Как работает распределенный и послойный впрыск топлива? Система распределенного впрыска топлива


с центральным впрыском, распределенным впрыском, непосредственным впрыском.

Современные автомобили оснащают разными системами с впрыском топлива. В двигателях, работающих на бензине, смесь топлива и воздуха принудительно возгорается с помощью искры.

Система с впрыском топлива является неотъемлемым элементом топливной системы автомобиля. Форсунка является главным рабочим элементом любой системы впрыска.

Система впрыска топлива

Бензиновые двигателя оснащаются системами с впрыском, которые различаются между собой способом образования смеси топлива с воздухом:

  • системы с центральным впрыском;
  • системы с распределенным впрыском;
  • системы с непосредственным впрыском.

Центральный впрыск, или иначе его называют моновпрыск (Monojetronic), осуществляется одной центральной электромагнитной форсункой, которая впрыскивает топливо во впускной коллектор. Это чем-то напоминает карбюратор. Сейчас автомобили с такой системой впрыска не производятся, так как у автомобиля с такой системой наблюдается высокий расход топлива и невысокие экологические свойства автомобиля.

моновпрыск (Monojetronic)

Система распределенного впрыска постоянно с годами совершенствовалась. Начало положила система K-jetronic. Впрыск был механическим, что давало ему хорошую надежность, но расход топлива был весьма высоким. Топливо додавалось не импульсно, а постоянно. На смену данной системы пришла система KE-jetronic.

система KE-jetronic

Она ни чем принципиально не отличалась от K-jetronic, но появился электронный блок управления (ЭБУ), который позволил незначительно сократить расход топлива. Но и эта система не принесла ожидаемых результатов. Появилась система L-jetronic.

система L-jetronic

В которой ЭБУ воспринимал сигналы от датчиков и направлял электромагнитный импульс на каждую форсунку. Система обладала хорошими экономическими и экологическими показателями, но конструктора не стали на этом останавливаться, и разработали совершенно новую систему Motronic.

Система Motronic

Блок управления стал управлять и впрыском топлива, и системой зажигания. Топливо стало лучше сгорать в цилиндре, увеличилась мощность двигателя, уменьшился расход и вредные выбросы автомобиля. Во всех этих системах представленных выше впрыск осуществляется отдельной форсункой на каждый цилиндр во впускной коллектор, где и происходит образование смеси топлива с воздухом, которая попадает в цилиндр.

Наиболее перспективной системой на сегодняшний день является система с непосредственным впрыском.

Непосредственный впрыск

Суть данной системы заключается в том, что топливо впрыскивается сразу в камеру сгорания каждого цилиндра, и уже там смешивается с воздухом. Система определяет и подает оптимальный состав смеси в цилиндр, что обеспечивает хорошую мощность на различных режимах работы двигателя, хорошую экономичность и высокие экологические свойства двигателя.

Схема системы непосредственного впрыска

Но с другой стороны, двигателя с данной системой впрыска обладают более высокой ценой по сравнению со своими предшественниками, из-за сложности своей конструкции. Так же данная система очень требовательна к качеству топлива.

Автор: Иван Петрович

Спрашивайте в комментариях. Ответим обязательно!

etlib.ru

Распределенный и послойный впрыск топлива

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

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

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

Система распределенного впрыска топлива

Система распределенного впрыска топлива

Что значит последовательность впрыска

Последовательность или фазы впрыска топлива обусловлена следующими показателями:

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

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

Как работает система

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

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

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

Система распределенного впрыска топлива

Система распределенного впрыска топлива

Из каких механизмов состоит система

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Схема распределенного впрыска топлива

Схема распределенного впрыска топлива

Управление системой

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

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

Как происходит послойное смесеобразование

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

Похожие статьи:

autodont.ru

Cистема впрыска топлива - из чего она состоит?

Одной из важнейших рабочих систем практически любого автомобиля, является система впрыска топлива, ведь именно благодаря ей определяется объем топлива необходимый двигателю в конкретный момент времени. Сегодня мы рассмотрим принцип действия данной системы на примере некоторых ее видов, а также ознакомимся из существующими датчиками и исполнительными механизмами.

1. Особенности работы системы впрыска топлива

На выпускаемых сегодня двигателях, уже давно не применяется карбюраторная система, которая оказалась полностью вытесненной более новой и усовершенствованной системой впрыска топлива. Впрыском топлива принято называть систему дозированной подачи топливной жидкости в цилиндры мотора транспортного средства. Она может устанавливаться как на бензиновых, так и на дизельных двигателях, однако, понятно, что конструкция и принцип работы будут разные. При использовании на бензиновых двигателях, при впрыске, появляется однородная топливовоздушная смесь, которая принудительно воспламеняется под воздействием искры свечи зажигания.

Что касается дизельного типа двигателя, то здесь впрыск топлива осуществляется под очень высоким давлением, при чем, необходимая порция топлива смешивается с горячим воздухом и практически сразу воспламеняется. Величина порции впрыскиваемого топлива, а заодно и общая мощность двигателя, определяется давлением впрыска. Следовательно, чем больше давление, тем вышей становится мощность силового агрегата.

На сегодняшний день, существует довольно весомое количество видового разнообразия этой системы, а к основным видам относят: систему с непосредственным впрыском, с моно впрыском, механическую и распределенную система.

Принцип работы системы прямого (непосредственного) впрыска топлива заключается в том, что топливная жидкость, с помощью форсунок, подается прямо в цилиндры двигателя (например, как у дизельного мотора). Впервые такая схема использовалась в военной авиации времен Второй Мировой и на некоторых автомобилях послевоенного периода (первым был Goliath GP700). Однако, система прямого впрыска того времени, не смогла завоевать должной популярности, причиной чего стали требуемые для работы дорогие топливные насосы высокого давления и оригинальная головка блока цилиндров.

В итоге, инженерам так и не удалось добиться от системы рабочей точности и надежности. Лишь в начале 90-годов ХХ века, из-за ужесточения экологических норм, интерес к непосредственному впрыску опять начал возрастать. В числе первых компаний, запустивших производство таких двигателей, были Mitsubishi, Mercedes-Benz, Peugeot-Citroen, Volkswagen, BMW.

В целом, прямой впрыск можно было бы назвать пиком эволюции систем питания, если бы не одно но…Такие двигатели очень требовательны в плане качества топлива, а при использовании обедненных смесей, еще и сильно выделяют оксид азота, с чем приходится бороться путем усложнения конструкции мотора.

Одноточечный впрыск (еще называют «моновпрыском» или «центральным впрыском») - представляет из себя систему, которая в 80-х годах ХХ века начала применятся как альтернатива карбюратору, тем более что принципы их работы очень схожи: потоки воздуха смешиваются с топливной жидкостью во впускном коллекторе, вот только на смену сложному и чувствительному к настройкам карбюратору, пришла форсунка. Конечно, на начальной стадии развития системы, никакой электроники вообще не было, а подачей бензина управляли механические устройства. Однако, не смотря на некоторые недостатки, использование впрыска все равно обеспечивало двигателю куда более высокие показатели мощности и значительно большую топливную экономичность.

А все благодаря той же форсунке, которая позволила намного точнее дозировать топливную жидкость, распыляя ее на мелкие частицы. В результате смеси с воздухом, получалась однородная смесь, а при изменении условий движения автомобиля и режима работы мотора, практически мгновенно менялся и ее состав. Правда, без минусов тоже не обошлось. К примеру, так как, в большинстве случаев, форсунка устанавливалась в корпус бывшего карбюратора, а громоздкие датчики утрудняли «дыхание мотора», поступающий в цилиндр поток воздуха встречал серьезное сопротивление. С теоретической стороны, такой недостаток мог быть легко устранен, но вот с имеющимся плохим распределением топливной смеси, никто и ничего тогда сделать не смог. Наверное, поэтому, и в наше время, одноточечный впрыск так редко встречается.

Механическая система впрыска появилась еще в конце 30-х годов ХХ века, когда начала использоваться в системах топливного питания самолетов. Она была представлена в виде системы впрыска бензина дизельного происхождения, используя для этого топливные насосы высокого давления и закрытые форсунки каждого отдельного цилиндра. Когда же их попытались установить на автомобиль, то оказалось, что они не выдерживают конкуренцию карбюраторных механизмов, а виной тому существенная сложность и высокая стоимость конструкции.

Впервые, система впрыска низкого давления была установлена на автомобиле компании MERSEDES в 1949 году и по эксплуатационным характеристикам сразу же превзошла топливную систему карбюраторного типа. Данный факт дал толчок дальнейшим разработкам идеи впрыска бензина для автомобилей, оборудованных двигателем внутреннего сгорания. С точки зрения ценовой политики и надежности в эксплуатации, наиболее удачной в этом плане, получилась механическая система "K-Jetronic" компании BOSCH. Ее серийной производство было налажено еще в 1951 году и она, практически сразу, получила широкое распространение почти на всех марках европейских автомобильных производителей.

Многоточечный (распределенный) вариант системы впрыска топлива, отличается от предыдущих наличием индивидуальной форсунки, которая устанавливалась во впускном патрубке каждого отдельного цилиндра. Ее задача – подавать топливо непосредственно на впускной клапан, что означает приготовление топливной смеси прямо перед подачей в камеру сгорания. Естественно, что в таких условиях, она будет иметь однородный состав и примерно одинаковое качество в каждом из цилиндров. Как результат, значительно повышается мощность мотора, его топливная экономичность, а также снижается уровень токсичности выхлопных газов.

На пути развития системы распределенного впрыска топлива иногда встречались определенные сложности, однако, она все равно продолжала совершенствоваться. На начальном этапе, она также, как предыдущий вариант, управлялась механическим путем, однако, стремительное развитие электроники, не только сделало ее более эффективной, но и дало шанс скоординировать действия с остальными компонентами конструкции мотора. Вот и получилось, что современный двигатель способен просигнализировать водителю о неисправности, в случае необходимости самостоятельно переключится на аварийный рабочий режим или заручившись поддержкой систем безопасности, исправить отдельные ошибки в управлении. Но все это, система выполняет с помощью определенных датчиков, которые призваны фиксировать малейшие изменения в деятельности той или иной ее части. Рассмотрим основные из них.

2. Датчики системы впрыска топлива

Датчики системы впрыска топлива предназначены для фиксации и передачи информации от исполнительных устройств к блоку управления работой двигателя и обратно. К ним относят следующие устройства:

Датчик кислорода. Его чувствительный элемент размещен в потоке выхлопных (отработанных) газов, а когда рабочая температура достигает значения 360 градусов по Цельсию, датчик начинает вырабатывать собственную ЭДС, которая прямо пропорциональна количеству кислорода в отработанных газах. С практической точки зрения, когда петля обратной связи замкнута, сигнал датчика кислорода являет собой быстро меняющееся напряжение, находящееся между 50 и 900 милливольтами. Возможность смены напряжения вызвана постоянным изменением состава смеси рядом с точкой стехиометрии, а сам датчик не приспособлен для генерации переменного напряжения.

В зависимости от подачи питания выделяют два вида датчиков: с импульсным и постоянным питанием нагревательного элемента. При импульсном варианте, подогрев датчика кислорода осуществляет электронный блок управления. Если же его не прогреть, то он будет иметь высокое внутреннее сопротивление, что не позволит вырабатывать собственную ЭДС, а значит блок управления будет «видеть» только указанное стабильное опорное напряжение. В ходе прогрева датчика, происходит уменьшение его внутреннего сопротивления и начинается процесс генерации собственного напряжения, что сразу становится известным ЭБУ. Для блока управления это есть сигналом готовности к применению в целях регулировки состава смеси.

Датчик массового расхода воздуха используется для получения оценки количества воздуха, который поступает в двигатель машины. Он – часть электронной системы управления работой двигателя. Данное устройство может применятся вместе с некоторыми другими датчиками, такими как датчик температуры воздуха и датчик атмосферного давления, которые выполняют корректировку его показаний.

В состав датчика расхода воздухавходят две платиновые нити, нагреваемые электротоком. Одна нить пропускает через себя воздух (охлаждаясь таким способом), а вторая является контрольным элементом. С помощью первой платиновой нити, вычисляется количество воздуха попавшего в двигатель.

Основываясь на информации получаемой от датчика расхода воздуха, ЭБУ рассчитывает требуемый объем топлива, необходимый для поддержания стехиометрического соотношения воздуха и топлива в заданных рабочих режимах двигателя. Кроме того, электронный блок использует полученную информацию для определения режимной точки мотора. На сегодняшний день существует несколько различных видов датчиков, отвечающих за массовый расход воздуха: например, ультразвуковые, флюгерные (механические), термоанемометрические и т.д.

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ). Имеет вид термистора, тоесть резистора, в котором электрическое сопротивление может изменяться в зависимости от температурных показателей. Термистор располагается внутри датчика и выражает отрицательный коэффициент сопротивления температурных показателей (с нагреванием сила сопротивления уменьшается).

Соответственно, при высокой температуре охлаждающей жидкости – наблюдается низкое сопротивление датчика (примерно 70 Ом при 130 градусах за Цельсием), а при низкой – высокое (примерно 100800 Ом при -40 градусах за Цельсием). Как и большинство других датчиков, данное устройство не гарантирует точные результаты, а значит говорить о зависимости сопротивления температурного датчика охлаждающей жидкости от температурных показателей можно только примерно. В общем, хоть описанное устройство и практически не ломается, но иногда серьезно «заблуждается».

Датчик положения дроссельной заслонки. Монтируется на дроссельный патрубок и связывается с осью самой заслонки. Он представлен в виде потенциометра, имеющего три конца: на один подается плюсовое питание (5В), а другой соединяется с массой. Третий вывод (от ползунка) передает выходной сигнал к контролеру. Когда при нажатии педали дроссельная заслонка поворачивается, выходное напряжение датчика меняется. Если дроссельная заслонка пребывает в закрытом состоянии, то, соответственно, оно ниже 0,7 В, а когда заслонка начинает открываться – напряжение растет и в полностью открытом положении должно быть больше 4 В. Следя за выходным напряжением датчика, контролер, в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки, совершает коррекцию подачи топлива.

Учитывая, что контролер сам определяет минимальное напряжение устройства и принимает его за нулевое значение, данный механизм не нуждается в регулировке. По мнению, некоторых автолюбителей, датчик положения дросселя (если он отечественного производства) – это самый ненадежный элемент системы, требующий периодической замены (часто уже через 20 километров пробега). Все бы ничего, но и замену произвести не так то просто, особенно не имея при себе качественного инструмента. Все дело в креплении: нижний винт вряд ли получится открутить обычной отверткой, а если и получится, то сделать это довольно трудно.

Кроме того, при закручивании на заводе, винты «сажают» на герметик, который так из «припечатывает», что при откручивании часто срывается шляпка. В таком случае, рекомендуется полностью снять весь дроссельный узел, а в худшем случае – придется его выковыривать насильно, но только если Вы полностью уверены в его нерабочем состоянии.

Датчик положения коленчатого вала (ДПВК). Служит для передачи контролеру сигнала о частоте вращения и положении коленвала. Такой сигнал является серией повторяемых электроимпульсов напряжения, которые генерируются датчиком в ходе вращения коленчатого вала. Основываясь на полученных данных контролер может осуществлять управление форсунками и системой зажигания. Датчик положения коленвала устанавливается на крышке масляного насоса, на расстоянии одного миллиметра (+0,4мм) от шкива коленчатого вала (имеет 58 зубцов расположенных по кругу).

Что бы обеспечить возможность генерации «импульса синхронизации», два зуба шкива отсутствуют, тоесть фактически их 56. Когда коленвал вращается, зубцы диска меняют магнитное поле датчика, создавая тем самым, импульсное напряжение. Исходя из характера импульсного сигнала, поступающего от датчика, контролер может определить положение и частоту вращения коленвала, что позволяет рассчитать момент срабатывания модуля зажигания и форсунок.

Датчик положения коленчатого вала является самым главным из всех приведенных здесь и в случае появления неисправности механизма, двигатель автомобиля работать не будет. Датчик скорости. Принцип деятельности этого устройства основывается на эффекте Холла. Суть его работы заключается в передаче контролеру импульсов напряжения, с частотой прямо пропорциональной скорости вращения ведущих колес транспортного средства. Исходя из присоединительных разъемов колодки жгута, все датчики скорости могут иметь некоторые отличия. Так, например, разъем квадратной формы используется в системах «Бош», а круглый – соответствует системам Январь4 и GM.

На основе исходящих сигналов датчика скорости, система управления может определить пороги отключения подачи топлива, а также установить электронные скоростные ограничения автомобиля (доступно в новых системах).

Датчик положения распределительного вала (или как его еще называю «датчик фаз») – это устройство, предназначенное для определения угла распределительного вала и передачи соответствующей информации в электронный блок управления транспортного средства. После этого, на основе полученных данных, контролер может осуществить управление системой зажигания и подачей топлива на каждый отдельный цилиндр, что собственно, он и делает.

Датчик детонации применяется с целью поиска детонационных ударов в двигателе внутреннего сгорания. С конструктивной точки зрения, он является заключенной в корпусе пьезокерамической пластиной, располагающейся на блоке цилиндров. В наше время, существует два вида датчика детонации – резонансный и более современный широкополосный. В резонансных моделях, первичная фильтрация сигнального спектра, проводиться внутри самого устройства и напрямую зависит от его конструкции. Поэтому, на разных типах двигателя используются разные модели датчиков детонации, отличающиеся друг от друга резонансной частотой. Широкополосный вид датчиков обладает ровной характеристикой в диапазоне шумов детонации, а фильтрацию сигнала выполняет электронный блок управления. На сегодняшний день, резонансные датчики детонации уже не устанавливаются на серийных моделях автомобилей.

Датчик абсолютного давления. Обеспечивает отслеживание перемен в атмосферном давлении, которые случаются в результате изменения барометрического давления и/или изменения показателей высоты над уровнем море. Барометрическое давление можно измерить в ходе включения зажигания, до того как двигатель начнет прокручиваться. С помощью электронного блока управления, есть возможность «обновления» данных о барометрическом давлении при работающем моторе, когда, на малой частоте вращения двигателя, дроссельная заслонка практически полностью открыта.

Также, использовав датчик абсолютного давления, есть возможность измерить изменение давления во впускной трубе. К переменам в давлении приводят изменения нагрузок двигателя и частоты вращения коленвала. Датчик абсолютного давления трансформирует их в выходной сигнал, имеющий определенное напряжение. Когда дроссель находится в закрытом положении, получается, что выходной сигнал абсолютного давления дает сравнительно низкое напряжение, в то время как полностью открытая дроссельная заслонка - соответствует сигналу высокого напряжения. Появление высокого выходного напряжения объясняется соответствием атмосферного давления и давления внутри впускной трубы при полном открытой дроссельной заслонки. Показатели внутреннего давления трубы рассчитываются электронным блоком управления, основываясь на сигнале датчика. Если оказалось, что оно высокое, значит требуется повышенная подача топливной жидкости, а если давление низкое, то наоборот – пониженная.

Электронный блок управления (ЭБУ). Хоть это и не датчик, но учитывая, что он имеет непосредственное отношение к работе описанных устройств, мы посчитали за нужное внести и его в данный список. ЭБУ – «мозговой центр» системы впрыска топлива, который постоянно обрабатывает информационные данные получаемые от разных датчиков и на основе этого совершает управление выходными цепями (системы электронного зажигания, форсунок, регулятором холостого хода, разными реле). Блок управления оборудован встроенной диагностической системой, способной распознавать сбои в работе системы и, с помощью контрольной лампы «CHECK ENGINE», предупреждать о них водителя. Более того, в его памяти хранятся диагностические коды, которые указывают конкретные области неисправности, что значительно облегчает проведение ремонтных работ.

В состав ЭБУ входит три вида памяти: постоянное запоминающее устройство с возможностью программирования (RAM и ППЗУ), оперативное запоминающее устройство (RAM или ОЗУ) и запоминающее устройство подлежащее электрическому программированию (ЭПЗУ или EEPROM). ОЗУ используется микропроцессором блока для временного хранения результатов измерений, расчетов и промежуточных данных. Данный вид памяти зависит от энергического обеспечения, а значит требует для сохранения информации, постоянной и стабильной подачи питания. В случае перерыва подачи электропитания, все имеющиеся в ОЗУ коды диагностики неполадок и расчетная информация сразу стираются.

ППЗУ хранит общую рабочую программу, которая содержит последовательность необходимых команд и разную калибровочную информацию. В отличие от предыдущего варианта, данный вид памяти не есть энергозависимым. ЭПЗУ применяется для временного сохранения кодов-паролей иммобилайзера (противоугонной автомобильной системы). После того, как контролер принял эти коды от блока управления иммобилайзера (если такой имеется), они сравниваются с уже сохраненными в ЭПЗУ, а затем, принимается решение о разрешении или запрещении запуска мотора.

3. Исполнительные механизмы системы впрыска

Исполнительные механизмы системы впрыска топлива представлены в виде форсунки, бензонасоса, модуля зажигания, регулятора холостого хода, вентилятора системы охлаждения, сигнала расхода топлива и адсорбера. Рассмотрим каждый из них более подробно. Форсунка. Выполняет роль электромагнитного клапана с нормированной производительностью. Используется для впрыска определенного количества топлива, рассчитанного для конкретного рабочего режима.

Бензонасос. Применяется для перемещения топлива в топливную рампу, давление в которой поддерживается с помощью вакуумно-механического регулятора давления. В некоторых вариантах системы, он может быть совмещен с бензонасосом.

Модуль зажигания являет собой электронные устройство, предназначенное для управления процессом искрообразования. Состоит из двух независимых каналов для поджога смеси в цилиндрах мотора. В последних, модифицированных вариантах устройства, его низковольтные элементы определены в ЭБУ, а что бы получить высокое напряжение используется либо двухканальная выносная катушка зажигания, либо те катушки, которые находятся непосредственно на самой свече.

Регулятор холостого хода. Его задачей есть поддержание заданных оборотов в режиме холостого хода. Регулятор представлен в виде шагового двигателя, управляющего в корпусе дроссельной заслонки обводным каналом воздуха. Это обеспечивает мотор необходимым для работы воздушным потоком, особенно когда дроссельная заслонка закрыта. Вентилятор охладительной системы, как и следует из названия, не допускает перегрева деталей. Управляется ЭБУ, который реагирует на сигналы датчика температуры охлаждающей жидкости. Как правило, разница между положениями включения и выключения составляет 4-5°С.

Сигнал расхода топлива – поступает на маршрутный компьютер в соотношении 16000 импульсов на 1 расчетный литр использованного топлива. Конечно, это только приблизительные данные, ведь они рассчитываются на основе суммарного времени, потраченного на открытие форсунок. К тому же, учитывается некий эмпирический коэффициент, который нужен, что бы компенсировать допущение в измерении погрешности. Неточности в расчетах, вызваны работой форсунок в нелинейном участке диапазона, несинхронной топливоотдачей и некоторыми другими факторами.

Адсорбер. Существует в качестве элемента замкнутой цепи в ходе рециркуляции бензиновых паров. Стандарты Евро-2 исключают возможность контакта вентиляции бензобака с атмосферой, а бензиновые пары должны адсорбироваться и в ходе продувки отправляться на дожег.

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.

Была ли эта статья полезна?Да Нет

auto.today

Система питания двигателя с впрыском топлива - 6 Декабря 2014 - АвтоБлог

 

Инжекторная система

Данная система вытеснила карбюраторную систему за счет ряда преимуществ. В отличие от карбюратора, в инжекторной системе впрыска подача топлива в цилиндры двигателя осуществляется за счет форсунок, которые управляются электронным блоком управления. Благодаря этому, изменить параметры можно буквально за считанные секунды.

Рис. 1. Топливная рейка современного бензинового двигателя

 

Первый инжекторный двигатель

Мотор с впрыском был изготовлен в России в 1916 году Стечкиным и Микулиным. Инжекторный АШ-82ФН оказался настолько удачным, что выпускалcя еще долгие десятилетия, использовался на вертолете Ми-4 и до сих пор используется на самолетах Ил-14.

Рис. 2. Двигатель АШ-82ФН

 

Первые системы питания не нашли широкого применения. Вновь вспомнили о них в 60-х годах XX века. Тогда эти системы были исключительно механическими, затем им на смену пришли современные системы впрыска с электронным управлением. А уже в 90 годах XX века стали широко внедрять электронику. Это позволило усовершенствовать и систему питания двигателя, кроме того возникал возможность координации ее действий с остальными частями двигателя.

Системы управления двигателем в автомобилестроении начали применяться с 1951 года, когда механической системой непосредственного впрыска бензина производства западногерманской фирмы Bosch был оснащён двухтактный двигатель микролитражного купе 700 Sport, выпущенного фирмой Goliath.

Это позволило уменьшить вертикальную высоту двигателя и создать очень красивую машину для того времени.

Рис. 3. Первый автомобиль с инжекторным двигателем - купе Goliath 700 Sport

 

Устройство впрыска

Рис. 4. Инжекторная система: 1-топливный бак; 2-электробензонасос; 3-топливный фильтр; 4-регулятор давления топлива; 5-форсунка; 6-электронный блок управления; 7-датчик массового расхода воздуха; 8-датчик положения дроссельной заслонки; 9-датчик температуры ОЖ; 10-регулятор ХХ; 11-датчик положения коленчатого вала; 12-датчик кислорода; 13-нейтрализатор; 14-датчик детонации; 15-клапан продувки адсорбера; 16-адсорбер

 

Воздух под давлением поступает в двигатель. Но предварительно поток анализируется специальным датчиком, который вычисляет объем воздуха в данный момент времени. Эти данные передаются на контроллер, который анализирует не только данные с датчика расхода воздуха, но и другие данные по работе двигателя, такие как частота вращения коленчатого вала двигателя, температура двигателя и воздуха.

После того как вся полученная информация обработана, компьютер определяет количество топлива, которое является оптимальным для данного объема воздуха и при этом было получено максимальное КПД (коэффициент полезного действия) от двигателя.

После обработки всей информации на форсунки подается электрически разряд определенной продолжительности. Форсунки открываются на необходимый период времени и впрыскивают заданную дозу топлива во впускной коллектор.

 

Типы выпрыска систем питания

Рис. 5. Системы впрыска: а-моновпрыск; б-распределенный впрыск

 

Моновпрыск - электронно управляемая система впрыска топлива, в которой электромагнитная форсунка периодически впрыскивает топливо во впускной трубопровод перед дроссельной заслонкой.

Распределенный впрыск - система подачи топлива во впускной коллектор через отдельную для каждого цилиндра топливную форсунку

Система распределенного впрыска (многоточечная система впрыска) относится к системам впрыска топлива бензиновых двигателей. Работа системы основана на впрыске топлива в каждый цилиндр отдельной форсункой.

По принципу действия системы распределенного впрыска топлива разделяются на системы непрерывного и импульсного впрыска. В зависимости от вида управления различают системы распределенного впрыска с механическим и электронным управлением.

Известными конструкциями системы распределенного впрыска топлива являются системы K-Jetronic, KE-Jetronic и L-Jetronic. Основным производителем систем впрыска является фирма Bosch.

 

Подтипы систем распределенного впрыска

  • Одновременный - когда за один рабочий такт (два оборота коленвала - 720 градусов) двигателя все 4 форсунки отрабатывают два раза одновременно.

Рис. 6. Диаграмма работы одновременного впрыска

  • Попарно-параллельный или групповой - когда за один рабочий такт двигателя форсунки отрабатывают парами (1-4 и 2-3) параллельно два раза за рабочий такт

Рис. 7. Диаграмма работы попарно-параллельного впрыска

  • Фазированный или последовательный - когда за один рабочий такт двигателя каждая форсунка отрабатывает по одному разу в соответствии с фазой впрыска. Естественно, что время впрыска во всех системах различно, при этом количество поданного в цилиндры за один рабочий такт топлива примерно одинаково.

Рис. 8. Диаграмма работы фазированного впрыска

 

На диаграммах работы желтым обозначен впуск, черным - впрыск топлива, молнией - зажигание. В системах впрыска Bosch MP7.0H используется несколько другой алгоритм фазированного впрыска, вместо привычного 1-3-4-2 топливо подается последовательно 1-2-3-4. 

Суммарное время впрыска на одновременном и попарно-параллельном способе одинаково, на фазированном - в два раза выше, т.к за 1 цикл одновременного и попарно-параллельного впрыска форсунка включается 2 раза, а на фазированном - 1, поэтому время ее работы увеличено в 2 раза.

Инжекторные агрегаты обладают несомненными плюсами, по сравнению с карбюраторными. Они менее токсичны, более экономичны, легко запускаются. Кроме того, крутящий момент таких моторов доступен в широком диапазоне оборотов.

Имеет данная система питания и минусы: более сложная конструкция, высокая чувствительность агрегата к качеству горючего. Кроме того, форсунки являются не ремонтируемыми узлами, что удорожает ремонт. Для диагностики же их состояния и очистки, СТО должно иметь современное дорогое оборудование.

 

источники: wikipedia.org ; amastercar.ru ; popmech.ru ; systemsauto.ru

 

www.autoscience.ru

Электронная система впрыска топлива: многообразие решений

Уважаемые читатели и подписчики, приятно, что вы продолжаете изучать устройство автомобилей! И сейчас вашему вниманию электронная система впрыска топлива, принцип действия которой я постараюсь рассказать в этой статье.

Да, именно о тех устройствах, которые вытеснили из под капотов машин проверенные временем карбюраторные системы питания, а также узнаем много ли общего у современных бензиновых и дизельных двигателей.

Электронная система впрыска топлива

Возможно, мы бы с Вами и не обсуждали данную технологию, если бы пару десятилетий назад человечество всерьёз не озаботилось экологией, и одной из серьёзнейших проблем оказались токсичные выхлопные газы автомобилей.

Главной недоработкой машин с двигателями, оборудованными карбюраторами, стало неполное сгорание топлива, а чтобы решить эту проблему понадобились системы, способные регулировать количество подаваемого в цилиндры горючего в зависимости от режима работы мотора.

Так, на арене автомобилестроения появились системы впрыска или, как их ещё называют — инжекторные системы. Помимо повышения экологичности, эти технологии улучшили эффективность двигателей и их мощностные характеристики, став настоящей находкой для инженеров.

На сегодняшний день впрыск (инжекция) топлива используются не только на дизельных, но и на бензиновых агрегатах,  что,  несомненно, их объединяет.

Объединяет их и то, что главным рабочим элементом этих систем, какого бы типа они ни были, является форсунка. Но из-за различий метода сжигания горючего, конструкции инжекторных узлов у этих двух типов моторов, конечно же, отличаются. Поэтому рассмотрим их по очереди.

Инжекторные системы и бензин

Электронная система впрыска топлива. Начнём с бензиновых двигателей. В их случае, инжекция решает задачу создания воздушно-топливной смеси, которая затем воспламеняется в цилиндре от искры свечи зажигания.

В зависимости от того, как эта смесь и горючее подаётся к цилиндрам, инжекторные системы могут иметь несколько разновидностей. Впрыск бывает:

Центральный впрыск

Главная особенность технологии, расположенной первой в списке – одна единственная форсунка на весь двигатель, которая располагается во впускном коллекторе.Надо отметить, что этот вид инжекторной системы по своим характеристикам не сильно отличается от карбюраторной, поэтому на сегодняшний день считается устаревшим.

Распределенный впрыск

Более прогрессивным является распределённый впрыск. В этой системе топливная смесь так же образуется во впускном коллекторе, но, в отличие от предыдущей, каждый цилиндр здесь может похвастаться собственной форсункой.

Данная разновидность позволяет ощутить все преимущества инжекторной технологии, поэтому наиболее любима автопроизводителями, и активно используется в современных двигателях.

Непосредственный впрыск

Но, как мы знаем, совершенству нет пределов, и в погоне за ещё более высокой эффективностью, инженерами была разработана электронная система впрыска топлива, а именно система непосредственного впрыска.

Её главной особенностью является расположение форсунок, которые, в данном случае, своими соплами выходят в камеры сгорания цилиндров.

Образование воздушно-топливной смеси, как уже можно догадаться, происходит прямо в цилиндрах, что благотворно отражается на эксплуатационных параметрах моторов, хотя этот вариант имеет не такую высокую, как у распределённого впрыска, экологичность. Ещё один ощутимый недостаток этой технологии – высокие требования к качеству бензина.

Комбинированный впрыск

Наиболее передовым с точки зрения уровня выбросов вредных веществ является комбинированная система. Это, по сути, симбиоз непосредственной и распределённой инжекции топлива.

А как дела у дизелей?

Перейдём к дизельным агрегатам. Перед их топливной системой стоит задача подачи горючего под очень высоким давлением, которое, смешиваясь в цилиндре со сжатым воздухом, воспламеняется само.

Вариантов решения этой задачи создано очень много – применяется и непосредственный впрыск в цилиндры, и с промежуточным звеном в виде предварительной камеры, помимо этого, существуют различные компоновки насосов высокого давления (ТНВД), что тоже придаёт разнообразия.

Тем не менее, современные мотористы отдают предпочтение двум типам систем, осуществляющих подачу солярки прямо в цилиндры:

  • с насос-форсунками;
  • впрыск Common Rail.

Насос-форсунка

Насос-форсунка говорит сама за себя – в нём форсунка, впрыскивающая топливо в цилиндр, и ТНВД конструктивно объединены в один узел. Главная проблема таких устройств заключается в повышенном износе, так как насос-форсунки соединены постоянным приводом с распредвалом и никогда не отключаются от него.

Система Common Rail

В системе Common Rail применён немного другой подход, делающий её более предпочтительной. Тут имеется один общий ТНВД, который подаёт дизель в топливную рампу, распределяющую горючее по форсункам цилиндров.

Это был лишь краткий обзор инжекторных систем, поэтому, друзья, проходите по ссылкам в статьях, а воспользовавшись рубрикой Двигатель, вы найдете для изучения все системы впрыска современных автомобилей.  И подписываться на рассылку, чтобы не пропустить новые публикации, в которых найдете много детальной информации по системам и механизмам автомобиля.

До новых встреч!

auto-ru.ru

Система впрыска топлива

Методы впрыска топлива

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

Системы непрерывного впрыска топлива

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

Системы точечного впрыска топлива

Системы точечного впрыска топлива оснащены одной электромагнитной форсункой (иногда двумя форсунками работающими в паре, на двигателях с раздельными группами цилиндров), впрыскивающей топливо во впускной тракт перед дроссельной заслонкой. Как и в случае карбюраторного питания, во время работы двигателя оборудованного точечным впрыском, впускной коллектор двигателя весь заполняется готовойтопливовоздушной смесью.Впрыск топлива здесь осуществляется не непрерывной струёй, а подаётся порциями. Количество подаваемого топлива регулируется путём изменения продолжительности открытого состояния форсунки.Форсунка точечной системы впрыска топлива за два оборота коленчатого вала двигателя (один полный цикл работы четырёхтактного двигателя) впрыскивает топливо четыре раза. Недостатки такой системы приготовления топливовоздушной смеси схожи с карбюраторными системами, связанные с задержкой и неравномерностью подачи топливовоздушной смеси для разных цилиндров, не столь хорошей приемистостью двигателя, оседание топлива настенках впускного коллектора, особенно во время холодного запуска двигателя. Хотя для такой системы впрыска не предъявляются высокие требования к качеству распыла топлива, так как отводится достаточно времени на испарение и смешивание топлива с поступившим в впускной коллектор воздухом. Осциллограммы напряжения сигналов системы управления двигателем BOSCHMONO-Motronic, демонстрирующие схему впрыска топлива данной системы.1 Осциллограмманапряжения выходного сигнала датчика Холла, встроенного в корпус механического распределителя зажигания. Датчик генерирует четыре импульса за два оборота коленчатого вала двигателя.2 Осциллограмманапряжения управляющих импульсов топливной форсункой. За один полный цикл работы двигателя форсунка осуществляет четыре впрыска топлива.3 Импульс синхронизации с моментом зажигания в первом цилиндре. Обмотка топливной форсунки точечной системы впрыска, имеет низкое электрическое сопротивление - единицы Ома (топливные форсунки с низким электрическим сопротивлением встречаются и вдругих систем впрыска топлива). За счёт уменьшения сопротивления обмотки увеличивается быстродействие форсунки, что позволяет впрыскиватьнебольшие порции топлива. Для уменьшения нагрева обмотки форсунки, применяются меры, ограничивающие величину протекающего через обмотку форсунки тока. В некоторых системах с этой целью используется мощный токоограничивающий резистор, включённый последовательно в цепь питания форсунки. Осциллограммы напряжения питания и управляющего импульса на выводах обмотки низкоомной форсунки (система точечного впрыска топлива BOSCH MONO Jetronic).1 Осциллограмма напряжения на управляющем выводе обмотки форсунки.2 Осциллограмма напряжения на питающем выводе обмотки форсунки (после токоограничивающего резистора). Как видно по приведённым осциллограммам, за счёт возникновения падения напряжения на токоограничивающем резисторе, напряжение питания обмотки форсунки автоматически снижается.В некоторых системах, применяются более сложные алгоритмы управления форсункой. В таких случаях, импульс управления форсункой имеет более сложную форму и делится уже на две фазы: фаза открывания клапана топливной форсунки и фаза удержания клапана топливнойфорсунки в открытом состоянии. Осциллограмма напряжения управляющего импульса низкоомной форсункой системы управления двигателем с точечным впрыском топлива Multec IEFI автомобиля производства OPEL.A: Значение напряжения в момент времени указанный маркером. В данном случае соответствует напряжению питания обмотки форсунки и равно 14,6 V.1 Моментоткрытия управляющего форсункой силового транзистора. С этого момента на обмотку форсунки действует напряжение величиной около 14 V.2 Фаза открывания клапана топливной форсунки.3 Момент переключения управляющего форсункой силового транзистора в режим ограничения тока в цепи форсунки.4 Фазаудержания клапана топливной форсунки в открытом состоянии Управляющий форсункой силовой транзистор работает в режиме ограничения тока в цепи форсунки, обеспечивая подвод к обмотке форсунки пониженного напряжения.A-B: Значение разницы напряжений между указанными маркерами моментами времени. В данном случаесоответствует величине воздействующего на обмотку форсунки напряжения во время фазы удержания клапана топливной форсунки в открытом состоянии иравно ~1,7 V5 Момент закрытия управляющего форсункой силового транзистора. Как можно видеть по приведённой выше осциллограмме, в первоначальный момент времени на низкоомную обмотку форсунки кратковременно подаётся напряжение, близкое к напряжению на клеммах аккумуляторной батареи, что обеспечивает ускорение процесса открытия клапана топливной форсунки. Продолжительность фазы открывания клапана  топливной форсунки здесь составляет около 1 mS. Теперь, когда клапан форсунки открыт, для удержания клапана в открытом состоянии достаточно уже меньшего тока. Величина протекающего через обмотку тока ограничивается путём уменьшения величины воздействующего наобмотку напряжения. В данном случае, уменьшение воздействующего на обмотку форсунки напряжения достигается путём "призакрытия" управляющегосилового транзистора. Тем самым уменьшается чрезмерный нагрев обмотки форсунки (дополнительное охлаждение форсунки обеспечивается за счёт омывающего форсунку топлива). Продолжительность фазы удержания клапана топливной форсунки в открытом состоянии может изменяться и зависит от того, какую порцию топлива в данный момент требуется впрыснуть.В некоторых системах, ограничение протекающего через обмотку форсунки тока во время фазы удержания клапана в открытом состоянии реализовано другим способом. Осциллограмма напряжения управляющего импульса низкоомной форсункой системы управления двигателем BDZ с точечным впрыском топлива, устанавливаемого на автомобили Peugeot 405. Здесь во время фазы удержания, управляющий обмоткой форсунки силовой транзистор переключается в режим Широтно-Импульсной Модуляции (ШИМ). Благодаря этому, обмотка форсунки многократно подключается к источнику напряжения и отключается от него, после чего процесс повторяется. Частота процесса подключения / отключения обмотки настолько высока, что механическая система форсунки (клапан) "не успевает" закрываться в моменты, когда питающее напряжение отключено. 

Системы распределённого впрыска топлива

Каждый цилиндр системы распределённого впрыска топлива обслуживается собственной электромагнитной форсункой. Каждая форсунка такой системы впрыскивает топливо во впускной коллектор пред впускными клапанами каждого цилиндра. Таким образом, только часть внутреннего объёма впускного коллектора работающего двигателя заполняется подготовленной топливной смесью. Как и в системе точечного впрыска топлива, здесь впрыск осуществляется не непрерывной струёй топлива, а подаётся порциями. Количество подаваемого топлива регулируется путём изменения продолжительности открытого состояния форсунки.Электромагнитные топливные форсунки имеют некоторую инерционность. Проявляется эта инерционность как задержка открытия и задержка закрытия клапана форсунки относительно управляющего напряжения. Задержка открытия клапана форсунки может составлять около 1,5 mS, кроме того, она может изменяться с изменением величины напряжения на аккумуляторной батарее. Задержка закрытия клапана форсункиможет составлять около 1,0 mS. Когда двигатель работает под нагрузкой, длительность впрыска топлива может составлять несколько единиц или даже десятки миллисекунд, то есть -длительность впрыска топлива при этом значительно превышает время задержки срабатывания клапана форсунки, и засчёт этого инерционность форсунки сказывается мало заметно.Когда двигатель работает при малых нагрузках или на холостом ходу, длительность впрыска значительно уменьшается, и становится сравнимой с временем задержки срабатывания клапана форсунки. Из-за этого, инерционность форсунки может сказываться значительно сильнее и точность дозирования количества впрыскиваемого топлива может сильно снизиться. Поэтому, для таких форсунок не используют управляющие импульсы продолжительностью менее 1,5 mS. Кроме того, инерционность форсунок, обслуживающих разные цилиндры одного и того же двигателя со значительным пробегом может заметно различаться, что вносит дополнительную погрешность дозирования малых порций топлива.

Классификация систем распределённого впрыска топлива

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

Параллельный впрыск топлива

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

Попарно-параллельный впрыск топлива

Для уменьшения зависимости качества подготовки топливовоздушной смеси от момента впрыска топлива, а так же для улучшения точности дозирования топлива на переходных режимах работы двигателя, топливные форсунки были разделены на группы согласно порядку работы цилиндров и соединены попарно-параллельно - половина форсунок соединена параллельно и управляется своим выходным силовым транзистором блока управления двигателем, другая половина форсунок так же соединена параллельно и управляется своим, вторым выходным силовым транзистором блока управления двигателем.Управление форсунками одной группы происходит одновременно - все форсунки одной группы работают синхронно. Когда форсунки первой группы впрыскивают топливо, форсунки второй группы закрыты, и наоборот. При этом, первая и вторая группы форсунок, так же как и в системе параллельного впрыска топлива, впрыскивают топливо дважды за один цикл работы 4-х тактного двигателя (за два оборота коленвала). Осциллограммы напряжения сигналов системы управления 4-х цилиндрового 4-х тактного двигателя, осуществляющей попарно-параллельный впрыск топлива, демонстрирующие схему впрыска топлива данной системы. Порядок работы цилиндров 1 - 3 - 4 - 2. В данномслучае в первую пару объединены форсунки, обслуживающие цилиндры №1 и №4, а во вторую пару объединены форсунки, обслуживающие цилиндры №2 и №3. Но встречаются системы, где при таком же порядке работы цилиндров двигателя, форсунки объединены в пары по-другому.напряжения управляющих импульсов топливнойнапряжения управляющих импульсов топливнойнапряжения управляющих импульсов топливнойнапряжения управляющих импульсов топливнойфорсункой форсункой форсункой форсункой1 Осциллограмма 1-го цилиндра.2 Осциллограмма 2-го цилиндра.3 Осциллограмма 3-го цилиндра.4 Осциллограмма 4-го цилиндра.5 Осциллограмманапряжения выходного сигнала датчика положения / частоты вращения коленчатого вала. За один полный оборот коленвала датчик генерирует 58 импульсов и один пропуск, продолжительность которого соответствует продолжительности двух импульсов. Соответственно, за один полный цикл работы 4-х тактного двигателя (за два оборота коленвала) датчик генерирует такие пропуски дважды.7 Импульс синхронизации с моментом зажигания в первом цилиндре. Следует заметить, что в момент пуска двигателя блок управления двигателем переключается на параллельную схему впрыска топлива, то есть, включает и выключает все топливные форсунки одновременно.

Фазированный впрыск топлива

Для дальнейшего повышения точности дозирования впрыскиваемого топлива при малых длительностях впрыска путём уменьшения негативного влияния инерционности электромагнитных топливных форсунок, каждую форсунку стали обслуживать собственным выходным транзистором блока управления двигателем. Такая схема впрыска называется фазированнымвпрыском или последовательным впрыском топлива. За счёт уменьшения частоты срабатывания форсунки по сравнению с параллельным и попарно-параллельным впрыском в два раза, потребовалось уже более продолжительное открытие форсунки для обеспечения подачи того же количества топлива. То есть, схема управления форсунками была модернизирована так, что вместо двух коротких впрысков топлива осуществляется один более продолжительный впрыск. Таким образом, замена параллельной схемы впрыска топлива на фазированную позволила заметно повысить точность дозирования впрыскиваемого топлива при малых длительностях впрыска. Осциллограммынапряжения сигналов системы управления 4-х цилиндрового 4-х двигателя, осуществляющей фазированный впрыск топлива, демонстрирующие схему впрыска топлива данной системы.1 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной 1-го цилиндра.2 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной 2-го цилиндра.3 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной 3-го цилиндра.4 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной 4-го цилиндра.5 Осциллограмма напряжениявыходного сигнала датчика положения / частоты вращения коленчатого вала. За один полный оборот коленвала датчик генерирует 58 импульсов и один пропуск, продолжительность которого соответствует продолжительностидвух импульсов. Соответственно, за один полный цикл работы 4-х тактногодвигателя (за два оборота коленвала) датчик генерирует такие пропуски дважды.6 Осциллограмманапряжения выходного сигнала датчика положения распределительного вала (датчика фаз). За два полных оборота коленвала датчик генерирует один импульс.7 Импульс синхронизации с моментом зажигания в первом цилиндре. Здесь, впрыск топлива осуществляется тогда, когдаобслуживаемый данной форсункой цилиндр находится на такте выпуска отработавших газов, то есть, незадолго до такта впуска. За два полных оборота коленчатого вала двигателя соответствующих одному полному циклу работы четырёхтактного двигателя, каждая форсунка впрыскивает топливо только один раз. То есть, по сравнению с параллельным и попарно-параллельным впрыском, здесь частота срабатывания форсунки уменьшена в два раза. За счёт этого, для обеспечения подачи заданного количества топлива потребовалось более продолжительное открытие форсунки, а за счёт увеличения продолжительности открытого состояния форсунки уменьшилось негативное влияние инерционности электромагнитных топливных форсунок на точность дозирования топлива. Таким образом, замена попарно-параллельной схемы впрыска топлива на фазированную позволила ещё больше повысить точность дозирования впрыскиваемого топлива при малых длительностях впрыска.Для реализации фазированной схемы впрыска топливапотребовались заметные доработки системы управления двигателем, обеспечивающие привязку алгоритма управления форсунками к фазам рабочегоцикла цилиндров. По этому, двигатели, оборудованные фазированным впрыском топлива, дополнительно оснащены датчиком положения распределительного вала (датчиком фаз). Кроме того, блок управления такого двигателя потребовалось дооснастить ещё несколькими силовыми транзисторами, для управления каждой форсункой индивидуально. Кроме внесения изменений в блок управления двигателем, потребовалось применение форсунок с более тонким распылом топлива, так как уменьшиласьпродолжительность процесса испарения топлива и смешивания его с воздухом. На некоторых двигателях, дополнительно, это позволило использовать режим работы при более бедной смеси (дополнительно потребовалось изменение конструкции впускного коллектора и применение заслонок завихрителей, для формирования вертикальных потоков воздуха в цилиндре).Следует заметить, что в момент пуска двигателя блок управления двигателем переключается на параллельную схему впрыска топлива, то есть, включает и выключает все топливные форсунки одновременно до тех пор, пока не распознает сигнал от датчика положения распределительного вала.Дополнительно применяется асинхронный режим впрыска. В момент, когда водитель очень резко нажимает на педаль акселератора, некоторые блоки управления могут осуществлять впрыскиваниедополнительного количества топлива несколькими малыми порциями в цилиндры, которые в данный момент находятся перед или вначале такта впуска. Осциллограммы напряжения сигнала управления форсункой и сигнала от датчика положения дроссельной заслонки системы фазированного впрыска топлива в момент резкой перегазовки.4 Осциллограмма напряжения выходного сигнала датчика положения дроссельной заслонки.6 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной форсункой одного из цилиндров.Как видно из приведённым выше осциллограммам, на переходных режимах работы двигателя, в данном примере в момент резкого открытия дроссельной заслонки, система фазированного впрыска топлива может осуществлять дополнительные циклы впрыска топлива, дополнительно обогащая таким образом состав приготовляемой топливовоздушной смеси. Благодаря этому снижается вероятность возникновения пропусков воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндрах при работе двигателя напереходных режимах.В системах точечного впрыска топлива подавляющегобольшинства двигателей современных автомобилей реализован именно фазированный впрыск топлива. 

Системы непосредственного впрыска топлива

Наиболее современными системами управления двигателем являются системы с непосредственным впрыскиванием топлива. Здесь топливная форсунка впрыскивает топливо непосредственно в камеру сгорания, то есть, во внутренний объём цилиндра. Благодаря этому, при работе двигателя с низкой нагрузкой (холостой ход, равномерное движение автомобиля с небольшой скоростью...) удалось достичь приготовления внутри цилиндра топливовоздушной смеси с неоднородным соотношением воздух-топливо. Вблизи электродов свечи зажигания образуется нормальная или немного обогащённая смесь, за счёт чего происходит устойчивое воспламенение этой смеси от искрового разряда между электродами свечи зажигания. В остальном объёме цилиндра образуются бедные и сверхбедные смеси, которые сгорают от пламени горения нормальной по составу смеси вблизи электродов свечи зажигания. За счёт послойного приготовления топливовоздушной смеси (состав смеси в объёме камеры сгорания неоднороден), усреднённый состав приготовляемой и сжигаемой таким образом топливовоздушной смеси оказывается сверхбедным - соотношение воздух-топливо при работе двигателя в таком режиме может достигать значений 30:1...40:1. Для сравнения, на бензиновом двигателе с подачей топлива во впускной коллектор и оборудованном специальными завихрителямипотока воздуха (для создания послойной смеси в камере сгорания) не удаётся достичь обеднения топливовоздушной смеси с соотношением воздух-топливо более 25:1. А, как известно, обеднение топливовоздушной смеси позволяет заметно снизить количество расходуемого двигателем топлива.Системы управления двигателем с непосредственным впрыскиванием топлива, да и сами двигатели, обслуживаемые подобными системами, имеют ряд отличий от обычных систем с точечным впрыскиванием топлива. Это: вертикальные каналы ввода потока воздуха в цилиндры, поршни с закругленной выборкой для направления топливной смеси в сторонусвечи зажигания, вихревые инжекторы высокого давления, топливный насос высокого давления. Кроме того, при работе двигателя на сверхбедных смесях, впрыскивание топлива в камеру сгорания происходит в конце такта сжатия. Из-за высокого давления в камере сгорания в момент впрыска топлива, а так же для обеспечения направленного перемещения впрыснутого топлива к свече зажигания, давление топлива в топливной рейке здесь существенно увеличено, соответственно изменена и конструкция топливной форсунки. С целью повышения давления в топливной рейке, кроме электрического топливного насоса, размещённого внутри бака, здесь дополнительно применён механический топливный насос высокого давления, приводимый от распределительного вала двигателя. Механический топливный насос высокого давления обеспечивает поддержание давления в топливной рейке на уровне нескольких десятков Bar.Для обеспечения правильного послойного образования топливовоздушной смеси, движение воздушного потока внутри цилиндра было оптимизировано за счёт изменения конструкции двигателя - изменены форма и направление впускного воздушного канала для создания в камере сгорания вертикально направленных воздушных потоков. Так же здесьприменена специальная форма днища поршня. За счёт изменённой формы днища поршня, струя впрыскиваемого форсункой топлива "отражается" от наклонного углубления в днище поршня и направляется к свече зажигания, где образуется область с достаточно богатым содержанием топлива.В связи с повышением давления топлива в топливнойрейке, потребовалось значительно сократить длительность открытия топливной форсунки, измеряемое здесь в единицах десятых долей милли Секунды. Для уменьшения инерционности топливных форсунок, величина управляющего форсунками напряжения была значительно увеличена и достигает нескольких десятков Вольт. Для управления топливными форсунками многих систем непосредственного впрыска топлива применяется специальный модуль, преобразующий низковольтные импульсы от блока управления двигателем в высоковольтные импульсы для управления топливными форсунками. Осциллограммы напряжений сигналов управления топливной форсункой системы непосредственного впрыска топлива.1 Осциллограмма напряжения на одном из выводов топливной форсунки системы непосредственного впрыска топлива.2 Осциллограмма напряжения на втором из выводов топливной форсунки системы непосредственного впрыска топлива.3 Осциллограмма напряжения, воздействующего на обмотку топливной форсунки системы непосредственного впрыска топлива. Следует отметить, что при работе двигателя на холостом ходу, для поддержания необходимой температуры нейтрализатора выхлопных газов приготовление сверхбедной топливовоздушной смеси периодически чередуется с приготовлением обычный однородной смеси (послойное смесеобразование чередуется с гомогенным смесеобразованием). При гомогенном смесеобразовании впрыск топлива в камеру сгорания происходит не во время такта сжатия, а на такте впуска. Переключения между послойным и гомогенным смесеобразованием заметны по незначительному изменению частоты вращения двигателя на холостом ходу.На определенных режимах работы двигателя возможенкомбинированный режим приготовления смеси, когда топливо впрыскивается форсунками на такте впуска и дополнительно в конце такта сжатия.Из-за низкого качества топлива, повышается степень износа деталей некоторых узлов системы непосредственного впрыскивания топлива. Высокое содержание серы и нерегламентированных присадок в бензине фактически сводит на нет экономические, экологическиеи мощностные показатели данных двигателей. Поэтому, не многие производители автомобилей одобряют эксплуатацию таких двигателей в странах СНГ.

auto-master.su

Система распределенного впрыска топлива: принцип действия, достоинства и недостатки

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

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

Виды систем распределенного впрыска

Современные системы распределенного типа подачи топлива разделены на несколько видов:

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

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

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

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

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

Система распределенной подачи ТС состоит из следующих подсистем и компонентов:

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

Как работает система распределенной подачи ТС

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

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

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

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

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

Преимущества и недостатки системы распределенной подачи ТС

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

Преимущества системы:

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

Недостатки системы:

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

autodromo.ru