такие системы стали простым решением для замены карбюраторов, при этом производителям автомобилей не пришлось значительно изменять конструкции двигателей.
 
Постепенно, с разработкой новых двигателей, система впрыска топлива в корпусе дроссельных заслонок была заменена на систему впрыска топлива во впускной тракт (также известную как точечный, многоточечный или последовательный  впрыск топлива). В этих системах для каждого цилиндра установлен свой инжектор, обычно расположенный таким образом, чтобы впрыск происходил непосредственно во впускной клапан. Такие системы обеспечивают более точный замер расхода топлива и являются более чувствительными.
 
Когда Вы нажимаете на педаль газа
 
Педаль газа Вашего автомобиля соединяется с дроссельной заслонкой — клапаном, который регулирует количество воздуха, поступающего в двигатель. Таким образом, педаль газа — это педаль подачи воздуха.

Когда Вы нажимаете на педаль газа, дроссельная заслонка открывается больше, подавая больше воздуха. Блок управления двигателем (ECU, компьютер, контролирующий все электронные компоненты двигателя) «видит», что дроссельная заслонка открылась, и увеличивает подачу топлива в связи с увеличением подачи воздуха. Необходимо увеличивать подачу топлива при открытии дроссельной заслонки; в противном случае, при нажатии на педаль газа может произойти задержка, т.к. воздух поступает в цилиндры без топлива.
 
Датчики отслеживают массу воздуха, поступающую в двигатель, а также количество кислорода в выхлопе. Блок управления двигателем использует данную информацию для точной регулировки подачи топлива, чтобы обеспечить необходимый состав топливно-воздушной смеси.
 
Инжектор
 
При подаче питания на инжектор, электромагнит перемещает плунжер, который открывает клапан, который распыляет топливо под давлением через небольшую форсунку. Форсунка предназначена для распыления топлива — чем мельче распыление, тем легче сгорает топливо.
 

Срабатывание инжектора
 
Количество топлива, подаваемого на двигатель, определяется временем, в течение которого форсунка остается открытой. Это называется длительность импульса и контролируется блоком управления двигателем.
Инжекторы устанавливаются на впускном коллекторе для распыления топлива непосредственно во впускные клапаны. Труба, которая называется топливная рампа, осуществляет подачу топлива на все инжекторы.
Для обеспечения подачи необходимого количества топлива, блок управления двигателем оснащен множеством датчиков. Давайте рассмотрим некоторые из них.

Датчики двигателя
 
Для обеспечения подачи необходимого количества топлива для всех условий езды, блок управления двигателем (ECU) оснащен множеством датчиков. Ниже представлены некоторые из них:
 
·        Датчик массового расхода воздуха — Передает на блок управления двигателем массу воздуха, поступающего в двигатель
·        Датчик(и) кислорода — Отслеживает количество кислорода в выхлопе для того, чтобы блок управления определил, насколько богатой или бедной является топливная смесь, и произвел необходимые корректировки
·        Датчик положения дроссельной заслонки — Отслеживает положение дроссельной заслонки (которое определяет количество воздуха, поступающего в двигатель) для того, чтобы блок управления произвел корректировку, понижая или повышая количество поступающего топлива
·        Датчик температуры охлаждающей жидкости — Позволяет блоку управления определить, что двигатель разогрелся до нужной рабочей температуры
·        Датчик напряжения — Отслеживает напряжение бортовой сети для того, чтобы блок управления мог увеличить скорость холостого хода при падении напряжения (что является показателем высокой электрической нагрузки)
·        Коллекторный датчик абсолютного давления — Отслеживает давления воздуха во впускном коллекторе
·        Количество поступающего в двигатель воздуха является хорошим показателем производимой мощности; чем больше воздуха поступает в двигатель, тем ниже давление в коллекторе, эти данные используются для определения производимой мощности.
·        Датчик скорости вращения коленчатого вала — Отслеживает число оборотов двигателя, что является одним из показателей для расчета длительности импульса
 
Существует два основных типа контроля многоточечных систем: Все инжекторы могут срабатывать одновременно, либо каждый срабатывает отдельно перед открытием соответствующего впускного клапана цилиндра (такой тип называется последовательный многоточечный впрыск топлива).
 
Преимущество последовательного впрыска топлива заключается в том, что если при езде происходят резкие изменения, то система более быстро реагирует на них, т.к. для изменения необходимо дождаться лишь пока не откроется следующий впускной клапан, вместо того, чтобы дожидаться начала следующего оборота двигателя.

Управление двигателем и Модули увеличения мощности
 
Алгоритмы, контролирующие двигатель, являются довольно сложными. Программное обеспечение должно позволять автомобилю соответствовать требованиям по выхлопу на каждые 100.000 км, требованиям Управления по охране окружающей среды, а также препятствовать раннему износу двигателя. Помимо этого, существует множество требований, которым необходимо соответствовать.
 
Блок управления двигателем использует формулу и большое количество поисковых таблиц для определения длительности импульса для заданных условий работы. Формула представляет собой ряд показателей, умноженных друг на друга. Большая часть показателей берется из поисковых таблиц. Давайте рассмотрим упрощенную формулу вычисления длительности импульса инжектора. В данном примере уравнение будет содержать всего три показателя, в то время как система управления может использовать несколько сотен или даже больше.
 
Длительность импульса = (Начальная длительность импульса) х (Показатель А) х (Показатель В)
 
Для вычисления длительности импульса, блок управления двигателем в первую очередь определяет длительность опорного импульса в поисковой таблице. Начальная длительность импульса представляет собой функцию частоты вращения двигателя (об/мин) и нагрузки (которая вычисляется по абсолютному давлению во впускном коллекторе). Допустим, что частота вращения двигателя составляет 2.000 об/мин при нагрузке 4. Нужное значение мы найдем на пересечении 2.000 и 4, что составляет 8 мс.
 об/минНагрузка
12345
1.00012345
2.000246810
3.0003691215
4.00048121620
 
В следующих примерах, A и B являются показателями, которые поступают с датчиков. Предположим, что A — это температура охлаждающей жидкости, а B — это уровень кислорода. Если температура охлаждающей жидкости равна 100, а уровень кислорода равен 3, то, исходя из данных таблицы, мы получаем, что Показатель А = 0,8, а Показатель В = 1,0.
 AПоказатель А
BПоказатель B
01,2
01,0
251,1
11,0
501,0
21,0
750,9
31,0
1000,8
40,75
 
Итак, теперь мы знаем, что начальная длительность импульса является функцией нагрузки и частоты вращения, и что длительность импульса = (начальная длительность импульса) x (Показатель A) x (Показатель B), общая длительность импульса в нашем примере равна:
 
8 x 0,8 x 1,0 = 6,4 мс
 
Исходя из этого примера, Вы теперь понимаете, как система управления совершает корректировки. Если показатель В — это уровень кислорода в выхлопе, в таблице указано, что значение показателя В соответствует (согласно данным конструкторов двигателя) повешенному содержанию кислорода в выхлопе; при этом блок управления двигателем сокращает подачу топлива.
 
Настоящие системы управления используют более 100 показателей, для каждого из которых имеется соответствующая таблица. Некоторые показатели меняются со временем с учетом поправки на изменения эффективности работы некоторых компонентов двигателя, например, каталитического конвертера. И, в зависимости от частоты вращения двигателя, блок управления двигателем выполняет данные вычисления более 100 раз в секунду.
 
Модули увеличения мощности
 
Далее логично будет перейти к модулям увеличения мощности. Теперь, когда мы немного разобрались в том, как работают алгоритмы управления, мы можем понять, что же делают производители модулей увеличения мощности для повышения мощности двигателя.
 
Модули увеличения мощности изготавливаются компаниями, работающими на послегарантийном рынке, и используются для повышения мощности двигателя. В блоке управления двигателем находится модуль, в котором хранятся все поисковые таблицы; модуль увеличения мощности заменяет его. Таблицы в модуле увеличения мощности содержат данные, которые позволяют увеличить подачу топлива в определенных условиях езды. Например, может подаваться больше топлива при полном дросселе на любых оборотах двигателя. Также может быть изменена установка момента зажигания (для этого также существуют таблицы). В связи с тем, что производители модулей увеличения мощности, в отличие от производителей автомобилей, не связаны такими обязательствами, как надежность, пробег и контроль выхлопа, они могут использовать более высокие значения в поисковых таблицах.
 
Для получения большей информации по системам впрыска топлива, рекомендуем ознакомиться с ссылками на следующей странице.

Источник:  https://auto.howstuffworks.com/fuel-injection.htm
 

 

Что такое впрыск топлива • CHIPTUNER.RU

Что такое «впрыск топлива»

Инжектор или впрыск (от английского inject – «впрыск») топлива – система дозированной подачи топлива в цилиндры двигателя. Существует много разновидностей впрыска – механический, моновпрыск, распределенный, непосредственный. Мы будем рассматривать только относительно современные электронные системы распределенной подачи топлива, на основе ЭСУД (электронной системы управления двигателем) рассчитывающей подачу топлива на основе сигналов установленных на двигателе датчиков. 

На рисунке схематично показан принцип многоточечного распределенного впрыска. Подача воздуха (2) регулируется дроссельной заслонкой (3) и перед разделением на 4 потока накапливается в ресивере (4). Ресивер необходим для правильного измерения массового расхода воздуха (т.к измеряется общий массовый расход (MAF) или давление в ресивере (MAP). Последний должен быть достаточного объема для исключения воздушного «голодания» цилиндров  при большом потреблении воздуха и сглаживания пульсаций на пуске. Форсунки (5) устанавливаются в канал в непосредственной близости от впускных клапанов. Распределенный или точечный (то есть, когда на каждый цилиндр работает своя форсунка) впрыск топлива делится на три типа:

Одновременный, когда за один оборот коленвала (360°) все 4 форсунки отрабатывают одновременно.

• Попарно-параллельный (попеременный синхронный двойной впрыск), когда за один форсунки отрабатывают парами (1 – 4 и 2 – 3) каждые 180° оборота коленвала. Т.е за один оборот каждая пара срабатывает 1 раз. Частный случай такой системы – Bosch MP7.0H. Отличие: пары форсунок 1 – 3 и 2 – 4.

• Фазированный или последовательный, когда за один рабочий цикл двигателя каждая форсунка отрабатывает по одному разу в соответствии с фазой впрыска через каждые 180° оборота коленвала. Порядок работы – классический 1 – 4‑3 – 2.

Суммарное время впрыска на одновременном и попарно-параллельном способе одинаково, на фазированном – в два раза выше, т.к за один цикл одновременного и попарно-параллельного впрыска форсунка включается два раза, а на фазированном один, поэтому время ее работы увеличено примерно в 2 раза.

I. Датчики

Итак, начнем с информации, необходимой ЭБУ (Электронному блоку управления) для управления впрыском и зажиганием, т.н «Определяющие параметры»

Положение коленвала Датчик положения коленвала (ДПКВ)
Частота вращения коленвала Датчик положения коленвала (ДПКВ)
Массовый расход воздуха Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ)
Температура охлаждающей жидкости Датчик температуры ОЖ (ДТОЖ)
Положение дроссельной заслонки Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ)
Напряжение питания бортовой сети автомобиля Электронный блок управления ДВС
Скорость движения автомобиля Датчик скорости (ДС)
Наличие детонации Датчик детонации (ДД)
Включение кондиционера  
Содержание О2 в отработанных газах Датчик кислорода (ДК)
Положение (фаза) распредвала Датчик фазы (ДФ)
Контроль вибрации двигателя Датчик неровной дороги (ДНД)


Для функционирования ЭСУД не обязательно наличие всех датчиков. Комплектации зависят от системы впрыска, от норм токсичности и пр. В программе управления есть флаги комплектации, которые информируют ПО о наличии или отсутствии каких-либо датчиков. В таблице серым выделены основные датчики, необходимые для работы (исключение составляют системы впрыска на «классику», где не используется датчик детонации). 

Датчик кислорода используется только в системах с катализатором под нормы токсичности Евро‑2 и Евро‑3 (в Евро‑3 используется два датчика кислорода (ДК) – до катализатора и после него). Датчик фазы нужен для более точного расчета времени впрыска в системах с фазированным впрыском.

ДПКВ служит для общей синхронизации системы, расчета оборотов двигателя и положения КВ 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.

ДМРВ 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.

ДТОЖ служит для определения коррекции топливоподачи и зажигания по температуре и управления электровентилятором (ВСО). При аварии датчика его показания игнорируются, температура берется из таблицы в зависимости от времени работы двигателя. Внимание! Сигнал ДТОЖ подается только на ЭБУ, для индикации на панели используется другой датчик.

ДПДЗ служит для расчета фактора нагрузки на двигатель и его изменения в зависимости от угла открытия ДЗ, оборотов двигателя и циклового наполнения.

Датчик детонации служит для контроля за детонацией. При обнаружении последней ЭБУ включает алгоритм гашения детонации, оперативно корректируя УОЗ. В первых ЭСУД применялся резонансный ДД, пришедший с системы GM. Сейчас повсеместно используются широкополосные ДД.

Напряжение бортовой сети автомобиля – по нему определяется степень коррекции работы электромагнитных клапанов форсунок и времени накопления в модуле зажигания (МЗ)

Датчик скорости автомобиля используется при расчетах блокировки/возобновления топливоподачи при движении. Этот сигнал так же подается на приборную панель для расчета пробега. 6000 сигналов с ДС примерно соответствуют 1 км. пробега автомобиля.

Датчик Фазы служит для точной синхронизации по времени впрыска в системах с фазированным (последовательным) впрыском. При аварии или отсутствие датчика система переходит на попарно – параллельную (групповую) систему подачи топлива.

Запрос на  включение кондиционера служит для информации ЭБУ о том, что необходимо подготовить двигатель к включению кондиционера (появлению нагрузки на двигатель) – изменить обороты ХХ и принцип регулирования ХХ.

Датчик неровной дороги (раньше применялся довольно редко, сейчас все чаще, в связи с вводом норм токсичности Евро‑3) cлужит для оценки уровня вибраций автомобиля при детектировании пропусков воспламенения, с его помощью оценивается правильность работы зажигания (cлужит для оценки уровня вибраций автомобиля. Это необходимо для правильной работы системы детектирования пропусков воспламенения, чтобы определить причину неравномерности.)


II. Исполнительные механизмы

Топливоподача Форсунки
Бензонасос
Система зажигания Модуль зажигания
Регулировка холостого хода  регулятор холостого хода (РХХ) 
Диагностика Лампа Check Engine (CE)
Вывод данных через колодку диагностики
Вентилятор системы охлаждения  
Функции маршрутного компьютера Сигнал на тахометр
Сигнал расхода топлива
Муфта компрессора кондиционера  
Система улавливания паров бензина (Евро‑2;3) Клапан СУПБ (или «адсорбер»)

 

Форсунка – прецензионный электромагнитный (встречаются пьезоэлектрические) клапан с нормированной производительностью. Служит для впрыска вычисленного для данного режима движения количества топлива. Номинальное электрическое сопротивление электромагнитной форсунки ВАЗ 11,7 – 12,6 Om (при 20°С).

Бензонасос предназначен для нагнетания топлива в топливную рампу. Давление в топливной рампе поддерживается вакуумно-механическим регулятором давления. В некоторых системах регулятор давления топлива (РДТ) совмещен с бензонасосом. Исправный бензонасос без регулирования (с пережатой обраткой) должен создавать в магистрали давление не менее 5 атм. Рабочее давление на ХХ должно быть около 2,2 – 2,4 атм, на ХХ со снятым вакуумом – 3 атм. Бензонасос, совмещенный с РДТ, используемый в системах с безсливной рампой – 3,8 атм.

Модуль зажигания – электронное устройство управления искрообразованием. Содержит в себе два независимых канала для поджига смеси в 1 – 4 и 2 – 3 цилиндрах. То есть реализуется принцип «холостой искры». В последних модификациях низковольтные элементы МЗ помещены в ЭБУ, а для получения высокого напряжения используются либо выносная двухканальная катушка зажигания, либо катушки зажигания непосредственно на свече.

Регулятор холостого хода служит (совместно с УОЗ – регулированием) для поддержании заданных оборотов ХХ. Представляет собой прецизионный шаговый двигатель, регулирующий обводной канал воздуха в корпусе дроссельной заслонки, для обеспечения двигателя воздухом, необходимым для поддержания ХХ (7 – 12 кг/час) при закрытой дроссельной заслонке.

Вентилятор системы охлаждения управляется ЭБУ по сигналам ДТОЖ. Разница между включением/выключением как правило 4 – 5 грд.С.

Сигнал на тахометр выдается на приборную панель для индикации текущих оборотов двигателя.

Сигнал расхода топлива выдается на маршрутный компьютер – 16000 импульсов на 1 расчетный литр израсходованного топлива. Данные эти приблизительные, т.к рассчитываются они на основе суммарного времени открытия форсунок с учетом некоторого эмпирического коэффициента, который необходим для компенсации погрешностей измерения, вызванных работой форсунок в нелинейном участке диапазона, асинхронной топливоподачей и другими факторами. Как показывает практика, сигнал расхода топлива более – менее соответствует истине на системах с ДК.

Адсорбер, он же СУПБ является элементом замкнутой цепи рециркуляции паров бензина. Нормами Евро‑2 не предусмотрен контакт вентиляции бензобака с атмосферой, пары бензина должны собираться (адсорбироваться) и при продувке посылаться в цилиндры на дожиг.

Управление муфтой кондиционера служит для включения кондиционера после обработки сигнала на запрос включения кондиционера, т.е когда система готова к этому.

Более подробно о принципе работы датчиков и исполнительных механизмах можно прочитать здесь.

III. Электронный блок управления

ЭБУ (электронный блок управления) – по сути специализированный компьютер, обрабатывающий данные, поступающие с датчиков и по определенному алгоритму управляющий исполнительными механизмами. Про результатам опроса определенных в программе датчиков, программа ЭБУ осуществляет управление исполнительными механизмами (ИМ).

Сама программа хранится в микросхеме ПЗУ, английское название микросхемы – CHIP (чип), отсюда и пошло название ЧИП-ТЮНИНГ, то есть изменение программы управления двигателем. Содержимое «чипа» – обычно делится на две функциональные части – собственно программа, осуществляющая обработку данных и математические расчеты и блок калибровок. Калибровки – набор (массив) фиксированных данных (переменных) для работы программы управления.

Сам чип-тюнинг делится, соответственно два направления: перекалибровку переменных программы и на изменение алгоритмов обработки калибровок. Часто эти направления смешиваются, но цель у них одна – улучшение эксплуатационных характеристик управляемого двигателя. Следует иметь ввиду, что для правильной работы любой программы необходимо наличие полностью исправных датчиков и ИМ. Тюнинговые прошивки, как правило, более точно настроены, поэтому, естественно, более требовательны к состоянию датчиков и ИМ. При «затюнивании» неисправности можно получить прямо противоположный ожидаемому эффект. Поэтому любой чип-тюнинг должен производиться только после тщательной диагностики, на полностью исправном авто, к которому нет никаких замечаний. Самый «правильный», но самый сложный и дорогой чип-тюнинг – это настройка программы на конкретное авто и конкретного водителя, либо записывая диагностические логи заездов, либо, что более правильно, прямо в движении автомобиля, используя специальные программно – аппаратные средства (так называемые «инженерные блоки). Для исправных серийных моторов подготовлено довольно большое количество готовых «коммерческих» решений, ознакомиться с ними можно в разделе «Коммерческие прошивки» на сайте chiptuner.ru. Эти прошивки предназначены для «среднего» пользователя и для тех мастерских и СТО, где нет возможности заниматься индивидуальной настройкой.

Следующие разработки в области систем управления двигателем – это контроллеры Bosch MP7.0H, Bosch M7.9.7 (M7.9.7+), Bosch M17.9.7(71) и отечественные M73, M74, M75, M74.5, М86. В отличие от предыдущих систем, здесь используется так называемая «моментная» математическая модель двигателя, такие системы немного сложнее калибруются и более «капризны» в случае изменения физических параметров двигателя (рабочий объем, геометрия, впуск-выпуск). В последнем случае требуется калибровка самой мат. модели (которая включает несколько тысяч калибровок), что практически невозможно без специального оборудования и методик. Несмотря на это можно утверждать, что в настоящее время данные системы в разной степени поддаются чип-тюнингу.

 


ВПРЫСК ТОПЛИВА — это… Что такое ВПРЫСК ТОПЛИВА?

ВПРЫСК ТОПЛИВА

ВПРЫСК ТОПЛИВА, метод введения топлива в цилиндр ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ. Для этой цели насос используется чаще, чем всасывание за счет хода поршня. Впрыск топлива под давлением способствует более равномерному распределению и сгоранию топлива, что позволяет повысить кпд двигателя, а также снижает вероятность того, что мотор заглохнет или выхлопные газы не будут выходить.

Научно-технический энциклопедический словарь.

  • ВПАДИНА-ЧАЙНИК
  • ВРАЩАЮЩИЙ МОМЕНТ

Смотреть что такое «ВПРЫСК ТОПЛИВА» в других словарях:

  • впрыск топлива — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN fuel injection …   Справочник технического переводчика

  • Впрыск топлива электронный автотранспортного средства — Впрыск топлива электронный процесс управления впрыском топлива, при котором управляют количеством впрыскиваемого через электромагнитную( ые) форсунку( и) топлива по результатам определения количества всасываемого воздуха, температуры охлаждающей… …   Официальная терминология

  • Впрыск топлива электронный — процесс управления впрыском топлива, при котором управляют количеством впрыскиваемого через электромагнитную( ые) форсунку( и) топлива по результатам определения количества всасываемого воздуха, температуры охлаждающей жидкости и частоты вращения …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • впрыск топлива при переменной [регулируемой] нагрузке — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN control load injection …   Справочник технического переводчика

  • впрыск топлива с завихрением потока или струи — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN swirl fuel injection …   Справочник технического переводчика

  • Инжекторная система подачи топлива — Двигатель АШ 82 в музее в Праге Система впрыска топлива (англ. Fuel Injection System) система подачи топлива, устанавливаемая на современных бензи …   Википедия

  • ГОСТ Р 52709-2007: Топлива дизельные. Определение цетанового числа — Терминология ГОСТ Р 52709 2007: Топлива дизельные. Определение цетанового числа оригинал документа: 3.16 вторичные эталонные топлива: Смеси, составленные в объемном соотношении из двух отобранных партий смесей углеводородных топлив, обозначаемые …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Система непосредственного впрыска топлива в бензиновых двигателях — Система непосредственного впрыска топлива (СНВТ) (Gasoline Direct Injection (GDI))  Инжекторная система подачи топлива для бензиновых двигателей внутреннего сгорания с распределённым впрыском топлива, у которой форсунки расположены в головке …   Википедия

  • Система непосредственного впрыска топлива — (СНВТ) (Gasoline Direct Injection (GDI))  Инжекторная система подачи топлива для бензиновых двигателей внутреннего сгорания с распределённым впрыском топлива, у которой форсунки расположены непосредственно возле цилиндров и впрыск топлива… …   Википедия

  • распределенный впрыск — – способ впрыска топлива, при котором в каждом горшке стоит своя форсунка, отвечающая за впрыск в данный горшок (в отличии от моновпрыска). EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 …   Автомобильный словарь


Основы прямого впрыска | HowStuffWorks

Непрофессионалу лабиринт шлангов, жгутов проводов, коллекторов и трубок под капотом автомобиля может показаться устрашающим. Но когда дело доходит до бензинового двигателя, просто знайте следующее: для работы ему нужны топливо, воздух (если быть точным, кислород) и искра.

Два наиболее важных различия между двигателем с прямым впрыском и стандартным бензиновым двигателем заключаются в том, как они подают топливо и как топливо смешивается с поступающим воздухом.Эти основные предпосылки имеют огромное значение для общей эффективности двигателя.

Прежде чем мы заглянем внутрь двигателя с непосредственным впрыском, давайте посмотрим на короткую секунду из жизни стандартного бензинового двигателя (для более полного взгляда на бензиновый двигатель см. Как работают автомобильные двигатели). Сначала топливо проходит через насос из топливного бака по топливопроводу в топливные форсунки, которые установлены в двигателе. Форсунки распыляют бензин во впускной коллектор, где топливо и воздух смешиваются в мелкий туман.Через точно определенные промежутки времени открываются впускные клапаны, соответствующие различным цилиндрам двигателя. Когда впускной клапан цилиндра открывается, поршень в этом цилиндре опускается, всасывая топливно-воздушный туман из воздушного коллектора вверху в нижнюю камеру. Когда поршень снова поднимается вверх, он сжимает (сжимает) топливно-воздушную смесь, пока она не станет почти в девять раз плотнее, чем была вначале. Затем загорается свеча зажигания, предназначенная для этого цилиндра, в результате чего камера вызывает взрыв под высоким давлением и большой энергией.Этот небольшой удар толкает поршень обратно вниз с огромной силой, заставляя его вращать коленчатый вал и, в конечном итоге, передавать мощность на колеса.

Понял? Довольно сложно, да? Это работает, но с инженерной точки зрения оставляет желать лучшего и довольно расточительно.

Однако с двигателем с прямым впрыском топливо пропускает ступеньку и добавляет немного эффективности. Вместо того, чтобы болтаться во впускном коллекторе, топливо впрыскивается прямо в камеру сгорания.С помощью современных компьютеров управления двигателем топливо сжигается там, где это необходимо, и тогда, когда это необходимо [источник: Fueleconomy.gov].

Чтобы узнать больше о том, что делает двигатели с прямым впрыском топлива более эффективными, перейдите на следующую страницу.

Карбюратор по сравнению с впрыском топлива. Мы проверили оба варианта на двигателе LS

Что дает больше мощности: углеводы или компьютеры? Как только производители заменили излюбленный карбюратор на впрыск топлива, сразу же на песке нарисовалась линия с углеводами с одной стороны и впрыском с другой.Очевидно, ребята из старой закалки придерживались того, что знали, в то время как любители приключений восприняли современные технологии.

Часто сравнение карбюрации и впрыска топлива связано не столько с методом подачи топлива, сколько с конструкцией впуска. Ваш типичный (заводской) впрыскиваемый воздухозаборник сильно отличается от одно- и двухплоскостного воздухозаборника, предлагаемого для контингента углеводов. Если бы вы сравнили один из этих заводских воздухозаборников с впрыском топлива с его карбюраторным аналогом, испытание было бы больше связано с конструкцией впуска, чем с фактической подачей топлива.Впускные испытания — все хорошо, но что произойдет, если вы исключите конструкцию впуска из уравнения и запустите и карбюрацию, и впрыск топлива на одном и том же коллекторе? Тогда единственной переменной будет подача топлива через карбюратор или форсунки, хотя и в разных положениях на впуске. Как мы выяснили, то место, куда доставляется топливо, может повлиять на выходную мощность так же сильно, как и то, как она доставляется.

Посмотреть все 22 фотографии Чтобы проверить наши теории, мы использовали карбюратор и EFI с компьютерным управлением на 6.0L тестовый двигатель.

Для проведения этого теста мы собрали тестовый двигатель объемом 6,0 л. Короткоблок LY6 комплектовался стоковыми головками 706 с пружинной модернизацией. Двигатель был оснащен турбонаддувом Summit Stage-3 (в планах на будущее) и одноплоскостным впуском Holley. Мы выбрали одноплоскостной впуск, потому что он позволял использовать карбюратор и корпус дроссельной заслонки с четырьмя отверстиями в стиле 4150 на одном впуске. Впуск Holley был настроен на прием отдельных портов впрыска, что означало, что каждый цилиндр имел отдельный инжектор.Перед запуском впрыска мы использовали инжекторную машину ASNU для очистки, потока и балансировки каждого инжектора. Скорости потока были настолько близки, насколько мы могли их получить. Из прошлого опыта мы знаем, что одноплоскостная конструкция предлагала четыре длинных (внешних) полозья и четыре коротких (внутренних) полозья. Это изменение длины рабочего колеса означает, что выработка мощности была оптимизирована в соответствующих цилиндрах при разных оборотах двигателя. Таким образом, длинные и короткие бегуны требовали разной потребности в топливе. Это позволило нам полностью использовать возможности системы управления Holley HP для индивидуальной настройки каждого цилиндра.Теперь вопрос заключался в том, кто выиграет: дополнительное охлаждение, обеспечиваемое карбюратором, или возможность оптимизировать каждый цилиндр с помощью современного впрыска топлива?

Посмотреть все 22 фотографии Почему турбо-кулачок? Мы увеличили планы на 6.0L после этого теста.

Для начала мы запустили двигатель с карбюратором, используя систему управления Holley HP для контроля времени. Не было предпринято никаких усилий для управления синхронизацией отдельных цилиндров, мы просто добавили синхронизацию до тех пор, пока двигатель не перестал выдавать мощность.Мы хотели тестировать только одну переменную за раз, и этот тест был посвящен соотношению A / F. Мы начали с карбюратора Holley 750 Ultra XP, но также попробовали более крупный 850 с аналогичными результатами. Мы отрегулировали соотношение воздух / топливо на карбюраторе с помощью жиклеров и стравливания воздуха. Проблема с типичным карбюратором заключается в том, что внесение изменений в жиклеры и / или стравливания воздуха обычно приводит к глобальному изменению кривой воздух / топливо. Если вы добавляете топливо, это происходит с 3500 до 6500 об / мин. Это представляет проблему, когда вам нужно, чтобы двигатель работал с большей мощностью при 3500 об / мин, но с меньшей мощностью при 6500 об / мин, или если нужно изменить определенные точки в другом месте кривой.Хотя мы не могли настраивать конкретные точки оборотов, одним из преимуществ карбюратора над впрыском топлива через порт было охлаждение заряда. Подача топлива в камеру давала больше времени для охлаждения заряда, по крайней мере, по сравнению с впрыском в отверстие головки. Оснащенный карбюратором, мягкий 6.0L выдавал 483 л.с. при 6000 об / мин и 456 фунт-фут крутящего момента при 5100 об / мин.

Посмотреть все 22 фотографии Короткоблок 6.0L LY6 оснащался комплектом головок блока цилиндров 706 (5.3L).

Мы заменили карбюратор на дроссельную заслонку в стиле 4150 на 1000 кубических футов в минуту от Holley.Успокойтесь по поводу корпуса дроссельной заслонки на 1000 кубических футов в минуту, что является преимуществом. Реальность такова, что это было перебором, поскольку нашему двигателю мощностью 480 л.с. не требовалось и близко к такому потоку воздуха. Кроме того, именно поэтому мы попробовали карбюратор Holley 850 большего размера, но безуспешно. Для начала мы запустили систему EFI в периодическом режиме, то есть не только в каждый цилиндр поступало одинаковое количество топлива, но и в каждый блок, а не в отдельные цилиндры. В этом режиме 6.0-литровый двигатель выдавал 483 л.с. при 6300 об / мин и 452 фунт-фут крутящего момента при 5200 об / мин.Охлаждение наддува, предлагаемое карбюратором, показало улучшение мощности по сравнению с режимом периодического зажигания до 6000 об / мин, но при превышении этой точки оно проигрывает. Глядя на показания A / F для отдельных цилиндров, полученные от восьми кислородных датчиков, мы увидели, что для отдельных цилиндров действительно требовались разные стратегии подачи топлива. Самый бедный цилиндр (№ 1) показал высоту 14,1: 1, в то время как самый богатый цилиндр (№ 8) показал 11,5: 1. После индивидуальной настройки цилиндров, чтобы выровнять их все, мощность увеличилась, но не существенно, по сравнению с режимом периодического зажигания.Теперь карбюратор улучшал комбинацию EFI только до 5000 об / мин, но никогда не более чем на 9 фунт-футов. Из-за разницы в соотношении A / F по сравнению с комбинацией карбюраторов EFI предлагал дополнительные 11 л.с. при 6500 об / мин.

Посмотреть все 22 фотографии Для этого теста мы выбрали одноплоскостной впускной коллектор Holley, предназначенный для впрыска через порт, и фланец типа 4150, подходящий как для корпуса дроссельной заслонки, так и для карбюратора.

После проведения этого теста ответили ли мы на вопрос о том, что дает больше энергии: углеводы или компьютеры? Очевидно, нет, поскольку фактические результаты наверняка будут зависеть от конкретного приложения.Тем не менее, мы проиллюстрировали две вещи: во-первых, и карбюратор, и EFI дают почти одинаковую мощность. Если у нас не было графиков для тщательного изучения, вы не смогли бы увидеть разницу между этими двумя кривыми мощности на трассе. Наряду с этим откровением мы также продемонстрировали, что каждое из них имеет свои преимущества и недостатки. Карбюратор обеспечивал охлаждение наддува, и с немного большей работой карбюратора на дозирующих блоках и конструкции усилителя мог бы просто обеспечить большую мощность по всей кривой по сравнению с портом EFI.Карбюратор не может обеспечить точного дозирования топлива при каждой частоте вращения и каждой точке нагрузки, и уж тем более индивидуальной настройки цилиндра. Никакая работа с карбюраторами не может обеспечить возможность отклонения топливной кривой при 3700 об / мин в цилиндре № 7 при одновременной подаче топлива в цилиндр № 4 при 4300 об / мин. Это особая настройка, которая делается не столько для мощности, сколько для того, чтобы двигатель оставался живым при WOT. Нет, ребята, мы не ответили ни на один из наиболее часто задаваемых вопросов в сети, но, по крайней мере, мы предоставили больше информации для аргументации или, если хотите, подожгли огонь.

Посмотреть все 22 фотографии Мы заткнули отверстия октетом 80-фунтовых форсунок ACCEL. См. Все 22 фотографии. Мы набрали комбинацию EFI с этой системой управления Holley HP. См. Все 22 фотографии. Holley 750 Ultra XP обеспечивал воздухом и топливом для карбюраторной индукции. 22 фотографии Испытания карбюратора и впрыска проводились с комплектом 1 3/4-дюймовых длинных трубок, питающих 3-дюймовый двойной выхлоп. См. Все 22 фотографии. Мы контролировали соотношение воздух / топливо в каждом цилиндре с помощью индивидуальных кислородных датчиков. .См. Все 22 фотографии Мы также использовали датчик O2, расположенный в коллекторе. См. Все 22 фотографии. При использовании блоков катушек FAST и проводов ACCEL время зажигания (контролируемое системой управления HP) оставалось неизменным как для испытаний карбюратора, так и для испытаний EFI. 22 фотографии Запустите сначала с карбюратором, 6.0L выдал пиковые показатели 483 л.с. при 6000 об / мин и 456 фунт-фут крутящего момента при 5100 об / мин. См. Все 22 фотографии. Далее мы удалили карбюратор Ultra XP и заменили его на четверку в стиле 4150. -отверстие дроссельной заслонки.Посмотреть все 22 фотографии Мы обязательно подключили важнейший датчик MAP к источнику вакуума под всасывающим отверстием. См. Все 22 фотографии При запуске на динамометрическом стенде с Holley EFI 6.0-литровый двигатель выдавал 483 л.с. при 6300 об / мин и 452 фунт-фут крутящего момента. при 5200 об. / мин. После регулировки соотношения воздух / топливо в отдельных цилиндрах пики изменились до 484 л.с. и 454 фунт-фут крутящего момента, но на самом деле речь шла не о мощности, а о том, чтобы убедиться, что дополнительные обедненные цилиндры не стоили вам двигателя. все 22 фото 6.0L LS. Holley 750 Carb против HP EFI (HP и TQ) При рассмотрении двух кривых мощности первое, что должно быть очевидно, это то, что на самом деле разница в мощности между карбюратором и электронным впрыском топлива была очень незначительной.Форма и абсолютные числа пиков варьировались всего на 2 фунт-фута. Благодаря охлаждению наддува карбюратор увеличивал мощность примерно до 5000 об / мин, но немного терял в верхней части из-за богатой смеси. Посмотрите на следующий график, чтобы понять, почему. Смотрите все 22 фотографии 6.0L LS. Holley 750 Carb против HP EFI (соотношение воздух / топливо) Глядя на кривые соотношения воздух / топливо, генерируемые карбюратором и впрыском топлива, мы видим, что сначала карбюратор был обедненным, затем перешел в идеальный, а затем стал слегка богатым наверху. диапазона оборотов.К сожалению, мы не можем отрегулировать кривую воздух / топливо карбюратора при определенных оборотах. За 25 лет испытаний углеводов еще не было случая, чтобы соотношение воздух / топливо регулировалось только на 3500 об / мин и больше нигде. Продувка и стравливание воздуха обычно изменяют всю кривую. Возможно, изменения в дозирующем блоке или конструкции усилителя могут сгладить эту кривую, но это выходит далеко за рамки обычного энтузиаста. Гидравлические форсунки, силовые клапаны и воздуховыпускные устройства обычно находятся в рулевой рубке, но сверление проходов — это волшебство.Напротив, кривую отношения A / F порта EFI можно регулировать при каждой частоте вращения и каждой точке нагрузки. Обратной стороной системы EFI является меньшее охлаждение заряда, чем у карбюратора. См. Все 22 фотографии EFI 6.0L LS. Сравнение периодического зажигания и индивидуальной настройки цилиндров Перед тем, как сравнивать карбюратор с EFI, мы установили соотношение A / F для каждого отдельного цилиндра. Этот график показывает выигрыш, который дает попытка убедиться, что все цилиндры работают с одинаковым соотношением A / F. Несмотря на то, что у некоторых цилиндров соотношение A / F выше 14.0: 1 и другие ниже 11,6: 1, прирост мощности оказался меньше ожидаемого. Разница крутящего момента составляла около 10 фунт-фут, но остальная часть кривой отличалась всего на 2–3 фунт-фут. См. Все 22 фотографии EFI 6.0L LS. Групповое зажигание в сравнении с настройкой отдельных цилиндров (цилиндры 1 и 8) Этот график показывает, насколько далеко находились некоторые цилиндры до настройки отдельного цилиндра и насколько близко они были после. Синие кривые представляют цилиндры 1 и 8 до индивидуальной настройки цилиндров. Цилиндр 1 измеряется как бедная 14.1: 1, в то время как цилиндр 8 проверял на обогащенной смеси 11,5: 1. Богатый цилиндр просто ограничивал мощность, но обедненный цилиндр, безусловно, мог повредить поршень, если работал слишком долго под нагрузкой. Красные кривые показывают те же два цилиндра после того, как мы установили соотношение воздух / топливо с помощью индивидуальной настройки цилиндров на блоке управления Holley HP. Мы проделали то же самое со всеми восемью цилиндрами, но прирост мощности был незначительным. См. Все 22 фотографии EFI 6.0L LS. Индивидуальная настройка цилиндров (изменения в соотношении A / F) После набора параметров для отдельных цилиндров мы затем попробовали множество различных глобальных соотношений A / F, чтобы посмотреть, как реагирует двигатель.Мы запустили инжектированный 6.0L при 13.0: 1, 12.5: 1 и 12.0: 1, чтобы увидеть, есть ли разница в мощности. Посмотрите на следующий график, чтобы увидеть разницу в мощности, создаваемую этими изменениями в A / F. См. Все 22 фотографии EFI 6.0L LS. Индивидуальная настройка цилиндров (изменения в HP) Мы понимаем, что это сложно сказать, но на самом деле здесь есть три графика. Тот факт, что их трудно различить, говорит сам по себе, поскольку изменение с 12,0: 1 на 12,5: 1 до 13,0: 1 практически не привело к изменению мощности. За рулем не отличить эти комбинации.Это говорит нам о том, что 6.0L LS был не очень чувствителен к изменениям A / F, поэтому мы не получили большого прироста мощности от регулировки отдельных цилиндров. Регулировка и правильная настройка отдельных цилиндров (то есть работа с правильным соотношением A / F) поддерживает двигатель в рабочем состоянии. Работа 14,0: 1 на WOT в течение любого времени, безусловно, может вызвать проблемы, поэтому даже если вы видите лишь несколько дополнительных л.с., настройка цилиндра — хороший способ убедиться, что вы продолжаете получать удовольствие. Понимание прямого и портового впрыска в двигателях — техническое обслуживание

Совершенно новый 6.Газовые двигатели объемом 6 л для Chevrolet Silverado HD оснащены технологией непосредственного впрыска.

Фото: General Motors

Грузовые двигатели немного изменились с тех пор, как появились первые автомобили, но основная предпосылка для бензиновых двигателей та же самая: вам нужно топливо, кислород и искра, чтобы заставить их работать. На основном уровне топливо доставляется путем впрыскивания его посредством рассчитанного выброса тонкой струи в камеру сгорания двигателя.

Первоначально смешивание топлива с воздухом осуществлялось через карбюратор, запатентованный в 1872 году.С обновлением потребностей в каталитических нейтрализаторах карбюраторы перестали быть эффективными. Сегодня мы используем впрыск топлива, и есть два основных способа заставить эту смесь образоваться в двигателе внутреннего сгорания — прямой впрыск или впрыск в порт.

Fleet 101 с рабочим грузовиком : Прямое впрыскивание по сравнению с портом

Прямое впрыскивание существует уже довольно давно, оно использовалось в истребительной авиации во время Второй мировой войны. Это метод подачи топлива, при котором топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания.

«При непосредственном впрыске топливо распыляется за счет экстремального давления, используемого для его впрыска — до 2200 фунтов на квадратный дюйм (psi) в совершенно новых 6,6-литровых газовых двигателях V-8, предлагаемых на Chevrolet Silverado HD 2020 года. — объяснил Майк Кочиба, помощник главного инженера по двигателям Small Block компании General Motors.

Канальный впрыск топлива применяется с 1980-х годов и означает, что топливо подается в двигатель непосредственно во впускной коллектор или головку блока цилиндров. Топливо распыляется на клапан, который затем использует тепло клапана для дальнейшего распыления топлива.

«Обе системы ориентированы на распыление топлива для более эффективного сгорания топлива. Разница заключается в том, как они распыляют топливо: при прямом впрыске используется очень высокое давление, и он распыляется непосредственно в область свечи зажигания для воспламенения. Портовый впрыск топлива использует тепло от клапанов для распыления топлива перед попаданием в цилиндр при открытии клапана », — сказал Коциба.

Самым значительным преимуществом прямого впрыска является то, что он нагнетает более холодную воздушно-газовую смесь в цилиндр.У этого снижения тепла есть два преимущества.

«Во-первых, он обеспечивает более высокую степень сжатия, что обеспечивает более высокую производительность и эффективность. Во-вторых, он обеспечивает лучшую производительность двигателя при холодном пуске, что особенно важно в холодном северном климате », — отметил Кочиба.

Самым большим преимуществом порта впрыска топлива является то, что он естественным образом очищает клапаны при каждой струе топлива.

«Для двигателей с прямым впрыском мы разработали сложные системы, предотвращающие скопление клапанов, в том числе систему принудительной вентиляции картера, которая помогает предотвратить отложение масла на клапанах», — добавил он.

Одним из недостатков порта впрыска является то, что топливо может образовывать лужу и поглощаться окружающими областями, что затрудняет контроль.

General Motors использует прямой впрыск в своих двигателях более десяти лет.

«GM выбрала прямой впрыск, потому что он обеспечивает впечатляющий уровень производительности, эффективности и долговечности. Мы применили весь опыт, накопленный нами в течение нескольких поколений при разработке конструкций с непосредственным впрыском, в совершенно новых 6,6-литровых бензиновых двигателях Silverado HD », — заключил Кочиба.

Примечание редактора: изображение обновлено 02.12.19.

История системы впрыска топлива 🏎️

Как и в любой другой области, автомобильная промышленность за эти годы претерпела ощутимые изменения и изменения. Изменения хорошо заметны от размера к дизайну, от скорости к моделям. Автомобили нашего тысячелетнего века более совершенные и легкие в управлении по сравнению с теми, которые использовались во время Первой и Второй мировых войн.

Наиболее прослеживаемый фоновый винт из этих разработок — это в основном технология, которая принесла новые и более эффективные искровые зажигания топлива.Помимо скорости усовершенствования моторных двигателей направлены на снижение загрязнения окружающей среды. Имея некоторую историческую информацию о впрысках топлива, эта статья поможет вам понять различия между ними.

История системы впрыска топлива

Количество топлива и воздуха, попадающих в ваш двигатель, является определяющим фактором скорости всех транспортных средств, особенно в наше время. Однако в прошлые века все было не так. В 19 веке и в предыдущие века скорость автомобиля контролировалась карбюраторами.

Хотя карбюраторы становятся редкостью в большинстве автомобилей, они очень часто встречаются в простых машинах, особенно во многих мотоциклах. С уровнем технологий 21 века, углеводы выглядят примитивно и устаревшей версией, в отличие от того, что было в начале 20-х годов, когда они были блестящими.

С момента внедрения системы впрыска топлива в транспортных средствах, скорость и ускорение многих сильно выросли, что сделало двигатели более экономичными, эффективными и более мощными. Это технология, которой мы пользуемся каждый день в наших автомобилях.

Тем не менее, системы впрыска отличаются друг от друга с точки зрения их мощности, мощности, размера, веса и эффективности использования топлива. Например, система впрыска топлива, используемая в Bugatti, сильно отличается от той, что используется в тракторе. Эти двигатели постоянно меняются по мере развития технологий.

Прошлая история впрыска топлива

Эта система непосредственного впрыска топлива была изобретена шведским инженером Йонасом Хессельманом в начале 1925 года. Изобретение появилось вовремя и использовалось правительствами различных стран, особенно во время Второй мировой войны.Германия и Россия в значительной степени полагались на это изобретение, управляя своими самолетами во время Второй мировой войны.

Впрыск топлива был отличным дополнением не только к двигателям, но и к самолетам, впервые применившим это изобретение. Основная причина, по которой во многих самолетах используется система прямого впрыска топлива, заключается в том, что она не полагается на гравитацию, как углеводы, поэтому они могут летать вверх ногами и делать крутые повороты без сокращения потока топлива.

Mercedes Benz 300SL Gullwing, выпущенный в 1955 году, был самым первым автомобилем с непосредственным впрыском топлива, став самым быстрым автомобилем в то время.После этого массового производства технология продолжала совершенствоваться, и появился порт-впрыск, который был относительно дешевле и лучше. Однако это длилось недолго, потому что не было большого технологического вклада.

Первый впрыск через порт, который завоевал рынок, был связан с одним отверстием и был известен как впрыск топлива через корпус дроссельной заслонки. При этом типе впрыска необходимое количество воздуха и топлива смешивается и распределяется по различным отдельным цилиндрам. Было известно, что его легко обслуживать и в целом недорого.

Эти одиночные порты не являются обычным явлением в наше время, и если он есть в автомобиле, обслуживание может быть очень высоким, потому что форсунки отсутствуют на рынке. Поскольку иногда топливно-воздушная смесь не сгорает должным образом, транспортное средство может быть не только неэффективным по топливу, но и экологически вредным из-за сильного дыма.

Согласно законам и постановлениям природоохранных органов по всему миру, эти автомобили не рекомендуются для использования на дорогах из-за слишком высокого уровня загрязнения воздуха.Давление и требования этих законов заставили производителей двигателей предложить более совершенный и экологически чистый двигатель с прямым впрыском топлива.

Современная история системы впрыска топлива

После неудачных испытаний впрыска через порт, в 1992 году компания Mitsubishi изменила покрытие системы прямого впрыска бензина и сделала ее хитом на автомобильном рынке Японии. Хотя их автомобили работали очень хорошо, они по-прежнему производили большее количество оксидов, загрязняющих окружающую среду; это помешало им выпустить эти автомобили на различные рынки.

Именно тогда Audi и BMW вышли на рынок с последними моделями двигателей, в которых использовался непосредственный впрыск. Об этом говорили на автомобильном рынке из-за его эффективности, мощности и отличных характеристик по сравнению с впрыском топлива через порт. Кроме того, он произвел меньше выбросов, что соответствовало требованиям природоохранных органов.

Nissan также выпустил Leopard в 1997 году, который использовал ту же систему, в то время как Toyota последовала его примеру, выпустив автомобили SZ и NZ на японский рынок.Позже Toyota расширилась на европейский рынок, где представила D4-S, используемую в Lexus и Avensis. В 2015 году Toyota выпустила на европейский рынок цикл самоочистки в различных двигателях с прямым впрыском топлива. Это было рекомендуемым улучшением в автомобильной промышленности.

За годы, прошедшие с 1996 года, различные автомобильные компании по всему миру соревновались в выпуске лучших двигателей с прямым впрыском, некоторые из которых оснащены турбированным двигателем HPI.

От самой ранней автомобильной компании от Mitsubishi до Nissan, от Toyota до Renault, от Volkswagen Group до Alfa Romeo, от Ford до BMW, от General Motors до Isuzu, Mazda до Audi, Ferrari до Infiniti, Hyundai Sonata до Acura RLX, они занимались бизнесом применяя новейшие технологии, чтобы сделать свои двигатели лучше и уникальнее, чем у конкурентов.

В настоящее время, в нашем тысячелетнем поколении, каждая автомобильная компания внедрила изобретение прямого впрыска в производство любого автомобиля. Это причина того, что большинство современных автомобилей на наших дорогах производят меньше дыма, потому что в них используются двигатели с непосредственным впрыском топлива.

Прямой впрыск может также применяться вместе с другими известными технологиями двигателей, такими как турбонаддув, изменение фаз газораспределения, впускной коллектор переменной длины, рециркуляция выхлопных газов (EGR) и самый популярный впрыск воды.

Как работает впрыск топлива?

Прямой впрыск топлива в основном похож на предыдущие многопортовые системы и карбюратор в том, что для воспламенения им нужен пар топлива. Однако прямой впрыск топлива более продвинут, чем два, что делает его более предпочтительным, чем два других.

Очень важно иметь более глубокие знания о том, как топливные форсунки работают в двигателе вашего автомобиля. На протяжении истории форсунки работали аналогично; испарение топлива в трубу сгорания.В наших современных автомобилях в форсунках есть датчики, которые определяют точное количество топлива, которое необходимо впрыснуть в камеру сгорания.

Типы топливных форсунок

Топливные форсунки являются частью большинства современных автомобилей, которые обычно подают топливо в камеру сгорания двигателя. В истории впрыска топлива в основном было два типа форсунок, которые обычно определяют различные типы двигателей, представленных сегодня на рынке. В их число входят:

  1. Механический топливный инжектор

Это был самый ранний используемый тип инжектора, датируемый 1960-ми и 1970-ми годами.Его использовали при производстве спортивных автомобилей. Форсунка этого типа оснащена пружиной и обычно находится в закрытом месте. Он открывается давлением топлива.

  1. Электронная топливная форсунка

Форсунка также оснащена пружиной, но обычно открывается с помощью встроенного в корпус форсунки электромагнита. Микропроцессорный блок управления обычно определяет количество топлива, необходимое двигателю, путем измерения температуры, скорости и положения дроссельной заслонки двигателя.Этот маленький компьютер получает информацию от различных датчиков, установленных на двигателе. Это обычное дело в новейших компьютеризированных автомобилях.

Типы систем впрыска

Эти две топливные форсунки, указанные выше, имеют две системы впрыска, которые форсунки используют для распыления топлива в зону сгорания.

  • Форсунки прямого впрыска топлива — обычно используются в некоторых транспортных средствах, в которых в основном используются дизельные двигатели. Инжектор непосредственно распыляет топливо в камеру, не перемещая топливо в какую-либо камеру предварительного сгорания.
  • Форсунки непрямого подачи топлива — это обычное дело в большинстве современных автомобилей, которые используют бензин в качестве топлива. Топливо смешивается с воздухом во впускном отверстии перед подачей давления в камеру. Большинство автомобилей имеют несколько точек впрыска, которые имеют разные цилиндры и, следовательно, равное количество форсунок.

Разница между системой впрыска топлива и другими более старыми топливными системами

  1. Топливо испаряется внутри камеры сгорания

Непрямой впрыск топлива Метод нагнетания паров топлива в камеру сгорания более сложен и эффективен по сравнению с методом в карбюраторах или многопортовом инжекторе.В этой системе топливо напрямую направляется в камеру через инжектор, который находится внутри камеры.

Для карбюраторов и многопортовых форсунок у них нет прямого инжектора внутри камеры сгорания; они обычно испаряют свое топливо вне камеры и ждут, пока системы клапана и распределительного вала доставят топливо в камеру. Вот почему иногда топливо не сгорает, образуя темный дым.

  1. Не позволяет топливу выйти из выпускного клапана.

Большинство старых систем двигателя в истории впрыска топлива обычно работают, всегда оставляя выпускной клапан полностью открытым.Это означает, что некоторое количество топлива, которое попадает в камеру сгорания, может просто проскользнуть через выпускной клапан, потому что он всегда открыт, даже если он полностью не сгорел или не использовался.

Вот почему эти старые системы были неэффективными по топливу. Но это тот же фактор, который используется при прямом впрыске топлива, если он своевременен. Когда топливо попадает в камеру, оно быстро сгорает, в то время как выпускной и воздушный клапаны все еще закрыты. Следовательно, топливо не теряется, что делает его очень экономичным.

  1. В камере меньше склеивания

Это было серьезной проблемой в прошлом, когда технологии не развивались, как сейчас.Смесь включает накопление углерода в камере сгорания, особенно когда форсунки не работают при впрыске топлива, когда клапаны не закрываются или когда двигатель создает большее давление, чем требуется для воспламенения топлива.

Это больше не является серьезной проблемой в наше время, потому что технология хорошо развита в большинстве компаний, производящих автомобили.

Плюсы и минусы системы впрыска топлива

Каждый продукт, продаваемый на рынке, имеет свои преимущества и недостатки, независимо от того, насколько он хорош.Впрыск топлива не исключение, у него есть свои плюсы и минусы, несмотря на то, что он является наиболее распространенной системой двигателя в нашем современном мире.

Плюсы

По сравнению с карбюраторами и многопортовыми впрысками, эта система имеет следующие преимущества:

  • Более чистый и меньший выброс углекислого газа
  • Снижение нормального расхода топлива в других двигателях на 15%, поскольку топливо полностью сгорает и ничего не теряется
  • Это увеличивает мощность двигателя
  • Это также снижает шум, производимый некоторыми автомобилями
  • Увеличение скорости и ускорения

Минусы

  • Он производит больше оксидов азота, которые вредны для система дыхания человека
  • Одна из крупнейших компаний-производителей, Audi, заявила, что вскоре двигатели с прямым впрыском топлива будут дороже, чем их нынешняя цена.Говорят, что стоимость вырастет на 5%. Это минус для потребителей, которым приходится копаться в карманах, чтобы получить хороший автомобиль.
  • Их форсунки очень хрупкие — если форсунка в двигателе с прямым впрыском топлива вытягивает немного мусора из топлива, она отключается. Это означает, что вы всегда должны использовать чистое топливо. Убедитесь, что ваше топливо просеяно и чисто.
  • Несмотря на то, что технологии существуют, в некоторых двигателях по-прежнему происходит смолка, вызывая накопление углерода в камере сгорания.Это может привести к детонации двигателя, что может потребовать дополнительных затрат на его ремонт.

Впрыск топлива — это результат технологического прогресса, который во многом зависит от автомобильных технологий. Результаты свидетельствуют о том, что одни из самых быстрых автомобилей в мире используют эту систему. Кроме того, это также система, используемая в некоторых небольших самолетах.

Несмотря на скорость, остается незаметным снижение расхода топлива в автомобилях с двигателями с непосредственным впрыском топлива.Хотя это не может быть быстро замечено в странах, которые не производят масла или в странах, где цены на топливо слишком высоки, эта система впрыска значительно снизила потребление топлива по сравнению со старыми системами и карбюраторами.

Наконец, вероятность глобального потепления уменьшилась из-за уменьшения загрязнения воздуха. Старые автомобили, в которых использовались карбюраторы, были известны тем, что производили тяжелую темную сажу, что было минусом для сохранения окружающей среды. Это произошло из-за плохого сгорания топлива в камере.Однако это становится историей, поскольку на рынке преобладает прямой впрыск топлива.

Утвержденные инструменты

Эти инструменты были испытаны и протестированы нашей командой, они идеально подходят для ремонта вашего автомобиля дома.

сообщить об этом объявлении

Прямой впрыск топлива: краткая история

Концепция прямого впрыска топлива существует с 1925 года, когда ее изобрел шведский инженер Йонас Хессельман. Во время Второй мировой войны некоторые истребители оснащались системой непосредственного впрыска топлива для предотвращения сваливания во время высокоскоростных маневров.После Второй мировой войны автомобильные компании обнаружили, что механический впрыск топлива в цилиндр в то время был практически невозможен. Несмотря на эти неудачи, кажется, что ошибки были устранены, и концепция предложила множество улучшений для современных операций.

Историческая перспектива

Система впрыска через корпус дроссельной заслонки была одной из первых отечественных систем впрыска топлива, которые вышли на рынок и легко заменили карбюратор в двигателях существующих конструкций.TBI требовался простой компьютер, способный управлять несколькими форсунками, распыляющими воздух, поступающий во впускной коллектор. Датчик положения дроссельной заслонки (TPS), датчик температуры охлаждающей жидкости (CTS), датчик абсолютного давления в коллекторе (MAP) и датчик кислорода (O2) были основными датчиками, необходимыми для точного контроля топлива в двигателе. Топливо подавалось с помощью топливного насоса в баке. Хотя TBI был чрезвычайно простым, капли фурела накапливались во впускном канале, что приводило к «мокрому потоку», который создавал неравномерное распределение по цилиндрам.Чтобы уменьшить влажный поток, автопроизводители ввели многопортовый впрыск. Многоканальные системы впрыска смогли синхронизировать впрыск топлива при открытии впускного клапана. Распределение топлива между цилиндрами оставалось неравномерным.

Прямой впрыск топлива

Поскольку стандарты выбросов продолжали ужесточаться, системы прямого впрыска бензина (GDFI) стали более доступными. Системы GDFI имеют ту же базовую настройку, что и обычные системы MPI. В большинстве GDFI для подачи топлива в насос высокого давления используется насос в баке.PCM контролирует насос высокого давления и может изменять количество топлива, поступающего в насос. Большинство насосов создают давление топлива около 2000 фунтов на квадратный дюйм, чтобы преодолеть давления, возникающие при сгорании и сжатии, и впрыснуть относительно большой объем топлива за короткий промежуток времени. Для систем GDFI требуются пьезоэлектрические топливные форсунки, которые могут открывать клапаны игл форсунок при давлении более 2000 фунтов на квадратный дюйм.

Преимущества прямого впрыска бензина

Самыми непосредственными преимуществами впрыска бензина непосредственно в цилиндр двигателя являются повышенная экономия топлива и мощность.Есть много вещей, которые могут повлиять на использование системы прямого впрыска бензина, поэтому в этой статье основное внимание будет уделено основам. Двигатель GDFI может работать в стехиометрическом режиме (соотношение воздух / топливо 14,7: 1 по массе теоретически производит только углекислый газ (CO2) и воду (h3O)) на полной мощности (соотношение воздух / топливо от 13: 1 до 14: 1 до достичь максимальной мощности.) и ультра-обедненный (соотношение воздух / топливо варьируется в зависимости от транспортного средства и может превышать 50: 1) режимах. Стратегия работы с распределенным впрыском топлива (FSI) также может повысить экономию топлива.Стратифицированное соотношение воздух / топливо может быть создано путем впрыска бедной смеси воздух / топливо в цикл рабочего такта сразу после того, как происходит начальное «богатое» сгорание. Многослойная система имеет ограниченное применение из-за множества проблем, таких как повреждение выпускного клапана. Прямой впрыск бензина также позволяет инженерам фактически запустить двигатель, впрыскивая топливо в цилиндр, находящийся в состоянии покоя, во время рабочего такта и зажигая его свечой зажигания. Это повторяется во всех цилиндрах в последовательности зажигания до тех пор, пока не будет достигнута частота вращения холостого хода.Это позволяет выключать двигатель на светофоре для экономии топлива и быстро запускать его снова. Наконец, скрытая теплота испаряет топливо и фактически охлаждает внутреннюю часть цилиндра, что увеличивает степень сжатия.

Текущие проблемы прямого впрыска бензина

Большинство систем прямого впрыска бензина можно диагностировать с помощью диагностического прибора. Самая последняя проблема — скопление нагара на уплотнениях впускных клапанов, вызывающее пропуски зажигания в цилиндрах. Большая часть накопления углерода может быть связана с масляным туманом из системы ПВХ и EGR.Наконец, механические топливные насосы высокого давления, по-видимому, являются ранней точкой отказа современных серийных автомобилей. Помните, что насос низкого давления должен работать правильно, чтобы насос высокого давления работал. Все специалисты по запчастям также должны знать, что многие производители могут потребовать полной замены топливной рампы при замене одной топливной форсунки по соображениям безопасности. Как и в случае с любой новой технологией, информационная система профессионального уровня жизненно важна для успешной диагностики исходной проблемы и завершения успешного ремонта.

Впрыск топлива — Мотоцикл | Ямаха Мотор Ко., Лтд.

Насколько велико преимущество впрыска топлива?

Чтобы сжечь бензин в двигателе, его необходимо сначала смешать с воздухом, а затем воспламенить искрой. В течение многих лет карбюраторы были основным устройством для этой цели, смешивая воздух и топливо вместе с образованием тумана, который необходимо воспламенить. Однако, поскольку карбюраторы являются механическими по своей природе, на них легко влияет климат, поэтому требовалась более эффективная система.Поскольку забота об окружающей среде также растет, возникает большая потребность в системе, которая производила бы меньше выбросов и обеспечивала бы лучшую топливную эффективность и мощность.
Эти потребности привели к разработке систем впрыска топлива, которые сегодня используются в большинстве автомобилей и мотоциклов. Топливо подается через инжектор под высоким давлением, чтобы распылить его на капли диаметром всего несколько микрон, чтобы увеличить площадь поверхности топлива, а затем оно распыляется во впускной канал через крошечные отверстия — обычно от 4 до 12 — на наконечнике. .Там он смешивается с воздухом и направляется в камеру сгорания цилиндра, где воспламеняется и сгорает.
Благодаря более чистому и полному сгоранию топлива, впрыск дает многочисленные преимущества: от большей мощности, отличного отклика и более высокой топливной экономичности до лучшего запуска двигателя при низких температурах, меньшего разрыва мощности на большой высоте и меньшего количества выбросов. Ключом к чистому сжиганию топлива является соотношение воздуха в смеси, а система впрыска топлива использует электронику для автоматической регулировки соотношения для управления и компенсации изменений температуры и давления воздуха, что дает множество преимуществ.
Yamaha Chip Controlled Throttle (YCC-T) — это усовершенствованная система впрыска топлива, которую обычно называют «управляемой по проводам» или «электронной дроссельной заслонкой». Для получения дополнительной информации о YCC-T см. Дроссель с электронным управлением на веб-сайте Seeds of Creation.

Газовые двигатели с прямым впрыском | Успешное земледелие

Обсуждения прямого впрыска топлива почти полностью сосредоточены на дизельных двигателях. Однако все чаще прямой впрыск используется в бензиновых двигателях, начиная от двигателей семейных автомобилей и заканчивая пикапами, а теперь и двигателями меньшего размера.Тем не менее, впрыск топлива в газовый двигатель полностью отличается от систем форсунок дизельной насосной линии.

В середине 1970-х годов на многих европейских автомобилях, которые импортировались сюда, была внедрена механическая система впрыска топлива Bosch. В 1980-х годах GM и Ford представили гибридную топливную систему, называемую впрыском дроссельной заслонки (TBI). Он состоял из дроссельной заслонки (ей) и инжектора (ей) над ней. Топливо было введено в среду при атмосферном давлении.

Ford был первым, кто ввел настоящий впрыск топлива на рынок пикапов в 1986 году.Этим нововведением стала портовая система впрыска топлива (PFI). В этой конструкции имеется топливная форсунка для каждого цилиндра, которая устанавливается на стыке впускного коллектора с головкой блока цилиндров (на расстоянии примерно 100 мм или менее 4 дюймов от впускного клапана).

Преимущества ввода порта

В то время как TBI General Motors работал при низком давлении топлива (от 9 до 13 фунтов на квадратный дюйм), система Ford работала при 45 фунтах на квадратный дюйм. После того, как промышленность перешла на PFI, рабочий диапазон давления топлива составлял от 45 до 60 фунтов на квадратный дюйм.

Необходимость соответствовать более строгим стандартам выбросов и экономии топлива привела к введению прямого впрыска бензина (GDI).

В этой конструкции форсунка специальной конструкции размещается в камере сгорания головки блока цилиндров, как и топливная форсунка в дизельном топливе. Это устройство впрыскивает газ непосредственно в камеру сгорания под давлением до 2200 фунтов на квадратный дюйм.

Преимущество GDI по сравнению с PFI заключается в отсутствии потерь топлива при транспортировке, поскольку эмульгированная смесь проходит через впускной канал головки блока цилиндров.Главное преимущество заключается в фазовом изменении, которое происходит с газом в баллоне. Из-за скрытой теплоты парообразования это обеспечивает охлаждающий эффект топливно-воздушной смеси, поскольку тепло используется для преобразования жидкого бензина в разреженное состояние.

Более холодная температура нагнетаемого воздуха от GDI затем позволяет увеличить степень сжатия двигателя во многих областях применения до почти дизельного значения 14: 1. Самый эффективный метод повышения экономии топлива в двигателе внутреннего сгорания — это увеличение степени сжатия.

Несколько форсунок

Однако развитие этих систем не остановилось. Последняя тенденция — комбинация движка PFI и GDI. В этой конструкции количество форсунок в два раза превышает количество цилиндров. Форсунка PFI находится на конце головки блока цилиндров направляющей впускного коллектора и форсунка в камере сгорания. Контроллер двигателя переключает между этими двумя топливными форсунками.

Обычно двигатель получает топливо через инжектор PFI при запуске или работе на холостом ходу и при очень малых нагрузках.В других режимах работы двигатель получает питание от системы GDI. Когда обе системы используются одновременно, рабочего состояния не существует.

Проблемы с отложениями на клапанах

Поскольку многие производители проводят испытания в реальных условиях перед запуском проекта в производство, они не могут воспроизвести все сценарии, которые приводят к ошибкам GDI. У GDI нет смачивания топлива на задней стороне впускного клапана. Тем не менее, во время перекрытия кулачков дымовые газы возвращаются туда и превращаются в нагар.Они откладываются на впускном клапане и блокируют поток воздуха в цилиндр.

Явление, называемое предварительным зажиганием на низкой скорости (LPSI), может возникать, когда двигатель холодный или находится на промежуточных ступенях температуры и работает на низких оборотах и ​​при умеренных нагрузках.

В лучшем случае LSPI просто вызовет шум сгорания или приведет к растрескиванию свечи зажигания. Тем не менее, во многих случаях он настолько серьезен, что смещается кольцо поршня или изгибается шатун.

Серии событий, которые могут привести к LSPI, слишком подробны и технически сложны, чтобы их здесь описывать.Однако было установлено, что моторное масло вносит большой вклад. Было обнаружено, что моторные масла с высоким содержанием кальция очень склонны к возникновению LSPI.

По этой причине, если вы работаете с двигателем GDI, абсолютно необходимо использовать именно то масло, которое указывает производитель, и это будет смесь с низким содержанием кальция. General Motors, например, маркирует свое масло с низким содержанием кальция как Dextros.

Уход за отложениями на клапанах

При использовании системы PFI / GDI рабочее состояние двигателя с LSPI может быть вызвано системой PFI и больше не является проблемой.Имейте в виду, что ни одна из автомобильных компаний не будет обязана удовлетворять претензию в отношении двигателя, уничтоженного LSPI, после истечения срока гарантии на двигатель.

Если у вас двигатель только с GDI, вам необходимо использовать качественную топливную систему и очиститель форсунок, чтобы стержень форсунки оставался чистым. Однако из-за того, что топливо поступает в канал цилиндра, очиститель в баке не удаляет отложения из впускного клапана.

В настоящее время на рынке имеется множество отличных чистящих средств, которые можно ввести в систему впуска двигателя на высоких оборотах холостого хода, которые будут работать для разрыхления отложений на клапанах, чтобы их можно было сжечь.

Это звуковой протокол для выполнения этой услуги каждые 5000-7000 миль. Как только уголь станет слишком твердым или толстым, удалить его химическим способом будет невозможно. В этом случае необходимо снять головку блока цилиндров.

Если двигатель представляет собой систему PFI / GDI, для его ухода не требуется намного большего, чем использование указанного моторного масла и хорошего очистителя топливной системы в баке каждые 3000 миль. Химический состав будет содержать клапаны в чистоте вместе с иглами форсунок PFI и GDI и сделает систему беззаботной.

Не беспокойтесь о том, чтобы иметь движок только для GDI.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *