Что входит в систему впрыска бензинового двигателя

Системы подачи топлива бензиновых двигателей: какие бывают и в чем их особенности?

Тип системы подачи топлива, главным образом, зависит от типа двигателя, какой это мотор бензиновый или дизельный. Под системой подачи топлива понимают набор устройств, которые обеспечивают передачу топлива из бака в камеру сгорания.

1. Часть топливной рампы 2. Топливная рейка. 3. Крепление магистрали 4. Обратка 5. Топливный насос 6. Топливный фильтр 7—8. Топливные магистрали. 9. Форсунки (инжекторы).

Системы подачи топлива бензиновых двигателей

Задача топливной системы у бензиновых двигателей не только подавать топливо из бака в камеру сгорания, но и смешивать бензин с воздухом в правильной пропорции, которая обеспечить нужное воспламенение смеси в цилиндре, по сути — готовить эту смесь.

Приблизительно так выглядит карбюратор.

Механическое устройство, обычно устанавливаемое на впускной коллектор, которое при помощи бензонасоса и воздуха готовило смесь одновременно для всех цилиндров. При кажущейся простоте конструкции, карбюратор частенько доставлял много головной боли. Предложение написано в прошедшем времени, потому что такая топливная система сегодня не применяется даже самыми отсталыми автопроизводителями как правило в силу неэкологичности. Будучи лишенным множества датчиков, карбюратор регулярно ошибался в пропорциях и готовил непригодную смесь. В итоге мотор мог троить, заглохнуть или вообще не завестись. Самая безобидная проблема — завышенный расход топлива. Все сложности карбюратором решались его регулировкой, что утомляло.

Блок моновпрыска. Он не только визуально похож на карбюратор, но и отчасти схож с ним технологически.

Упрощенно, система моновпрыска по сути являлась развитием идеи карбюратора. Тоже единственный элемент, готовивший топливную смесь сразу для всех цилиндров. Ключевое отличие от карбюратора, что этот элемент был электронным. Это решение не задержалось на долго в автомобильной индустрии. В основном его имели автомобили конца 80-х, начала 90-х годов выпуска. По сравнению с карбюратором моновпрыск был более экономичен, но при этом также капризен и не слишком экологичен.

Распределенный впрыск

Расположенный приблизительно под углом в 45 градусов — форсунка (инжектор). осуществляющая впрыск топливной смеси.

Система распределенного впрыска — качественно иной уровень. В конце 90-х, начале 2000-х её ставили на автомобили премиум-класса, сегодня же это решение поголовно применяется на машинах начального и среднего ценовых диапазонов. Одно из важнейших конструктивных отличий в том, что при такой системе выделялась отдельная форсунка (инжектор) на каждый цилиндр. Таким образом у четырехцилиндрового двигателя их было четыре, у шести- — шесть, у восьми — восемь и т.д. Это позволило гораздо рачительнее использовать топливо, снизив расход бензина. Кроме того, в систему добавился ЭБУ (электронный блок управления). Он каждую секунду автоматически анализирует сотни параметров (обороты, положение педали газа и многое другое) и готовит топливную смесь из бензина и воздуха в подходящей пропорции. Это позволяет моторы быть энергоэффективным. Больше отдавать и меньше расходовать.

Непосредственный впрыск

На сегодняшний день — самая передовая система подачи топлива на бензиновых двигателях. Применяется на автомобилях среднего и высокого классов. По сравнению с распределенным впрыском она ещё сложнее и экономичнее, более требовательна к качеству топлива. В целом система непосредственного впрыска построена по тому же принципу, что и распределительного. Ключевое отличие в том, что при непосредственном впрыске форсунка входит прямо в цилиндр, в то время как при распределительном форсунка находится ещё во впускном коллекторе.

Комбинированная система

Обратите внимание, слева на обоих картинках показаны по две форсунки на цилиндр. Вверху, распределенный впрыск, ниже — непосредственный.

Комбинированная система — объединяет в себе решения от распределительного и непосредственного впрысков. При комбинированной системе на один цилиндр приходится сразу две форсунки. Это самая дорогая, самая энергоэффективная и самая сложная на сегодня система. Такое решения встречается только на дорогих автомобилях.

Виды и особенности работы систем впрыска бензиновых двигателей

Система топливного впрыска применима для подачи топлива небольшими порциями в двигатель внутреннего сгорания в конкретно заданный момент времени. Параметры системы влияют на показатель мощности, экологический и экономический класс мотора транспортного средства. Конструкция и исполнение системы впрыска могут сильно различаться, что говорит только об их эффективности и области применения.

Оглавление

Небольшой экскурс в историю создания

Полномасштабное внедрение инжекторной подачи топлива стартовало в семидесятых годах, и это было логичной реакцией на то, что сильно увеличился уровень поставки в атмосферу загрязняющих компонентов и соединений. Такую систему заимствовали в области авиастроения, и она считается более безопасной в плане экологичности, поэтому она и стала реальной альтернативой карбюраторному мотору. Он на тот момент работал за счет механической системы топливной подачи, что характеризуется его поступлением в камеру сгорания за счет формирования разницы в давлении.

Первая система впрыска была только механической, характеризовалась минимальной эффективностью на тот момент. В качестве основной причины подобного явления называют недостаточно высокий уровень прогресса в плане технологий, который оказался не способен раскрыть ее потенциал полностью. Изменение ситуации наметилось на конец девяностых годов, когда стали активно создавать, развиваться и внедряться электронные системы управления функционированием двигателей. Электронный блок управления обеспечивал более четкий контроль объема впрыскиваемого топлива в цилиндры, а также процентное соотношение компонентов формируемой топливовоздушной смеси.

Системы впрыска бензиновых моторов: виды

Выделяется совокупность базовых видов систем топливного впрыска, различающиеся между собой по методике формирования топливовоздушной смеси.

Центральный впрыск или моновпрыск

В подобных системах в наличие имеется одна форсунка, размещенная во впускном коллекторе. Подобные варианты реализации впрыска представлены только на легковых автомобилях моделей, которые уже перестали спускать с конвейеров. В ее состав входят такие составные элементы:

• Регулятор давления, который предназначен для обеспечения постоянного значения величины рабочего давления 0,1 МПа, а также предотвращение возникновения в системе подачи топлива воздушных пробок.
• Форсунка впрыска, предназначенная для импульсной подачи бензина во впускной коллектор мотора.
• Дроссельная заслонка нужна для регулирования объема атмосферного воздуха, подаваемого в камеру сгорания. Допускается использование заслонки, оснащенной современным механическим или электрическим приводом.
• Блок управления, выполненный из блока памяти и микропроцессора, ответственных за талонные данные параметров топливного впрыска.
• Датчик положения коленвала мотора, положения дроссельной заслонки, температурный датчик и прочие.

Работа системы впрыска бензина с одной форсункой базируется на конкретной схеме:

• Двигатель запущен.
• Установленные в системе датчики отвечают за считывание и передачу сведений о текущем состоянии системы непосредственно в блок управления.
• Происходит сравнение полученных данных с эталонной характеристикой, а далее на базе этих сведений блоком управления рассчитывается подходящий момент и длительность открытия форсунки.
• Сигнал о том, что форсунка открылась, транслируется на электромагнитную катушку, что активирует топливную подачу на впускной коллектор, где реализовано смешивание с атмосферным воздухом.
• Смесь из топлива и воздуха передается в цилиндры.

Распределенный впрыск (MPI)

В составе системы с распределенным впрыском используются аналогичные компоненты, но в данной конструкции используются выделенные форсунки для каждого отдельного цилиндра. Их открытие реализовано попарно, по отдельности или всех в один момент времени. Воздух и бензин смешиваются во впускном коллекторе, но от моновпрыска такая система отличается тем, что топливо подается исключительно во впускные тракты соответствующих цилиндров.

Система с распределенным впрыском работает по вполне понятной схеме, при этом электроника (KE-Jetronic, L-Jetronic) полностью обеспечивает управление. Эти конструкции выпускаются компанией Bosch, являются универсальными, получили широчайшее распространение в автомобилях разных марок.

По каким механизмам осуществляется действие распределенного топливного впрыска:

• Воздух подается в двигатель.
• С помощью совокупности датчиков определяется объем воздуха, его температурный показатель, скорость вращения коленвала, параметры текущего положения дроссельной заслонки.
• Все эти полученные данные предназначены для электронного блока управления, чтобы определить объем топлива, оптимальный для количества воздуха, поступившего внутрь.
• Транслируется сигнал, чтобы соответствующие форсунки открывались на необходимый временной промежуток.

Непосредственный топливный впрыск (GDI)

В системе данного конструктивного исполнения предусмотрена подача бензина посредством отдельных форсунок непосредственно в камеры сгорания каждого из цилиндров двигателя под давлением, и одновременно с этим туда же реализована подача атмосферного воздуха. Такая система впрыска позволяет создать необходимую концентрацию топливовоздушной смеси, вне зависимости от текущего режима работы двигателя внутреннего сгорания. Смесь в это время сгорает почти полностью, поэтому снижается объем опасных выбросов и вредных компонентов, которые попадают в атмосферу.

Подобная система впрыска имеет довольно сложную конструкции и внутреннее устройство, она заметно восприимчива к топливному качеству, что делает ее довольно дорогостоящей в плане производства и последующей эксплуатации. Так как функционирование форсунок реализовано в более агрессивных условиях, корректная работа подобной системы возможна только в случае обеспечения повышенного давления топлива, уровень которого необходимо поддерживать на отметке не ниже 5 МПа.

В плане конструктивного исполнения у системы непосредственного впрыска имеется определенный набор элементов:

• Топливный насос, работающий под высоким давлением;
• Регулятор давления топлива;
• Рампа топлива;
• Предохранительный клапан, который размещен на топливной рампе для предохранения элементов системы от повышения давления более заданного допустимого уровня;
• Датчик, улавливающий высокое давление;
• Форсунки.

Электронная система впрыска данного типа выпускается компанией Bosch, и получила собственное наименование MED-Motronic. Ее действие базируется на принципах, которые сильно зависят от вида смесеобразования:

• Послойное – реализовано на двигателях со средними и малыми оборотами. Подача воздуха в камеру сгорания осуществляется на большо скорости. Впрыск топлива реализован по направлению к свече зажигания, а далее происходит смешивание с воздухом, после чего смесь воспламеняется.
• Стехиометрическое. Нажатие на педаль газа вызывает открытие дроссельной заслонки, одновременно с подачей воздуха происходит впрыск топлива, а далее смесь воспламеняется, чтобы полностью сгореть.
• Гомогенное. В цилиндрах запускается интенсивное воздушное движение, при этом впрыск бензина реализован на такте впуска воздуха.

Непосредственный топливный впрыск в бензиновом моторе представляет собой самое перспективное направление для данной сферы в эволюции и совершенствовании систем впрыска. Впервые его реализовали в 1996 году на легковых автомобилях марки Mitsubishi Galant, а на данный момент его используют для установки и сегодня его устанавливают на свои автомобили большинство крупнейших автопроизводителей.

Так как неисправности, сопряженные с системой топливного впрыска, возникают довольно часто и причин этому много, сначала рекомендовано выполнить диагностику автомобильный сканером, чтобы выявить ошибки. Если не хочется посещать сервис, то можно сделать это посредством специализированного универсального устройства Rokodil ScanX Pro.

Этот же сканер позволяет отрегулировать положение дроссельной заслонки, выполнить проверку системы выхлопных газов, а также считать параметры работы мотора и многое другое.

Виды и особенности работы систем впрыска бензиновых двигателей

Система впрыска топлива применяется для дозированной подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания в строго определенный момент времени. От характеристик данной системы зависит мощность, экономичность и экологический класс двигателя автомобиля. Системы впрыска могут иметь различную конструкцию и варианты исполнения, что характеризует их эффективность и сферу применения.

Краткая история появления

Инжекторная система подачи топлива начала активно внедряться в 70-х годах, явившись реакцией на возросший уровень выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Она была заимствована в авиастроении и являлась экологически более безопасной альтернативой карбюраторному двигателю. Последний был оснащен механической системой подачи топлива, при которой топливо поступало в камеру сгорания за счет разницы давлений.

Первая система впрыска была практически полностью механической и отличалась малой эффективностью. Причиной этого был недостаточный уровень технического прогресса, который не мог полностью раскрыть ее потенциал. Ситуация изменилась в конце 90-х годов с развитием электронных систем управления работой двигателя. Электронный блок управления стал контролировать количество впрыскиваемого топлива в цилиндры и процентное соотношение компонентов топливовоздушной смеси.

Виды систем впрыска бензиновых двигателей

Существует несколько основных видов систем впрыска топлива, которые отличаются способом образования топливовоздушной смеси.

Моновпрыск, или центральный впрыск

Схема с центральным впрыском предусматривает наличие одной форсунки, которая расположена во впускном коллекторе. Такие системы впрыска можно найти только на старых легковых автомобилях. Она состоит из следующих элементов:

• Регулятор давления – обеспечивает постоянную величину рабочего давления 0,1 МПа и предотвращает появление воздушных пробок в топливной системе.
• Форсунка впрыска – осуществляет импульсную подачу бензина во впускной коллектор двигателя. – выполняет регулирование объема подаваемого воздуха. Может иметь механический или электрический привод.
• Блок управления – состоит из микропроцессора и блока памяти, который содержит эталонные данные характеристики впрыска топлива.
• Датчики положения коленчатого вала двигателя, положения дроссельной заслонки, температуры и т.д.

Системы впрыска бензина с одной форсункой работают по следующей схеме:

• Двигатель запущен.
• Датчики считывают и передают информацию о состоянии системы в блок управления.
• Полученные данные сравниваются с эталонной характеристикой, и, на основе этой информации, блок управления рассчитывает момент и длительность открытия форсунки.
• На электромагнитную катушку направляется сигнал об открытии форсунки, что приводит к подаче топлива во впускной коллектор, где он смешивается с воздухом.
• Смесь топлива и воздуха подается в цилиндры.

Распределенный впрыск (MPI)

Система с распределенным впрыском состоит из аналогичных элементов, но в такой конструкции предусмотрены отдельные форсунки для каждого цилиндра, которые могут открываться одновременно, попарно или по одной. Смешение воздуха и бензина происходит также во впускном коллекторе, но, в отличие от моновпрыска, подача топлива осуществляется только во впускные тракты соответствующих цилиндров.

Управление осуществляется электроникой (KE-Jetronic, L-Jetronic). Это универсальные системы впрыска топлива Bosch, получившие широкое распространение.

Принцип действия распределенного впрыска:

• В двигатель подается воздух.
• При помощи ряда датчиков определяется объем воздуха, его температура, скорость вращения коленчатого вала, а также параметры положения дроссельной заслонки.
• На основе полученных данных электронный блок управления определяет объем топлива, оптимальный для поступившего количества воздуха.
• Подается сигнал, и соответствующие форсунки открываются на требуемый промежуток времени.

Непосредственный впрыск топлива (GDI)

Система предусматривает подачу бензина отдельными форсунками напрямую в камеры сгорания каждого цилиндра под высоким давлением, куда одновременно подается воздух. Эта система впрыска обеспечивает наиболее точную концентрацию топливовоздушной смеси, независимо от режима работы мотора. При этом смесь сгорает практически полностью, благодаря чему уменьшается объем вредных выбросов в атмосферу.

Такая система впрыска имеет сложную конструкцию и восприимчива к качеству топлива, что делает ее дорогостоящей в производстве и эксплуатации. Поскольку форсунки работают в более агрессивных условиях, для корректной работы такой системы необходимо обеспечение высокого давления топлива, которое должно быть не менее 5 МПа.

Конструктивно система непосредственного впрыска включает в себя:

• Топливный насос высокого давления.
• Регулятор давления топлива.
• Топливная рампа.
• Предохранительный клапан (установлен на топливной рампе для защиты элементов системы от повышения давления больше допустимого уровня).
• Датчик высокого давления.
• Форсунки.

Электронная система впрыска такого типа от компании Bosch получила наименование MED-Motronic. Принцип ее действия зависит от вида смесеобразования:

• Послойное – реализуется на малых и средних оборотах двигателя. Воздух подается в камеру сгорания на большой скорости. Топливо впрыскивается по направлению к свече зажигания и, смешиваясь на этом пути с воздухом, воспламеняется.
• Стехиометрическое. При нажатии на педаль газа происходит открытие дроссельной заслонки и осуществляется впрыск топлива одновременно с подачей воздуха, после чего смесь воспламеняется и полностью сгорает.
• Гомогенное. В цилиндрах провоцируется интенсивное движение воздуха, при этом на такте впуска происходит впрыск бензина.

Непосредственный впрыск топлива в бензиновом двигателе – наиболее перспективное направление в эволюции систем впрыска. Впервые он был реализован в 1996 году на легковых автомобилях Mitsubishi Galant, и сегодня его устанавливают на свои автомобили большинство крупнейших автопроизводителей.

Так как причин возникновения неисправностей, связанных с системой впрыска топлива, достаточно много, в первую очередь рекомендуется провести диагностику автомобильным сканером на наличие ошибок. Без посещения сервиса это можно сделать с помощью универсального устройства Rokodil ScanX Pro.

Также с помощью данного сканера можно отрегулировать положение дроссельной заслонки, проверить систему выхлопных газов, считать параметры работы двигателя и многое другое.

38 Система впрыска бензина в автомобильном двс: преимущества, классификация, схемы, устройство и работа систем.

Системы питания с впрыскиванием бензина классифицируют по следующим признакам:

по месту подвода топлива — центральный (одноточечный) впрыск, распределенный (форсунки у каждого впускного клапана), непосредственный (форсунки в головке цилиндров);

способу подачи топлива —с непрерывным впрыскиванием (в системах Джетроник типов К и КЕ) и прерывистым впрыскиванием (в системе Л-Джетроник), которое бывает фазированным (подача бензина только на впуске) и нефазированным (подача на каждом обороте коленчатого вала);

способу регулирования количества топлива — пневматические, механические, электронные;

способу определения расхода воздуха — по разрежению во впускном коллекторе, углу поворота дроссельной или специальной (типа «парус») заслонки, показаниям термоанемометрического датчика.

Системы впрыска в зависимости от места подачи топлива делятся на четыре основные группы:

с центральным впрыском (в дроссельный узел);

с распределенным впрыском топлива в зону впускных клапанов;

с впрыском непосредственно в цилиндры двигателя;

с впрыском в дополнительные камеры сгорания (форкамеры, вихревые камеры).

Впрыск топлива может производиться непрерывно или циклами.

Непрерывное впрыскивание осуществляется во впускную систему обычно одновременно во все цилиндры (центральный впрыск). При этом количество подаваемого топлива может регулироваться изменением давления впрыскиваемого топлива или хода иглы форсунки.

В последнее время преимущественно используется цикловое впрыскивание во впускную систему, которое может производиться одновременно во все цилиндры — групповой впрыск, одновременно в два ци­линдра пли по очереди в каждый из цилиндров — фазированный. Фазированный впрыск может производиться во впускной клапан, непосредственно в цилиндр, в дополнительную камеру. Регулирование ко­личества подаваемого топлива осуществляется изменением времени открытия клапана электромагнитной форсунки.

Широкое распространение получили системы впрыска с микропроцессорным управлением вследствие необходимости обеспечения высокого быстродействия для выполнения жестких норм на выброс токсичных веществ с отработавшими газами (Евро-2, Евро-3 И Евро-4), что потребовало применения трехкомпонентных каталитических нейтрализаторов.

Система центрального впрыска топлива

Система центрального впрыска бензина обеспечивает более высокую точность дозировании топлива по сравнению с карбюраторном системой при небольшом удорожании. Это главным образом на режимах пуска и прогрева, неустановившихся режимах и при использовании системы с обратной связью от кислородного датчика (для трехкомпонентной системы нейтрализации отработавших газов). В результате сокращается время прогрева двигателя, снижается выброс токсичных компонентов, особенно СО и СН, а также улучшается динамика разгона. На многих моделях автомобилей, включая автомобили ВАЗ-21044. BA3-21214. установлена система Моно-Мотроник. управляющая не только подачей топлива, но и углом опережения зажигания.

Подача топлива обычно осуществляется насосом с электроприводом. Давление топлива обычно около 0,2 МПа. Из насоса топливо через фильтр (как правило картонный) подается в дроссельный патрубок. В нем размещаются: регулятор давления топлива (рис.1), форсунка, датчик темпе­ратуры воздуха, датчик положения дроссельной заслонки, автомат управления дроссельной заслонкой для поддержания на режиме холостого хода заданной частоты вращения коленчатого вала независимо от дополнительной нагрузки на двигатель, кондиционер, система освещения и др.

Система распределенного впрыска

Впрыск бензина, как правило, осуществляется штифтовыми форсунками с электромагнитным управлением во впускные каналы, в зону у впускного клапана, под абсолютным давлением в пределах 200—400 кПа при цикличной подаче и до 600 кПа при непрерывном впрыске. Типовая схема системы впрыска с учетом тре­бований к токсичности по нормам Евро-3 дана на рис. 2. Первичный топливный фильтр перед топливным насосом обычно обеспечивает грубую очистку топлива (размер ячеек 50 х 50 мкм). Применяются системы с двумя фильтрами (грубой и тонкой очистки) перед топливным насосом. Однако при такой схеме установки фильтра тонкой очистки более вероятно его засорение и вследствие этого образование паровых пробок и нарушение топливоподачи, задир рабочих поверхностей насоса.

Для уменьшения степени засорения фильтра блок топливоподачи или топливозаборник может быть подвижным (плавающим). Это предотвращает забор наиболее загрязненной части топлива из нижней части бака. С этой же целью слив избыточного количества топлива может производиться в емкость блока топливоподачи.

Установка заданной частоты вращения коленчатого вала на режимах холостого хода выполняется при помощи регулятора холостого хода, располагаемого в канале, обходящем дроссельную заслонку. Применяются регуляторы холостого хода с кла­паном, перемещаемым в осевом направлении при помощи шагового двигателя или с шибером, поворачиваемым коллекторным электродвигателем на заданный элек­тронным блоком угол.

Данные системы обеспечивают опти­мальные режимы частоты вращения ко­ленчатого вала при прогреве для снижения выброса СО и СН. При прогретом двига­теле эти системы поддерживают заданную частоту вращения независимо от величины внутренних потерь, дополнительных на­грузок, состава смеси и других факторов.

39 Назначение, устройство и конструктивные особенности осветительных приборов, используемых в автомобилях.

Совокупность приборов освещения и сигнальных устройств, расположенных снаружи и внутри автомобиля, образуют систему освещения. Она выполняет следующие функции:

освещение дорожного полотна, обочины и расположенных на них объектов в условиях ограниченной видимости;

предоставление информации другим участникам движения о наличии на дороге транспортного средства, его размерах, характере движения, совершаемых маневрах, а также принадлежности;

освещение салона автомобиля, а также других его частей (багажного отсека, подкапотного пространства и др.) в темное время суток.

Система освещения автомобиля включает следующие основные конструктивные элементы: передние фары, передние противотуманные фары, задние фонари, задний противотуманный фонарь, фонарь освещения номерного знака, приборы внутреннего освещения и аппаратуру управления