Топливная система двигателя :: SYL.ru
Автомобиль как механизм сам по себе не может функционировать без нескольких обязательных условий. Одним из таких требований является наличие в его системе необходимого для работы количества топлива, которое в дальнейшем будет поступать в двигатель. Для этого была создана топливная система двигателя. Что же она собой представляет?
Общая информация
Основная функция топливной системы — вне зависимости от рабочего режима двигателя подавать в него необходимое количество топлива. Конструктивно она устроена довольно сложно, так как сочетает в себе многие элементы из других систем. Основные составляющие топливной системы:
— непосредственно система подачи топлива — бак, содержащий определенный объем горючего, трубопроводы, бензонасос (электрический), топливные фильтры, регулятор давления и топливная рампа с форсунками;
— воздухоподача — регулятор холостого хода, дроссельные механизмы и воздушный фильтр;
— уловитель паров топлива — адсорбер и его клапан продувки, соединительные трубопроводы.
Дополнительные элементы
По стандарту двигатель оборудуют системой, которая позволяет управлять впрыском топлива с помощью распределителя. Такая конструкция позволяет регулировать отдельно процесс образования горючей смеси и дозировку ее подачи в цилиндры. Это повышает качество горючего и оптимизирует его состав, а вследствии этого увеличивается мощность, снижается токсичность горючего и его расход. Все это возлагается на электронный блок со всевозможными датчиками скорости автомобиля, температуры и нагрузки двигателя. Схема топливной системы наглядно показывает размещение всех этих узлов внутри автомобиля.
Топливная система бензинового двигателя
Функционирование этой системы на бензиновом двигателе происходит следущим образом. Вначале топливный насос высасывает из бака горючее и через фильтры подает его в распределительную магистраль. При этом в системе поддерживается стабильное давление — 3 атмосферы.
Затем инжекторы импульсами впрыскивают топливо непосредственно во впускной трубопровод, который находится как раз перед соответствующими клапанами двигателя. Работа инжекторов регулируется блоком управления, который определяет время и количество впрыскиваемого топлива.
В это же время происходит всасывание воздуха, необходимого для сгорания топлива. Он проходит последовательно такие узлы, как фильтр, дроссельную заслонку, распределитель воздуха и воздуховоды. Подается готовый воздух тоже к впускным клапанам двигателя. Его количество регулирует дроссельная заслонка, которая подсоединена к педали газа. Чтобы увеличить мощность двигателя, на него часто ставят турбокомпрессор, который работает под действием выхлопного газа.
После этого смесь из воздуха и топлива подается непосредственно в цилиндры двигателя, где происходит процесс сгорания. Отработанный газ убирается из двигателя выхлопной системой. Все вышеописанные процессы контролируют разнообразные датчики температуры, напряжения и других не менее важных показателей. В случае выхода из строя хотя бы одного из них двигатель автоматически переключается на аварийный режим, чтобы избежать вредного влияния, которому может подвергнуться весь двигатель и конкретно топливная система.
Дизельная конструкция этой системы работает немного иначе.
Топливная система дизельного двигателя
Для неопытного водителя может показаться, что дизельный ДВС не имеет принципиальных отличий от бензинового. Однако это далеко не так. Да, пусть оба типа и имеют схожую конструкцию, узлы и детали, но различие в их работе все же имеется.
Разница в функционировании обеих систем заключается в нескольких процессах — образовании, подаче и зажигании горючей смеси. В дизеле она воспламеняется не от искры свечи зажигания, а от большой температуры воздуха в цилиндре.
Воздушная система нагоняет предварительно очищенный воздух в цилиндры, где тот сжимается и нагревается до температуры 900 градусов. Когда цилиндр проходит верхнюю мертвую точку, топливо впрыскивается в камеру сгорания. При смешивании топлива и воздуха происходит воспламенение. Вот почему дизельные моторы работают очень шумно и жестко. Однако их плюс в том, что функционирование возможно даже на очень дешевых и бедных смесях. Отсюда вытекает и повышенная экономичность. Дизели также имеют более высокий КПД и крутящий момент. Но среди минусво можно назвать шум и вибрацию, уменьшение соотношения мощность/литр и неполадки при холодном запуске. Делать выбор, что лучше — топливная система дизеля или бензинового двигателя — стоит при покупке нового автомобиля или его переоснащении.
Немного об основных узлах и механизмах топливной системы
Топливный бак предназначен для размещения топлива с целью последующей его подачи в систему. Эту роль берут на себя трубопроводы. Задача топливного фильтра — следить, чтобы горючее было чистым и не содержало в себе посторонних примесей. Для впрыска горючего есть специальная топливная рамка, к которой подсоединены форсунки. Они своими головками находятся во впускной трубе и распыляют топливо в момент подачи. Нормальное давление для этого обеспечивает специальный регулятор, поддерживающий стабильное значение давления на всех этапах работы двигателя.
Задача воздушных фильтров похожа на аналогичную у топливных — поддерживать чистоту подаваемого в двигатель воздуха. Количество воздуха, поступающее в камеру сгорания, регулирует дроссельная заслонка. Непосредственно всей работой системы руководит блок управления двигателем.
Итоги
Что же можно сказать при первом взгляде? Схема топливной системы говорит, что это довольно сложно устроенная и работающая часть двигателя. В силу этого она требует бережного обращения с собой, использования качественных комплектующих и расходных материалов. В противном случае можно быть уверенным в том, что долго она не проработает.
Система питания бензинового двигателя: характеристики, особенности, описание, предназначение
Система питания силового агрегата участвует непосредственно в образовании воздушно-топливной смеси. Система питания бензинового двигателя включает в себя достаточное количество элементов, которые имеют разные функции и предназначение.
Виды системы питания бензиновых двигателей
Среди всех возможных бензиновых двигателей различают две основополагающие системы питания силового агрегата — инжекторная и карбюраторная. Первой, оснащаются большинство современных транспортных средств. Вторая, считается морально устаревшей, но по сей день используется при эксплуатации старых автомобилей, таких как ВАЗ, Волги, Газоны и т.д.
Отличаются они пусковым механизмом закачки топлива во впускной коллектор и цилиндры. У карбюраторной системы — эту функцию выполняет карбюратор, а вот в инжекторе — электронная система впрыска топлива при помощи форсунок.
Элементы питания и их функции
Конструктивно сложилось так, что существует стандартный набор элементов топливной системы бензинового силового агрегата. Разницу составляет непосредственно система впрыска топлива в коллектор или цилиндры. Рассмотрим, все элементы инжекторного и карбюраторного моторов.
Топливный бак
Неотъемлемый элемент любого транспортного средства. Именно в нём храниться горючее, которое поступает в камеры сгорания. В зависимости от конструктивных особенностей автомобиля, объём топливного резервуара может быть разный. Изготавливается данный элемент из стали, нержавейки, алюминия или пластика.
Трубопроводы
Топливопроводы служат транспортной системой между топливным баком и системой впрыска. Обычно они изготавливаются из пластика или металла. На старых автомобилях можно встретить их медными. Для соединения с остальными элементами топливной системы могут использоваться переходники, соединители или прочие элементы.
Топливный фильтр
В связи с не особо качественным топливом, для фильтрации используется фильтр горючего. Располагаться этот элемент может в топливном баке, подкапотном пространстве или под автомобилем, вмонтированным в топливопроводы. Для каждой группы автомобилей используется разный элемент.
Каждый производитель автомобилей использует свои фильтры. Они бывают разные за формою и материалом. Наиболее распространенными считаются волокнистые или хлопчатобумажные. Эти элементы наиболее лучше задерживают сторонние элементы и воду, которые засоряют цилиндры и форсунки.
Некоторые автомобилисты устанавливают два разных фильтра в топливную систему для более эффективной защиты. Замену элемента рекомендуется проводить каждое второе техническое обслуживание.
Бензонасос
Бензонасос — это насос прогоняющий топливо по всей системе. Так, они бывают двух типов — электрический и механический. Многие бывалые автолюбители помнят, что на старых «Жигулях» и «Волгах» устанавливались бензонасосы механического действия с лапкой, которой можно было подкачать недостающее топливо для запуска. Располагался этот элемент на блоке цилиндров, зачастую с левой стороны.
Все современные бензиновые силовые агрегаты оснащаются электрическими бензиновыми насосами. Располагаются элементы, зачастую, непосредственно в топливном баке, но бывает и такое, что данный элемент находится в подкапотном пространстве.
Карбюратор
На старых транспортных средствах устанавливались карбюраторы. Это элемент, который при помощи механических действий подавал топливо в камеры сгорания. Для каждого производителя, они имели разную структуру и строение, но принцип работы оставался не сменным.
Наиболее запомнившимися для отечественного автолюбителя, стали карбюраторы ОЗОН и серии К для Жигулей и Волги.
Форсунки
Форсунки — часть топливной системы инжекторного бензинового силового агрегата, который выполняет функцию дозированной подачи бензина в камеры сгорания. По форме и видам, форсунки бывают разные, это индивидуально для каждого автомобиля.
Располагаются эти элементы на топливной рампе. Обслуживание форсунок стоит проводить регулярно, поскольку если они слишком засоряться, их уже вычистить может, не представится возможным и придётся менять детали полностью.
Вывод
Топливная система бензинового автомобиля имеет простую структуру и конструкцию. Так, топливо, которое храниться в баке, при помощи бензонасоса попадает в цилиндры. При этом, оно проходит очистку в фильтре и распределяется при помощи карбюратора или форсунок.
Подача топлива в бензиновый двигатель
Подача топлива в бензиновый двигатель — это система устройств, обеспечивающих бесперебойное поступление топлива в цилиндры двигателя. Подача топлива в бензиновый двигатель находится в постоянной динамике и совершенствуется до настоящего времени. Вот о том, что представляет собой подача топлива в бензиновом двигателе, мы и поговорим в этой статье.
Содержание
Подачи топлива с впрыском во впускной трубопровод
В бензиновых двигателях используются системы подачи топлива с впрыском во впускной трубопровод различной конфигурации, работающие при типичном значении давления 300 — 400 кПа (3-4 бар).
Система с возвратом топлива
Подача топлива и создание давления впрыска осуществляется электроприводным топливным насосом (см. рис. «
Излишки топлива возвращаются в топливный бак по возвратной линии, подсоединенной к регулятору давления топлива. Избыточное топливо, нагретое в моторном отсеке, вызывает повышение температуры топлива в топливном баке. При этом увеличивается выделение паров топлива. В соответствии с требованиями к защите окружающей среды пары топлива собираются системой улавливания паров топлива. Далее они направляются в угольный фильтр для временного хранения до возврата во впускной трубопровод для сжигания в двигателе (
Система без возврата топлива
В такой системе подачи топлива регулятор давления располагается в топливном баке или вблизи него, что исключает необходимость в линии возврата топлива из двигателя в топливный бак.
Поскольку регулятор давления топлива, за счет места его установки, не связан с впускным трубопроводом, относительное давление впрыска не зависит от нагрузки двигателя. Это учитывается при вычислении продолжительности впрыска в блоке управления двигателем
В топливную рампу подается только такое количество топлива, которое подлежит впрыску. Излишнее топливо, подаваемое электроприводным топливным насосом, возвращается прямо в топливный бак, не проходя длинный путь через моторный отсек. Таким образом, нагрев топлива в топливном баке и, следовательно, выделение паров топлива значительно ниже, чем в системах с возвратом топлива.
В связи с этими преимуществами в настоящее время в основном используются системы подачи без возврата топлива.
Подача топлива без возврата топлива с регулированием по потребности
В системе подачи топлива с регулированием по потребности топливный насос подает только количество топлива, требуемое в данный момент времени для двигателя и необходимое для создания требуемого давления. Регулирование давления топлива осуществляется блоком управления двигателем в режиме замкнутого регулирования. Текущее давление топлива регистрируется датчиком низкого давления (см. рис. «Система подачи топлива с впрыском во впускной трубопровод с регулированием по потребности» ). Это исключает необходимость в регуляторе давления топлива. Регулирование объемного расхода топлива осуществляется посредством изменения напряжения питания топливного насоса, осуществляемого специальным модулем в блоке управления двигателем.
Система снабжена предохранительным клапаном, предотвращающим чрезмерное повышение давления даже после отсечки подачи топлива или выключения двигателя.
Регулирование по потребности позволяет избежать подачи избыточного топлива и, следовательно, свести к минимуму требуемую производительность топливного насоса. Это дает снижение расхода топлива по сравнению с системами с неуправляемым электроприводным топливным насосом. Применение таких систем позволяет в еще большей степени снизить температуру топлива в топливном баке.
Еще одно преимущество системы регулированием по потребности заключается в возможности регулирования давления топлива. С одной стороны, давление может быть увеличено во время пуска горячего двигателя во избежание образования пузырьков паров топлива. С другой стороны, прежде всего, на двигателях с наддувом появляется возможность впрыска как очень больших, так и очень малых количеств топлива, повышая давление топлива при полной нагрузке и снижая его при низкой нагрузке двигателя.
Кроме того, измерение давления топлива в такой системе дает дополнительные возможности диагностики по сравнению с другими системами. За счет учета текущего давления топлива при вычислении продолжительности впрыска обеспечивается более точное дозирование топлива.
Подача топлива прямым впрыском топлива
По сравнению с системами с впрыском топлива во впускной трубопровод при прямом впрыске имеется только ограниченное временное окно для впрыска топлива прямо в камеру сгорания. Поэтому здесь более важен процесс смесеобразования, и давление впрыска должно быть до 50 раз больше по сравнению с системами с впрыском топлива во впускной трубопровод. Топливная система подразделяется на контур низкого давления и контур высокого давления.
Система подачи топлива низкого давления
В системах прямого впрыска топлива для бензиновых двигателей система низкого давления служит для питания топливом системы высокого давления с использованием тех же компонентов, что и в системах с впрыском топлива во впускной трубопровод. Вследствие высоких температур в насосе высокого давления в условиях пуска горячего двигателя и работы двигателя при высоких температурах наружного воздуха для предотвращения образования пузырьков газа в топливе требуется более высокое предварительное давление (давление на впуске). Отсюда вытекает целесообразность использования систем с регулируемым низким давлением. Эти системы обеспечивают давление на впуске, оптимальное для любого рабочего состояния двигателя; давление на впуске обычно регулируется в диапазоне 300 — 600 кПа (3-6 бар).
Система подачи топлива высокого давления
В системах высокого давления в основном используются регулируемые насосы высокого давления или насосы высокого давления с постоянной подачей. Система включает топливный распределитель (топливную рампу высокого давления) с топливными форсунками высокого давления и датчик высокого давления (см рис. ниже) Для системы с постоянной подачей топлива также требуется отдельный клапан регулирования давления.
Требуемое давление устанавливается в соответствии с сигналом давления, измеряемым системой управления двигателя и обрабатываемым программой регулирования высокого давления. В зависимости от рабочей точки двигателя в системах с непрерывной подачей топлива давление регулируется в диапазоне от 5 до 11 МПа (50 — 110 бар), а в системах с регулированием давления по потребности — до 20 МПа (200 бар). Сигнал датчика давления используется для вычисления продолжительности впрыска топлива и для диагностики топливной системы.
Непрерывная подача топлива
Насос высокого давления, приводимый во вращение распределительным валом двигателя, обычно представляет собой трехцилиндровый радиально-поршневой насос (см. «Насосы высокого давления для систем прямого впрыска топлива» ), который нагнетает топливе в топливную рампу, преодолевая давление в системе (см. рис. «Система прямого впрыска топлива для бензиновых двигателей с непрерывной подачей топлива» ). Величина подачи топлива насоса не регулируется. Давление излишнего топлива не требуемого для впрыска, или поддержания давления, сбрасывается клапаном регулирования давления. После этого топливо возвращается в контур низкого давления. С этой целью блок управления двигателем управляет клапаном регулирования давления таким образом, чтобы получить давление впрыска, требуемое для данного режима работы. Клапан регулирования давления также служит в качестве клапана ограничения давления.
В системах с непрерывной подачей топлива в большинстве рабочих точек двигателя в систему высокого давления подается значительно больше топлива, чем требуется двигателю. Это приводит к потерям энергии и, следовательно, к более высокому расходу топлива по сравнения с системами с регулированием по потребности. Кроме того, излишнее топливо, сбрасываемое через клапан регулирования давления, способствует повышению температуры в топливной системе. По этой причине в современных двигателях с прямым впрыском топлива применяются только системы высокого давления с регулированием по потребности.
Система подачи топлива с регулированием по потребности
В системе с регулированием по потребности топливный насос высокого давления, обычно одноцилиндровый радиально-поршневой насос (см. «Насосы высокого давления для систем прямого впрыска топлива» ), подает топливо в топливную рампу только в количестве, фактически необходимом для впрыска и обеспечения требуемого давления. Насос обычно приводится в действие распределительным валом (однопоршневые насосы приводятся в действие специальными кулачками, приводящими в движение плунжер насоса). Подача топлива регулируется встроенным в насос высокого давления регулировочным клапаном. (см.рис. «Система прямого впрыска топлива для бензиновых двигателей с регулированием подачи топлива по потребности» ). Блок управления двигателем управляет этим клапаном с высокой точностью, что обеспечивает подачу топлива в количестве, требуемом для создания необходимого для данного режима работы двигателя давления в топливной рампе.
В целях обеспечения безопасности контур высокого давления включает предохранительный клапан, обычно встраиваемый в насос высокого давления. В случае превышения давлением допустимого уровня топливо возвращается через клапан ограничения давления в контур низкого давления.
Система улавливания паров топлива
Система улавливания паров топлива требуется для автомобилей с двигателями с искровым зажиганием (SI). Ее назначением является улавливание и сбор паров топлива из топливного бака в целях соблюдения требований законодательства в отношении предельно допустимого выделения паров топлива. Следует отметить, что интенсивность испарения топлива возрастает при повышении его температуры. Повышение температуры топлива может вызываться высокой температурой наружного воздуха, нагревом топливного насоса, встроенного в топливный бак или, в зависимости от системы подачи топлива, возвратом в топливный бак топлива, нагретого в двигателе. Выделение паров топлива также усиливается при понижении атмосферного давления или вовремя движения на подъем.
Система улавливания паров топлива включает угольный фильтр, к которому присоединен шланг вентиляции топливного бака, а также регенерационного клапана, подсоединенного к угольному фильтру и впускному трубопроводу (см. рис. «Система улавливания паров топлива» ). Активированный уголь поглощает пары топлива и позволяет выходить в атмосферу только воздуху. Вследствие разрежения во впускном трубопроводе свежий воздух прогоняется через угольный фильтр, когда во время движения автомобиля продувочный клапан открывает линию, соединяющую угольный фильтр с впускным трубопроводом. Свежий воздух захватывает поглощенное фильтром топливо и уносит его в двигатель для сжигания. Этот процесс известен под названием продувки угольного фильтра.
Регулирование объемного расхода продувочного воздуха осуществляется блоком управления двигателем в зависимости от режима работы двигателя. Чтобы угольный фильтр всегда был способен поглощать пары топлива, активированный уголь необходимо регулярно регенерировать. В системах с прямым впрыском топлива из-за небольшой разности атмосферного давления и давления во впускном трубопроводе при работе в режиме послойного распределения заряда топлива, для продувки необходимо перейти в режим работы на гомогенной смеси.
В следующей статье я расскажу о системе подачи топлива.
Рекомендую еще почитать:
Системы питания двигателя: система питания бензинового двигателя
Системы питания бензиновых и дизельных двигателей значительно отличаются, поэтому рассмотрим их по отдельности. Итак, что такое система питания автомобиля?
Система питания бензинового двигателя
Системы питания бензиновых двигателей бывают двух типов — карбюраторная и впрысковая (инжекторная). Поскольку на современных автомобилях карбюраторная система уже не применяется ниже рассмотрим лишь основные принципы ее работы. При необходимости вы легко сможете найти дополнительную информацию по ней в многочисленных специальных изданиях.
Система питания бензинового двигателя, независимо от типа двигателя внутреннего сгорания, предназначена для хранения запаса топлива, очистки топлива и воздуха от посторонних примесей, а также подачи воздуха и топлива в цилиндры двигателя.
Для хранения запаса топлива на автомобиле служит топливный бак. На современных автомобилях применяются металлические или пластмассовые топливные баки, которые в большинстве случаев расположены под днищем кузова в задней части.
Систему питания бензинового двигателя можно условно разделить на две подсистемы — подачи воздуха и подачи топлива. Что бы ни случилось, в любой ситуации наши специалисты по выездной тех помощи на дорогах москвы приедут и окажут необходимую помощь.
Система подачи воздуха практически одинакова для всех типов двигателей внутреннего сгорания. Воздух, предназначенный для подачи в цилиндры двигателя, очищается от пыли воздушным фильтром, который расположен в моторном отсеке автомобиля. Воздух очищается сменным фильтрующим элементом, который выполнен из специальной бумаги с мелкими порами. Из следующей главы можно будет узнать электронная система управления двигателем — что это такое и как осуществляется диагностика электронной системы управления двигателем.
Дальнейший путь очищенного воздуха зависит от типа системы питания и будет рассмотрен ниже. А в одной из следующих глав можно будет узнать система питания дизельного двигателя: устройство системы питания дизельного двигателя.
Система питания бензинового двигателя карбюраторного типа
В карбюраторном двигателе система подачи топлива работает следующим образом.
Топливный насос (бензонасос) подает топливо из бака в поплавковую камеру карбюратора. Топливный насос, обычно мембранный, расположен непосредственно на двигателе. Привод насоса осуществляется при помощи штока-толкателя эксцентриком на распределительном валу.
Очистка топлива от загрязнений совершается в несколько этапов. Самая грубая очистка происходит сеточкой на заборнике в топливном баке. Затем топливо фильтруется сеточкой на входе в бензонасос. Также сетчатый фильтр-отстойник установлен на входном патрубке карбюратора.
В карбюраторе очищенный воздух из воздушного фильтра и бензин из бака смешиваются и подаются во впускной трубопровод двигателя.
Карбюратор устроен таким образом, чтобы обеспечить оптимальное соотношение воздуха и бензина в смеси. Это соотношение (по массе) составляет приблизительно 15 к 1. Топливовоздушная смесь с таким соотношением воздуха к бензину называется нормальной.
Нормальная смесь необходима для работы двигателя в установившемся режиме. На других режимах двигателю могут потребоваться топливовоздушные смеси с иным соотношением компонентов.
Обедненная смесь (15-16,5 частей воздуха к одной части бензина) имеет меньшую скорость сгорания по сравнению с обогащенной, но зато происходит полное сгорание топлива. Обедненная смесь применяется при средних нагрузках и обеспечивает высокую экономичность, а также минимальный выброс вредных веществ.
Бедная смесь (более 16,5 частей воздуха к одной части бензина) горит очень медленно. На бедной смеси могут возникать перебои в работе двигателя.
Обогащенная смесь (13-15 частей воздуха к одной части бензина) обладает наибольшей скоростью сгорания и используется при резком увеличении нагрузки.
Богатая смесь (менее 13 частей воздуха к одной части бензина) горит медленно. Богатая смесь необходима при пуске холодного двигателя и последующей работе на холостом ходу.
Для создания смеси, отличной от нормальной, карбюратор снабжен специальными устройствами — экономайзер, ускорительный насос (обогащенная смесь), воздушная заслонка (богатая смесь).
В карбюраторах разных систем эти устройства реализованы по-разному, поэтому здесь мы не будем рассматривать их более подробно. Суть просто в том, что система питания бензинового двигателя карбюраторного типа содержит такие конструктивные элементы.
Для изменения количества топливовоздушной смеси и, следовательно, частоты вращения коленчатого вала двигателя служит дроссельная заслонка. Именно ею управляет водитель, нажимая или отпуская педаль газа.
Система питания бензинового двигателя инжекторного типа
На автомобиле с системой впрыска топлива водитель тоже управляет двигателем посредством дроссельной заслонки, но на этом аналогия с карбюраторной системой питания бензинового двигателя заканчивается.
Топливный насос расположен непосредственно в баке и имеет электропривод.
Электробензонасос обычно объединен с датчиком уровня топлива и сетчатым фильтром в узел, получивший название топливный модуль.
На большинстве впрысковых автомобилей топливо из топливного бака под давлением поступает в сменный топливный фильтр.
Топливный фильтр может быть установлен под днищем кузова либо в моторном отсеке.
Топливные трубопроводы подсоединяются к фильтру резьбовыми или быстросъемными соединениями. Соединения уплотнены кольцами из бензостойкой резины или металлическими шайбами.
В последнее время многие автопроизводители стали отказываться от применения подобных фильтров. Очистка топлива производится только фильтром, установленным в топливном модуле.
Замена такого фильтра не регламентирована планом технического обслуживания.
Системы впрыска топлива бывают двух основных типов — центральный впрыск топлива (моновпрыск) и распределенный впрыск, или, как его еще называют, многоточечный.
Центральный впрыск стал для автопроизводителей переходным этапом от карбюратора к распределенному впрыску и на современных автомобилях применения не находит. Это связано с тем, что система центрального впрыска топлива не позволяет выполнить требования современных экологических стандартов.
Агрегат центрального впрыска похож на карбюратор, только вместо смесительной камеры и жиклеров внутри установлена электромагнитная форсунка, которая открывается по команде электронного блока управления двигателем. Впрыск топлива происходит на вход впускного трубопровода.
В системе распределенного впрыска количество форсунок равно количеству цилиндров.
Форсунки установлены между впускным трубопроводом и топливной рампой. В топливной рампе поддерживается постоянное давление, которое обычно составляет около трех бар (1 бар равен примерно 1 атм). Для ограничения давления в топливной рампе служит регулятор, который стравливает излишки топлива обратно в бак.
Раньше регулятор давления устанавливали непосредственно на топливной рампе, а для соединения регулятора с топливным баком использовалась обратная топливная магистраль. В современных системах питания бензинового двигателя регулятор располагают в топливном модуле и необходимость в обратной магистрали отпала.
Топливные форсунки открываются по командам электронного блока управления, и происходит впрыск топлива из рампы во впускной трубопровод, где топливо смешивается с воздухом и поступает в виде смеси в цилиндр.
Команды на открытие форсунок вычисляются на основании сигналов, поступающих от датчиков электронной системы управления двигателем. Тем самым обеспечивается синхронизация работы системы подачи топлива и системы зажигания.
Система питания бензинового двигателя инжекторного типа обеспечивает большую производительность и возможность соответствия более высоким экологическим стандартам, чем карбюраторного.
Cистемы впрыска топлива бензиновых двигателей: виды,работа,фото
Первые системы впрыска были механическими (рис. 2.61), а не электронными, и некоторые из них (например, высокоэффективная система BOSCH) были чрезвычайно остроумными и хорошо работали. Впервые же система механического впрыска топлива была разработа на компанией Daimler Benz, а первый серийный автомобиль с впрыском бензина был выпу щен еще в 1954 г. Основными преимуществами системы впрыска по сравнению с карбюра торными системами являются следующие:
— отсутствие дополнительного сопротивления потоку воздуха на впуске, имеющему место в карбюраторе, что обеспечивает повышение наполнения цилиндров и литровой мощно сти двигателя;
— более точное распределение топлива по отдельным цилиндрам;
— значительно более высокая степень оптимизации состава горючей смеси на всех режи мах работы двигателя с учетом его состояния, что приводит к улучшению топливной эко номичности и снижению токсичности отработавших газов.
Хотя в конце концов оказалось, что лучше для этой цели использовать электронику, которая дает возможность сделать систему компактнее, надежнее и более адаптируемой к требовани ям различных двигателей. Некоторые из первых систем электронного впрыска представляли собой карбюратор, из которого удаляли все «пассивные» топливные системы и устанавливали одну или две форсунки. Такие системы получили название «центральный (одноточечный) впрыск» (рис. 2.62 и 2.64).
Рис. 2.62. Агрегат центрального (одноточечного) впрыска
Рис. 2.64. Схема системы центрального впрыска топлива: 1 — подача топлива;Рис. 2.63. Электронный блок управления 2 — поступление воздуха; 3 — дроссельная четырехцилиндровым двигателем заслонка; 4 — впускной трубопровод; Valvetronic BMW 5 — форсунка; 6 — двигатель
В настоящее время наибольшее распространение получили системы распределенного (многоточечного) электронного впрыска. На изучении этих систем питания необходимо оста новиться более подробно.
СИСТЕМА ПИТАНИЯ С ЭЛЕКТРОННЫМ РАСПРЕДЕЛЕННЫМ ВПРЫСКОМ БЕНЗИНА (ТИПА MOTRONIC)
В системе центрального впрыска подача смеси и ее распределение по цилиндрам осущест вляются внутри впускного коллектора (рис. 2.64).
Наиболее современная система распределенного впрыска топлива отличается тем, что во впускном тракте каждого цилиндра устанавливается отдельная форсунка, которая в опре деленный момент впрыскивает дозированную порцию бензина на впускной клапан соответ ствующего цилиндра. Бензин, поступивший
в цилиндр, испаряется и перемешивается с воздухом, образуя горючую смесь. Двига тели с такими системами питания обладают лучшей топливной экономичностью и пони женным содержанием вредных веществ в отработавших газах по сравнению с кар бюраторными двигателями.Работой форсунок управляет электрон ный блок управления (ЭБУ) (рис. 2.63), пред ставляющий собой специальный компью тер, который получает и обрабатывает элект рические сигналы от системы датчиков, сравнивает их показания со значениями,
хранящимися в памяти компьютера, и выда ет управляющие электрические сигналы на электромагнитные клапаны форсунок и другие исполнительные устройства. Кроме того, ЭБУ постоянно проводит диагностику
Рис. 2.65. Схема системы распределенного впрыска топлива Motronic: 1 — подача топ лива; 2 — поступление воздуха; 3 — дрос сельная заслонка; 4 — впускной трубопро вод; 5 — форсунки; 6 — двигатель
системы впрыска топлива и при возникно вении неполадок в работе предупреждает водителя с помощью контрольной лампы, установленной в щитке приборов. Серьез ные неполадки записываются в памяти бло ка управления и могут быть считаны при проведении диагностики.Система питания с распределенным впрыском имеет следующие составные части:
— система подачи и очистки топлива;
— система подачи и очистки воздуха;
— система улавливания и сжигания паров бензина;
— электронная часть с набором датчиков;
— система выпуска и дожигания отработав ших газов.
Система подачи топливасостоит из топ ливного бака, электрического бензонасоса, топливного фильтра, трубопроводов и топ ливной рампы, на которой установлены форсунки и регулятор давления топлива.
Рис. 2.66. Погружной электрический топливный насос; а — топливозаборник с насо сом; б — внешний вид насоса и насосная секция роторного типа топливного насоса с электрическим приводом; в — шестеренчатая; г — роликовая; д — пластинчатая; е — схема работы насосной секции роторного типа:1 — корпус; 2 — зона всасывания; 3 — ротор; 4 — зона нагнетания; 5 — направление вращения
Рис. 2.67. Топливная рампа пятицилиндрового двигателя с установленными на ней форсунками, регулятором давления и штуцером для контроля давления
Электробензонасос(обычно роликовый) может устанавливаться как внутри бензобака (рис. 2.66), так и снаружи. Бензонасос включается с помощью электромагнитного реле. Бен зин засасывается насосом из бака и одновременно омывает и охлаждает электродвигатель насоса. На выходе из насоса имеется обратный клапан, который не позволяет топливу выте кать из напорной магистрали при выключенном бензонасосе. Для ограничения давления служит предохранительный клапан.
Поступающее от бензонасоса топливо, под давлением не менее 280 кПа проходит через топливный фильтр тонкой очистки и поступает к топливной рампе. Фильтр имеет металлический корпус, заполненный бумажным фильтрующим элементом.
Рампа(рис.2.67) представляет собой полую конструкцию, к которой крепятся форсунки и регулятор давления. Рампа крепится болтами к впускному трубопроводу двигателя. На рампе также устанавливается штуцер, который служит для контроля давления топлива. Штуцер закрыт резьбовой пробкой для предохранения от загрязнения.
Форсунка(рис. 2.68) имеет металличес кий корпус, внутри которого расположен электромагнитный клапан, состоящий из электрической обмотки, стального сер дечника, пружины и запорной иглы. В верхней части форсунки расположен не большой сетчатый фильтр, предохраняю щий распылитель форсунки (имеющий очень маленькие отверстия) от загрязне ния. Резиновые кольца обеспечивают не обходимое уплотнение между рампой, форсункой и посадочным местом во впуск ном трубопроводе. Фиксация форсункина рампе осуществляется с помощью спе циального зажима. На корпусе форсунки имеются электрические контакты для под-
Рис. 2.68. Электромагнитные форсунки бензинового двигателя: слева — GM, справа — Bosch
Рис. 2.69. Регулятор давления топлива:1 — корпус; 2 — крышка; 3 — патрубок для вакуумного шланга; 4 — мембрана; 5 — кла пан; А — топливная полость; Б — вакуумная полость
Рис. 2.70. Пластмассовый впускной тру бопровод с ресивером и дроссельным патрубкомключения электрического разъема. Регулирование количества топлива, впрыскиваемого форсункой, осуществляется изменением длины электрического импульса, подаваемого на контакты форсунки.
Регулятор давлениятоплива (рис. 2.69) служит для изменения давления в рампе, в за висимости от разрежения во впускном трубопроводе. В стальном корпусе регулятора распо ложен подпружиненный игольчатый клапан, соединенный с диафрагмой. На диафрагму, с од ной стороны воздействует давление топлива в рампе, а с другой разрежение во впускном трубопроводе. При увеличении разрежения, во время прикрытия дроссельной заслонки, клапан открывается, излишки топлива сливаются по сливному трубопроводу обратно в бак, а давление в рампе уменьшается.
В последнее время появились системы впрыска, в которых отсутствует регулятор давле ния топлива. Например, на рампе двигателя V8 автомобиля New Range Rover нет регулятора давления, и состав горючей смеси обеспечивается только работой форсунок, получающих сигналы от электронного блока.
Система подачи и очистки воздухасостоит из воздушного фильтра со сменным фильт рующим элементом, дроссельного патрубка с заслонкой и регулятором холостого хода, реси вера и выпускного трубопровода (рис. 2.70).
Ресивердолжен иметь достаточно большой объем, для того чтобы сглаживались пульса ции поступающего в цилиндры двигателя воздуха.
Дроссельный патрубокзакреплен на ресивере и служит для изменения количества воз духа, поступающего в цилиндры двигателя. Изменение количества воздуха осуществляется с помощью дроссельной заслонки, поворачиваемой в корпусе с помощью тросового приво да от педали «газа». На дроссельном патрубке установлены датчик положения дроссельной заслонки и регулятор холостого хода. В дроссельном патрубке имеются отверстия для забо ра разрежения, которое используется системой улавливания паров бензина.
В последнее время конструкторы систем впрыска начинают применять электропривод управления, когда между педалью «газа» и дроссельной заслонкой нет механической связи (рис. 2.71). В таких конструкциях на педали «газа» устанавливаются датчики ее положения, а дроссельная заслонка поворачивается шаговым электродвигателем с редуктором. Элект родвигатель поворачивает заслонку по сигналам компьютера, управляющего работой дви гателя. В таких конструкциях не только обеспечивается четкое выполнение команд водителя, но и имеется возможность влиять на работу двигателя, исправляя ошибки водителя, дейст вием электронных систем поддержания устойчивости автомобиля и других современных электронных систем обеспечения безопасности.
Рис. 2.71. Дроссельная заслонка с элект-Рис. 2.72. Индуктивные датчики положе- рическим приводом обеспечивает воз- ния коленчатого и распределительного можность управления двигателем по про- валов
Водам
Датчик положения дроссельной заслонки представляет собой потенциометр, ползунок которого соединен с осью дроссельной заслонки. При повороте дросселя, изменяется электри ческое сопротивление датчика и напряжение его питания, которое является выходным сигна лом для ЭБУ. В системах электропривода управления дроссельной заслонкой используется не меньше двух датчиков, чтобы компьютер мог определять направления перемещения заслонки.
Регулятор холостого хода служит для регулировки оборотов коленчатого вала двигателя на холостом ходу путем изменения количества воздуха, проходящего в обход закрытой дроссель ной заслонки. Регулятор состоит из шагового электродвигателя, управляемого ЭБУ, и конусного клапана. В современных системах, имеющих более мощные компьютеры управления работой двигателя, обходятся без регуляторов холостого хода. Компьютер, анализируя сигналы от много численных датчиков, управляет длительностью поступающих к форсункам импульсов электри ческого тока и работой двигателя на всех режимах, в том числе и на холостом ходу.
Между воздушным фильтром и патрубком впускного трубопровода устанавливается дат чик массового расхода топлива.Датчик изменяет частоту электрического сигнала, посту пающего к ЭБУ, в зависимости от количества воздуха, проходящего через патрубок. От этого датчика поступает к ЭБУ и электрический сигнал, соответствующий температуре поступаю щего воздуха. В первых системах электронного впрыска использовались датчики, оценива ющие объем поступающего воздуха. Во впускном патрубке устанавливалась заслонка, которая отклонялась на разную величину в зависимости от напора поступающего воздуха. С заслон кой был связан потенциометр, который изменял сопротивление в зависимости от величины поворота заслонки. Современные датчики массового расхода воздуха работают, используя принцип изменения электрического сопротивления нагретой проволоки или токопроводя- щей пленки при охлаждении ее поступающим потоком воздуха. Управляющий компьютер, получающий также сигналы от датчика температуры поступающего воздуха, может опреде лить массу поступившего в двигатель воздуха.
Для корректного управления работой системы распределенного впрыска электронному бло ку требуются сигналы и от других датчиков. К последним относятся: датчик температуры охлажда ющей жидкости, датчик положения и частоты вращения коленчатого вала, датчик скорости авто мобиля, датчик детонации, датчик концентрации кислорода (устанавливается в приемной трубе системы выпуска отработавших газов в варианте системы впрыска с обратной связью).
В качестве температурных датчиков в настоящее время в основном используются полупровод ники, изменяющие электрическое сопротивление при изменении температуры. Датчики положе ния и скорости вращения коленчатого вала обычно выполняются индуктивного типа (рис. 2.72). Они выдают импульсы электрического тока при вращении маховика с метками на нем.
Рис.2.73. Схема работы адсорбера:1 — всасываемый воздух; 2 — дроссельная заслонка; 3 — впускной коллектор двигателя; 4 — клапан продувки сосуда с активированным углем; 5 — сигнал от ECU; 6 — сосуд с активированным углем; 7 — окружающий воздух; 8 — топ ливные пары в топливном баке
Система питания с распределенным впрыском может быть последовательной или парал лельной. В параллельной системе впрыска, в зависимости от числа цилиндров двигателя, одновременно срабатывают несколько форсунок. В системе с последовательным впрыском в нужный момент времени срабатывает только одна, конкретная форсунка. Во втором слу чае ЭБУ должен получать информацию о моменте нахождения каждого поршня вблизи ВМТ в такте впуска. Для этого требуется не только датчик положения коленчатого вала, но и дат чик положения распределительного вала.На современных автомобилях, как правило, уста навливаются двигатели с последовательным впрыском.
Для улавливания паров бензина,который испаряется из топливного бака, во всех сис темах впрыска используются специальные адсорберы с активированным углем (рис. 2.73). Активированный уголь, находящийся в специальной емкости, соединенной трубопроводом с топливным баком, хорошо поглощает пары бензина. Для удаления бензина из адсорбера последний продувается воздухом и соединяется с впускным трубопроводом двигателя, Для того
чтобы работа двигателя при этом не нарушалась, продувка производится только на опреде ленных режимах работы двигателя, с помо щью специальных клапанов, которые откры ваются и закрываются по команде ЭБУ.В системах впрыска с обратной связью ис пользуются датчики концентрации кислоро дав отработавших газах, которые устанавли ваются в выпускной системе с каталитиче ским нейтрализатором отработавших газов.
Каталитический нейтрализатор(рис. 2.74;
Рис. 2.74. Двухслойный трехкомпонент- ный каталитический нейтрализатор отра ботавших газов:1 — датчик концентрации кислорода для замкнутого контура управления; 2 — монолитный блок-носитель; 3 — мон тажный элемент в виде проволочной сетки; 4 — двухоболочковая теплоизоляция нейт рализатора
2.75) устанавливается в выпускной системе для уменьшения содержания вредных веществ в отработавших газах. Нейтрали затор содержит один восстановительный (родий) и два окислительных (платина и пал ладий) катализатора. Окислительные ката лизаторы способствуют окислению несго- ревших углеводородов (СН) в водяной пар,
Рис. 2.75. Внешний вид нейтрализатора
а окиси углерода (СО) в углекислый газ. Вос становительный катализатор восстанавли вает вредные оксиды азота NOx в безвредный азот. Так как эти нейтрализаторы снижают в отработавших газах содержание трех вред ных веществ, они называются трехкомпо- нентными.
Работа автомобильного двигателя на этилированном бензине приводит к выходу из строя дорогостоящего каталитического нейтрализатора. Поэтому в большинстве стран использование этилированного бен зина запрещено.
Трехкомпонентный каталитический нейт рализатор работает наиболее эффективно, если в двигатель подается смесь стехиомет- рического состава, т. е. при соотношении воздуха и топлива как 14,7:1 или коэффици енте избытка воздуха, равном единице. Ес ли воздуха в смеси слишком мало (т. е. мало кислорода), тогда СН и СО не полностью окислятся (сгорят) до безопасного побочного продукта. Если же воздуха слишком много, то не может быть обеспечено разложение N0X на кислород и азот. Поэтому появилось новое поколение двигателей, в которых со став смеси регулировался постоянно для получения точного соответствия коэффици ента избытка воздуха сс=1 с помощью дат чика концентрации кислорода (лямбда-зон да) (рис. 2.77), встраиваемого в выпускную систему.
Рис. 2.76. Зависимость эффективности действия нейтрализатора от коэффици ента избытка воздуха
Рис. 2.77. Устройство датчика концентра ции кислорода:1 — уплотнительное коль цо; 2 — металлический корпус с резьбой и шестигранником «под ключ»; 3 — керамичес кий изолятор; 4 — провода; 5 — уплотнитель- ная манжета проводов; 6 — токоподводя- щий контакт провода питания нагревателя; 7 — наружный защитный экран с отверсти ем для атмосферного воздуха; 8 — токо съемник электрического сигнала; 9 — элек трический нагреватель; 10 — керамический наконечник; 11 — защитный экран с отвер стием для отработавших газов
Этот датчик определяет количество кислорода в отработавших газах, а его электрический сигнал использует ЭБУ, который соответственно изменяет количество впрыскиваемого топ лива. Принцип действия датчика заключается в способности пропускать через себя ионы ки слорода. Если содержание кислорода на активных поверхностях датчика (одна из которой контактирует с атмосферой, а другая с отработавшими газами) значительно отличается, про исходит резкое изменение напряжения на выводах датчика. Иногда устанавливают два дат чика концентрации кислорода: один — до нейтрализатора, а другой — после.
Для того чтобы катализатор и датчик концентрации кислорода могли эффективно работать, они должны быть прогреты до определенной температуры. Минимальная температура, при ко торой задерживается 90 % вредных веществ, составляет порядка 300 «С. Необходимо также избегать перегрева нейтрализатора, поскольку это может привести к повреждению наполни теля и частично блокировать проход для газов. Если двигатель начинает работать с перебоя ми, то несгоревшее топливо догорает в катализаторе, резко увеличивая его температуру. Ино гда может быть достаточно нескольких минут работы двигателя с перебоями, чтобы полностью повредить нейтрализатор. Вот почему электронные системы современных двигателей должны выявлять пропуски в работе и предотвращать их, а также предупреждать водителя о серьезно сти этой проблемы. Иногда для ускорения прогрева каталитического нейтрализатора после пу ска холодного двигателя применяют электрические нагреватели. Датчики концентрации кисло рода, применяющиеся в настоящее время, практически все имеют нагревательные элементы. В современных двигателях, с целью ограничения выбросов вредных веществ в атмосфе
ру во время прогрева двигателя, предварительные каталитические найтрализаторы устана вливают максимально близко к выпускному коллектору (рис. 2.78), чтобы обеспечить быст рый прогрев нейтрализатора до рабочей температуры. Кислородные датчики установлены до и после нейтрализатора.
Для улучшения экологических показателей работы двигателя необходимо не только со вершенствовать нейтрализаторы отработавших газов, но и улучшать процессы, протекаю щие в двигателе. Содержание углеводородов стало возможным снизить за счет уменьшения
«щелевых объемов», таких как зазор между поршнем и стенкой цилиндра над верхним ком прессионным кольцом и полостей вокруг седел клапанов.
Тщательное исследование потоков горючей смеси внутри цилиндра с помощью компью терной техники дало возможность обеспечить более полное сгорание и низкий уровень СО. Уровень NOx был уменьшен с помощью системы рециркуляции отработавших газов путем за бора части газа из выпускной системы и подачи его в поток воздуха на впуске. Эти меры и быстрый, точный контроль за работой двигателя на переходных режимах могут свести вредные выбросы к минимуму еще до катализатора. Для ускорения прогрева каталитическо го нейтрализатора и выхода его на рабочий режим используется также способ вторичной по дачи воздуха в выпускной коллектор с помощью специального электроприводного насоса.
Другим эффективным и распростра ненным способом нейтрализации вредных продуктов в отработавших газах является пламенное дожигание, которое основано на способности горючих составляющих отработавших газов (СО, СН, альдегиды) окисляться при высоких температурах. Отработавшие газы поступают в камеру дожигателя, имеющую эжектор, через ко торый поступает нагретый воздух из теп лообменника. Горение происходит в камере,Рис. 2.78. Выпускной коллектор двигателяа для воспламенения служит запальная
с предварительным нейтрализатором свеча.
НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ВПРЫСК БЕНЗИНА
Первые системы впрыска бензина непосредственно в цилиндры двигателя появились еще в первой половине XX в. и использовались на авиационных двигателях. Попытки применения непосредственного впрыска в бензиновых двигателях автомобилей были прекращены в 40-е годы XIX в., потому что такие двигатели получались дорогостоящи ми, неэкономичными и сильно дымили на режимах большой мощности. Впрыскивание бензина непосредственно в цилиндры связано с определенными трудностями. Форсун ки для непосредственного впрыска бензина работают в более сложных условиях, чем те, что установлены во впускном трубопроводе. Головка блока, в которую должны уста навливаться такие форсунки, получается более сложной и дорогой. Время, отводимое на процесс смесеобразования при непосредственном впрыске, существенно уменьша ется, а значит, для хорошего смесеобразования необходимо подавать бензин под боль шим давлением.
Со всеми этими трудностями удалось справиться специалистам компании Mitsubishi, ко торая впервые применила систему непосредственного впрыска бензина на автомобильных двигателях. Первый серийный автомобиль Mitsubishi Galant с двигателем 1,8 GDI (Gasoline Direct Injection — непосредственный впрыск бензина) появился в 1996 г. (рис. 2.81). Сейчас двигатели с непосредственным впрыском бензина выпускают Peugeot-Citroen, Renault, Toyota, DaimlerChrysler и другие производители (рис. 2.79; 2.80; 2.84).
Преимущества системы непосредственного впрыска заключаются в основном в улуч шении топливной экономичности, а также и некоторого повышения мощности. Первое объясняется способностью двигателя с системой непосредственного впрыска работать
Рис. 2.79. Схема двигателя Volkswagen FSI с непосредственным впрыском бензина
Рис.2.80. В 2000 г. компания PSA Peugeot-Citroen представила свой двухлитровый че тырехцилиндровый двигатель HPI с непосредственным впрыском бензина, который мог работать на бедных смесях
на очень бедных смесях. Повышение мощности обусловлено в основном тем, что орга низация процесса подачи топлива в цилиндры двигателя позволяет повысить степень сжатия до 12,5 (в обычных двигателях, работающих на бензине, редко удается устано вить степень сжатия свыше 10 из-за наступления детонации).
В двигателе GDI топливный насос обеспечивает давление 5 МПа. Электро магнитная форсунка, установленная в го ловке блока цилиндров,впрыскивает бен зин непосредственно в цилиндр двигателя и может работать в двух режимах. В зави симости от подаваемого электрического сигнала она может впрыскивать топливо или мощным коническим факелом, или компактной струей (рис. 2.82). Днище поршня имеет специальную форму в виде сферической выемки (рис. 2.83). Такая форма позволяет закрутить поступающий воздух, направить впрыскиваемое топли во к свече зажигания, установленной по центру камеры сгорания. Впускной трубо провод расположен не сбоку, а вертикальРис. 2.81. Двигатель Mitsubishi GDI — пер вый серийный двигатель с системой не посредственного впрыска бензина
но сверху. Он не имеет резких изгибов, и поэтому воздух поступает с высокой ско ростью.
Рис.2.82. Форсунка двигателя GDI может работать в двух режимах, обеспечивая мощ ный (а) или компактный (б) факел распыленного бензина
В работе двигателя с системой непосредственного впрыска можно выделить три различ ных режима:
1) режим работы на сверхбедных смесях;
2) режим работы на стехиометрической смеси;
3) режим резких ускорений с малых оборотов;
Первый режим используется в том случае, когда автомобиль движется без резких уско рений со скоростью порядка 100-120 км/ч. На этом режиме используется очень бедная горючая смесь с коэффициентом избытка воздуха более 2,7. В обычных условиях такая смесь не может воспламениться от искры, поэтому форсунка впрыскивает топливо ком пактным факелом в конце такта сжатия (как в дизеле). Сферическая выемка в поршне на правляет струю топлива к электродам свечи зажигания, где высокая концентрация паров бензина обеспечивает возможность воспламенения смеси.
Второй режим используется при движении автомобиля с высокой скоростью и при резких ускорениях, когда необходимо получить высокую мощность. Такой режим движе ния требует стехиометрического состава смеси. Смесь такого состава легко воспламеня ется, но у двигателя GDI повышена степень
сжатия, и для того чтобы не наступала де тонация, форсунка впрыскивает топливо мощным факелом. Мелко распыленное то пливо заполняет цилиндр и, испаряясь, ох лаждает поверхности цилиндра, снижая вероятность появления детонации.Третий режим необходим для получения большого крутящего момента при резком нажатии педали «газа», когда двигатель ра
ботает на малых оборотах. Этот режим рабо ты двигателя отличается тем, что в течение одного цикла форсунка срабатывает два раза. Во время такта впуска в цилиндр для
Рис. 2.83. Поршень двигателя с непосред ственным впрыском бензина имеет спе циальную форму (процесс сгорания над поршнем)
4. Заказ № 1031.97
Рис. 2.84. Конструктивные особенности двигателя с непосредственным впрыском бен зина Audi 2.0 FSI
его охлаждения мощным факелом впрыскивается сверхбедная смесь (а=4,1). В конце такта сжатия форсунка еще раз впрыскивает топливо, но компактным факелом. При этом смесь в цилиндре обогащается и детонация не наступает.
По сравнению с обычным двигателем с системой питания с распределенным впры ском бензина, двигатель с системой GDI примерно на 10 % экономичнее и выбрасыва ет в атмосферу на 20 % меньше углекислого газа. Повышение мощности двигателя доходит до 10 %. Однако, как показала эксплуатация автомобилей с двигателями тако го типа, они очень чувствительны к содержанию серы в бензине.
Оригинальный процесс непосредственного впрыска бензина разработала компания Orbital. В этом процессе в цилиндры двигателя впрыскивается бензин, заранее смешанный с воздухом с помощью специальной форсунки. Форсунка компании Orbital состоит из двух жиклеров, топливного и воздушного.
Рис. 2.85. Работа форсунки Orbital
Воздух к воздушным жиклерам поступает в сжатом виде от специального компрессора при давлении 0,65 МПа. Давление топлива составляет 0,8 МПа. Сначала срабатывает топ ливный жиклер, а затем в нужный момент и воздушный, поэтому в цилиндр, мощным факе лом впрыскивается топливно-воздушная смесь в виде аэрозоля (рис. 2.85).
Форсунка, установленная в головке цилиндра рядом со свечой зажигания, впрыскивает топливно-воздушную струю непосредственно на электроды свечи зажигания, что обеспечи вает ее хорошее воспламенение.
Устройство системы питания инжекторного двигателя
Система подачи топлива инжекторного двигателя получила распространение в современных автомобилях и имеет ряд преимуществ перед топливной системой карбюраторного двигателя. В этой статье мы рассмотрим устройство инжектора и узнаем, как работает система подачи топлива инжекторного двигателя и электронная система питания.
Устройство инжектора
Основная задача системы питания инжекторного двигателя заключается в обеспечении подачи оптимального количества бензина в двигатель при разных режимах работы. Подача бензина в двигатель осуществляется с помощью форсунок, которые установлены во впускном трубопроводе.
Устройство системы питания инжектора:
1. Электробензонасос – устанавливается в модуле, который располагается в топливном баке. Модуль также включает в себя такие дополнительные элементы, как топливный фильтр, датчик уровня бензина и завихритель.
Электробензонасос предназначен для нагнетания бензина из топливного бака в подающий топливопровод. Управление электробензонасосом осуществляется с помощью контроллера через реле.
2. Топливный фильтр – предназначен для очистки топлива от грязи и примесей, которые могут привести к неравномерной работе двигателя, неустойчивой работе инжектора, загрязнению форсунок. В инжекторных системах к качеству топлива предъявляются высокие требования.
3. Топливопроводы – служат для подачи топлива от бензонасоса к рампе и обратно от рампы в топливный бак. Соответственно существует прямой и обратный топливопроводы.
4. Рампа форсунок с топливными форсунками – конструкция рампы обеспечивает равномерное распределение топлива по форсункам. На топливной рампе располагаются форсунки, регулятор давления топлива и штуцер контроля давления в топливной системе инжектора.
5. Регулятор давления топлива – предназначен для поддержания оптимального перепада давления, который способствует тому, что количество впрыскивания топлива зависит только от длительности впрыска. Излишки топлива регулятор подает обратно в бак.
Как работает система питания инжекторного двигателя?
Как работает система питания инжекторного двигателя? Для стабильной работы двигателя необходимо обеспечить сбалансированное поступление топливовоздушной смеси в камеру сгорания. Приготовление топливовоздушной смеси происходит в впускном трубопроводе, благодаря смешиванию бензина с воздухом. Контроллер с помощью управляющего импульса открывает клапан форсунки и путем изменения длительности импульса регулирует состав топливовоздушной смеси.
Регулятор давления топлива поддерживает перепад давления топлива постоянным, соответственно количество топлива, что подается пропорционально времени, при котором форсунки находятся в открытом состоянии. Контроллер поддерживает оптимальное соотношение топливовоздушной смеси путем изменения длительности импульсов. Если длительность импульса увеличивается – смесь обогащается, если уменьшается – смесь обедняется.
|
Сегодня мы расскажем, как проводится диагностика топливной системы и форсунок бензинового двигателя, как инжекторного, так и карбюраторного, основные особенности. Если упала мощность двигателя, машина стала дергаться при движении, увеличился расход бензина, появляются провалы при нажатии на педаль газа, возможно, необходимо провести диагностику топливной системы. Большинство симптомов, говорящих о возможных проблемах с ней аналогичны признакам неисправностей ШПГ. В связи с тем, что диагностировать шатунно-поршневую группу гораздо сложение, чем систему питания бензинового двигателя, начинать нужно с последней: а вдруг дело именно в ней (в большинстве случаев именно так и происходит). По материалам сайта AutoScience. Диагностика форсунок бензинового двигателя и других составных частей топливной системыСовременные бензиновые моторы – инжекторные. Т.е. за впрыск топлива в них отвечают форсунки. Поэтому рассмотрение порядка диагностики топливной системы стоит начать именно с них. В отличие от дизелей диагностировать систему питания бензинового мотора несколько проще. Все – благодаря более простой конструкции и отсутствию огромного давления в магистралях. Делается это в следующей последовательности:
Конечно, не лишним при диагностике системы питания инжекторного двигателя будет использование автосканера. Сведения о многих неисправностях будут содержаться в ЭБУ. Получив соответствующий код ошибки, уже можно будет знать, где «копать». Особенности диагностики топливной системы карбюраторного двигателяМашины с карбюраторными двигателями все еще встречаются на наших дорогах. Поэтому их со счетов сбрасывать не стоит. Процесс диагностики топливной системы таких авто сводится к следующему:
Видно, что продиагностировать топливную систему бензинового двигателя вполне под силу практически любому автомобилисту. Трудности могут возникнуть только с проверкой форсунок. Для этого лучше обратиться к специалистам. С остальным же, при условии наличия у вас определенных навыков и соответствующего оборудования, проблем возникнуть не должно. |