Устройство системы питания инжекторного двигателя: Страница не найдена — Автомобильные двигатели

Содержание

Система питания инжекторного двигателя: характеристика, устройство

Система питания инжекторного двигателя современного автомобиля — это сложнейший «организм», состоящий из датчиков, исполнительных устройств и самого главного — блока управления. Не зря в народе его называют «мозги». Именно блок управления контролирует работу всей системы впрыска топлива.

С его помощью происходит нормальное функционирование двигателя, регулировка угла опережения зажигания, момента впрыска топливовоздушной смеси и многих других параметров.

Центральный впрыск топлива

Моновпрыск — это самый простой механизм. Второе название — центральный впрыск. И он же был первым в истории. Массовое применение получил в США в начале 2 половины ХХ века. Как работает центральный впрыск? Простота — это именно то, что понравилось не только автовладельцам, но и производителям. Конструкция очень схожа с карбюратором, только вместо него применяется форсунка.

Она устанавливается на впускном коллекторе — одна на все цилиндры двигателя, независимо от их общего количества. Топливо поступает в коллектор постоянно, как и воздух. В результате происходит образование топливовоздушной смеси, которая распределяется по цилиндрам.

Устройство автомобилей

Понятие об инжекторных двигателях

Инжекторными называются двигатели с искровым зажиганием топливной смеси, в которых в качестве топлива используют бензин, а процесс смесеобразования происходит с помощью форсунки или форсунок, впрыскивающих топливо под давлением во впускной трубопровод или в цилиндр двигателя.

Впрыск топлива вместо использования процесса карбюрации позволил получить ряд определенных выгод, поэтому в последние годы все системы питания, использующие впрыск все больше вытесняют карбюраторные системы питания двигателей, особенно на легковых автомобилях.

Широкому применению систем впрыска топлива на грузовых автомобилях в настоящее время препятствуют такие их недостатки, как повышенная сложность обслуживания и дороговизна используемых приборов и узлов. Однако, с учетом несомненных преимуществ, позволяющих получить ощутимую долгосрочную выгоду, можно предположить, что и на грузовом автотранспорте, особенно малой и средней грузоподъемности, системы впрыска бензина найдут широкое применение в ближайшие годы. На грузовых автомобилях повышенной грузоподъемности и автобусах достойной конкуренции дизельным двигателям пока нет.

Плюсы и минусы

Преимущества, которыми обладает центральная система впрыска:

  • простота и дешевизна конструкции;
  • для смены режимов работы достаточно провести регулировку одной форсунки;
  • при смене карбюратора на инжектор (моновпрыск) существенных изменений в систему питания не производится.

К недостаткам относится то, что не выходит достигнуть высоких показаний экологичности. Поэтому на сегодняшний день автомобили с моновпрыском нельзя встретить в продаже и эксплуатации в развитых странах Америки, Европы и Азии. Разве что в странах третьего мира они будут беспрепятственно колесить по дорогам.

И самое большое неудобство — это то, что при выходе из строя форсунки двигатель останавливается и запустить его невозможно.

Еще кое-что интересное

Стоит обратить внимание на то, что, в отличие от карбюраторных систем, инжекторная требует того, чтобы была регулярная проверка топливной системы. Это обусловлено тем, что большое количество сложной электроники может дать сбой

В результате это приведет к нежелательным последствиям. К примеру, избыточный воздух в топливной системе приведет к нарушению составу эмульсии и неверному соотношению смеси. В дальнейшем это сказывается на двигателе, появляется нестабильная работа, выходят из строя контроллеры и т. п. По сути, инжектор – это сложная система, которая определяет, когда на цилиндры нужно подать искру, как доставить качественную смесь к блоку цилиндров или впускному коллектору, когда открывать форсунки и какое соотношение воздуха и бензина должно быть в эмульсии. Все эти факторы влияют на синхронизированную работу топливной системы. Интересно то, что без большинства контроллеров машина может исправно работать, при этом не будет существенных отклонений, так как имеются аварийные записи и таблицы, которые будут использоваться.

Распределённый впрыск топливной смеси

В таких системах количество форсунок равно числу цилиндров. Все форсунки находятся на впускном коллекторе, топливовоздушная смесь подаётся при помощи общей для всех топливной рампы. В ней происходит смешивание бензина и воздуха. Режимы работы форсунок:

  1. Фазированный впрыск — самые современные системы работают именно с его использованием. Количество форсунок и цилиндров одинаковое, открытие и закрытие электроклапанов происходит в зависимости от того, какой такт проходит двигатель. Наилучшим режимом работы мотора считается такой, при котором открытие форсунки происходит непосредственно перед началом такта впуска. И двигатель работает устойчиво, и достигается высокая экономия бензина. Преимущества такой топливной системы очевидны.
  2. Одновременный впрыск топливовоздушной смеси — открытие форсунок не зависит от такта. Они все открываются одновременно, несмотря на то, что находятся на впускных коллекторах «своих» цилиндров. Это несколько модернизированный моновпрыск, несмотря на то, что форсунок несколько, управление ими происходит так, будто установлена всего одна. В общем, такие конструкции надёжны и работа их стабильна, но по характеристикам уступают более современным конструкциям.
  3. Попарно-параллельный впрыск топливной смеси немного отличается от предыдущего. Главное отличие — открываются не все форсунки разом, а парами. Одна пара открывается перед впуском, вторая — перед выпуском. Именно так обычно работает впрыск. Из употребления такие системы вышли давно, но, например, если выходит из строя датчик фаз, современные инжекторы переходят в аварийный режим (попарно-параллельный впрыск происходит вместо фазированного, так как без параметров этого датчика работа невозможна).
  4. Системы непосредственного впрыска топлива имеют высокую стоимость, но и надёжность у них завидная. Экономичность и мощность двигателя на высоком уровне, регулировка подачи топливовоздушной смеси максимально точная. Мотор может быстро изменить режим работы. Электромагнитные форсунки устанавливаются в ГБЦ, смесь распыляется непосредственно в камеру сгорания цилиндра (отсюда и название системы).

В конструкции отсутствует впускной коллектор и клапан. Реализация конструкции довольно сложная, так как в ГБЦ на каждый цилиндр есть отверстия под свечи, клапаны (2 или 4, в зависимости от типа мотора). Элементарно не хватает места для установки форсунки.

Изначально такие системы впрыска устанавливались на габаритные и мощные двигатели, на бюджетных их не встретить. И ремонт таких систем выливается в круглую сумму.

Разновидности инжектора

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

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

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

Система датчиков инжекторных двигателей

Без этих компонентов работа системы впрыска топлива невозможна. Именно датчики сообщают блоку управления всю информацию, которая необходима для работы исполнительных устройств в нормальном режиме. Неисправности системы питания инжекторного двигателя по большей части вызывают именно датчики, так как они могут неверно производить замеры.

  1. Датчик расхода воздуха устанавливается после воздушного фильтра, так как в конструкции имеется дорогостоящая платиновая нить, которая при попадании мелких посторонних частиц может засоряться, отчего показания окажутся неверными. Датчик считает, какое количество воздуха проходит через него. Понятно, что взвесить воздух не представляется возможным, да и объем его измерить проблематично. Суть работы заключается в том, что внутри пластиковой трубки находится платиновая нить. Она нагревается до рабочей температуры (более 600º, именно это значение закладывается в ЭБУ). Поток воздуха охлаждает нить, блок управления фиксирует температуру и, исходя из этого, вычисляет количество воздуха.
  2. Датчик абсолютного давления необходим для более точного снятия показаний о количестве потребляемого двигателем воздуха. Состоит из 2 камер, одна из которых герметична и внутри у неё вакуум. Вторая камера соединена с впускным коллектором. В последнем при впуске разрежение. Между камерами устанавливается диафрагма с пьезоэлементом, который вырабатывает небольшое напряжение во время изменения давления. Это значение напряжения поступает на вход блока управления.
  3. Датчик положения коленвала располагается рядом со шкивом генератора. Если присмотреться, то можно увидеть, что на шкиве есть зубья, причём они расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. Суммарное число зубьев — 60, оси соседних расположены на расстоянии 6º. Но если присмотреться ещё внимательнее, то можно увидеть, что 2-х не хватает. Этот промежуток необходим, чтобы датчик фиксировал положение коленвала максимально точно. Датчик вырабатывает напряжение, которое тем больше, чем выше частота вращения.
  4. Датчик фаз (распредвала) работает на эффекте Холла. В конструкции есть диск с вырезанным сегментом и катушка. При вращении диска вырабатывается напряжение. Но в момент, когда прорезь находится над чувствительным элементом, напряжение снижается до 0. В этот момент первый цилиндр находится в ВМТ на такте сжатия. Благодаря датчику фаз точно подаётся искра на свечу и открывается своевременно форсунка.
  5. Датчик детонации расположен на блоке ДВС между 2 и 3 цилиндрами (чётко посередине). Работает на пьезоэффекте — при наличии вибрации происходит генерирование напряжения. Чем сильнее вибрация, тем выше уровень сигнала. Блок управления при помощи датчика изменяет угол опережения зажигания.
  6. Датчик дроссельной заслонки представляет собой переменный резистор, на который подаётся напряжение 5 В. В зависимости от того, в каком положении находится заслонка, напряжение уменьшается. Иногда случаются поломки — в начальном положении показания датчика прыгают. Стирается резистивный слой, ремонт невозможен, эффективнее установить новый.
  7. Датчик температуры ОЖ, от него зависит качество воспламенения топливовоздушной смеси. С его помощью не только происходит коррекция угла опережения зажигания, но и включение электровентилятора.
  8. Лямбда-зонд расположен в системе выпуска отработанных газов. В современных системах, которые удовлетворяют последним экологическим стандартам, можно встретить 2 датчика кислорода. Лямбда-зонд отслеживает количество кислорода в выхлопных газах. У него есть внешняя часть и внутренняя. За счёт напыления из драгметалла можно оценить количество кислорода в выхлопных газах. Внешняя часть датчика «дышит» чистым воздухом. Показания передаются на блок управления и сравниваются. Эффективные замеры возможны только при достижении высоких температур (свыше 400º), поэтому часто устанавливают подогреватель, чтобы даже в момент начала работы двигателя не наблюдалось перебоев.

Замена масла

Пожалуй, самой распространенной и часто выполняемой операцией по ремонту является замена масла и масляного фильтра. Рассмотрим, последовательность действий:

  1. Прежде чем начать ремонтно-восстановительные операции следует снять минус-клемму с АКБ.
  2. При наличии защиты двигателя, ее необходимо снять. Для этого необходимо открутить крепежные болты.
  3. Далее, откручиваем сливную пробку, которая находится на поддоне, и ждем, пока сольется смазочная жидкость.
  4. Закручиваем сливную пробку, при этом, не забыв сменить медную уплотнительную прокладку.
  5. При помощи специального съемника снимаем масляный фильтр. Перед установкой нового, в него необходимо налить 100 грамм нового масла.
  6. Откручиваем заливную горловину и льем масло.
  7. Закрутив заливную пробку, стоит завести мотор и дать ему несколько минут поработать.
  8. При необходимости долить мало до необходимого уровня, который можно посмотреть на щупе.

Таким образом, замена масла считается законченной. Если происходит смена типа смазочной жидкости, то необходимо сделать промывку мотора.

Исполнительные механизмы инжекторных систем

По названию видно, что эти устройства выполняют то, что им скажет блок управления. Все сигналы от датчиков анализируются, сравниваются с топливной картой (огромной схемой работы при тех или иных условиях), после чего подаётся команда на исполнительный механизм. Следующие исполнительные механизмы входят в состав инжекторной системы:

  1. Электрический бензонасос, установленный в баке. Он нагнетает в рампу бензин под давлением около 3,5 Мпа. Вот какое давление в топливной системе должно быть, при нем распыление смеси окажется наиболее качественным. При повышении оборотов коленвала увеличивается расход бензина, нужно его больше нагнетать в рампу, чтобы удерживать давление на уровне. В нижней части насосов устанавливается фильтр, который нужно менять хотя бы раз в 30000 км пробега.
  2. Электромагнитные форсунки устанавливаются в рампе и предназначены для подачи топливовоздушной смеси в камеры сгорания. Чем дольше открыт клапан форсунки, тем больше смеси поступит в камеру сгорания — именно такой принцип дозирования лежит в основе.
  3. Дроссельный механизм приводится в движение педалью из салона. Но в последние годы набирает популярность электронная педаль газа. Это означает, что вместо тросика используется потенциометр на педали и небольшой электродвигатель на дроссельной заслонке.
  4. Регулятор холостого хода предназначен для контроля количества воздуха, поступающего в топливную рампу при полностью закрытой дроссельной заслонке. На карбюраторных моторах аналогичную функцию выполняет «подсос». Несмотря на то, что топливная система отличается, суть работы остаётся той же — подача смеси и её сгорание.
  5. Модуль зажигания — короб, в котором находится 4 высоковольтные катушки. Хорошая конструкция, но крайне ненадёжная — высоковольтные провода имеют свойство портиться. Намного эффективнее окажется использование для каждой свечи отдельной катушки, выполненной в виде наконечника.

Достоинства [ править | править код ]

Преимущества по сравнению с двигателями, оборудованными карбюраторной системой подачи топлива (в контексте двигателей, имеющих электронный блок управления):

  • Существенное уменьшение расхода топлива даже на ранних системах (например у автомобиля «Нива» ВАЗ-21214, оснащенного инжекторной системой первых поколений, расход топлива в среднем на 30-40 % меньше, чем у аналогичного автомобиля ВАЗ-21213, оснащенного карбюратором). Современные системы обеспечивают расход топлива примерно в 2 раза ниже, чем у последних поколений карбюраторных автомобилей аналогичной массы и рабочего объёма.
  • Значительный прирост мощности двигателя, особенно в области низких оборотов.
  • Упрощается и полностью автоматизируется запуск двигателя.
  • Автоматическое поддержание требуемых оборотов холостого хода.
  • Более широкие возможности управления двигателем (улучшаются динамические и мощностные характеристики двигателя).
  • Не требует ручной регулировки системы впрыска, так как выполняет самостоятельную настройку на основе данных, передаваемых датчиками кислорода, а также на основе измерения неравномерности вращения коленвала.
  • Поддерживает примерно стехиометрический состав рабочей смеси, что существенно уменьшает выброс несгоревших углеводородов и дает возможность использования окислительно-восстановительных каталитических нейтрализаторов. В результате выбросы токсичных продуктов сгорания снизились во много раз. Например, выбросы окиси углерода у последних поколений карбюраторных автомобилей составляли примерно 20-30 г/кВт*ч, у инжекторых автомобилей Евро-2 — уже 4 г/кВт*ч, а у автомобилей, выпущенных по нормам Евро-5 — всего 1,5 г/кВТ*ч.
  • Широкие возможности для самодиагностики и самонастройки параметров, что упрощает процесс технического обслуживания автомобиля. Фактически инжекторные системы, начиная с Евро-3, вообще не требуют никакого периодического обслуживания (требуется только замена вышедших из строя элементов).
  • Лучшая защита автомобиля от угона. Не получив разрешение от иммобилайзера, блок управления двигателем не производит подачу топлива в двигатель.
  • Возможность уменьшения высоты капота, так как элементы системы впрыска расположены по бокам двигателя, а не над двигателем, как большинство автомобильных карбюраторов.
  • В карбюраторных системах при неработающем двигателе или при работе на небольших оборотах за счет испарения бензина из карбюратора весь тракт, начиная от воздушного фильтра и до впускного клапана, наполнены горючей смесью, объём которой в многоцилиндровых двигателях достаточно велик. При неисправностях в работе системы зажигания или неправильно отрегулированных зазорах в клапанах возможен выброс пламени во впускной коллектор и воспламенения в нём горючей смеси, что вызывает громкие хлопки и может привести к пожару или повреждению приборов системы питания. В инжекторных системах бензин подается только в момент открытия впускного клапана соответствующего цилиндра и накопления горючей смеси во впускном тракте не происходит.
  • Работа карбюратора зависит от его положения в пространстве. Например, большинство автомобильных карбюраторов работает с серьезными нарушениями при крене автомобиля уже в 15 градусов. У инжекторных систем такой зависимости нет.
  • Работа карбюратора сильно зависит от атмосферного давления, что особенно критично при работе автомобильных двигателей в горах, а также для авиационных двигателей. У инжекторных систем такой зависимости нет.

Работа двигателя с инжекторной системой впрыска

А теперь можно рассмотреть и принцип работы системы питания инжекторного двигателя. При включении зажигания происходит переход в рабочий режим всех механизмов и устройств. Первым делом насос нагнетает бензин в рампу до минимального давления, которого хватит для запуска.

А дальше все ждут, когда провернётся коленвал, и с его датчика пойдёт сигнал на блок управления о положении поршней в цилиндрах. Одновременно с этим датчик фаз выдаёт сигнал о том, какой такт совершается. После анализа данных блок управления даёт команду на форсунки (в зависимости от того, в каком цилиндре происходит впуск).

При вращении коленвала постоянно снимаются данные с датчиков и, исходя из них, происходит открывание нужных электромагнитных форсунок на определённый промежуток времени. Смесь воспламеняется, отработанные газы выходят через выпускной коллектор. По тому, какое содержание кислорода в них, можно судить о качестве сгорания топлива.

Если содержание кислорода большое, то смесь сгорает не до конца. Блок управления производит корректировку угла опережения зажигания, чтобы добиться наилучших показаний.

Но вот во время прогрева некоторые датчики не влияют на работу системы управления. Это датчики расхода воздуха, детонации и абсолютного давления. При достижении рабочей температуры включаются они в работу. Причина — во время прогрева невозможно соблюсти все условия, в частности, соотношение бензина и воздуха. Уровень СО в выхлопных газах тоже будет зашкаливать, поэтому контроль всех этих параметров не следует производить.

История [ править | править код ]

Появление и применение систем впрыска в авиации [ править | править код ]

Карбюраторные системы для работы под углом к горизонту необходимо дополнять множеством устройств либо применять специально спроектированные карбюраторы. Система непосредственного впрыска авиационных двигателей — удобная альтернатива карбюраторной, так как инжекционная система впрыска в силу конструкции работает в любом положении относительно направления силы тяжести.

Читайте также:  ЗИЛ 130, ЗИЛ 131,ГАЗ 3307, ГАЗ 3102, ГАЗ 3110, ГАЗ 53, МАЗ 500, Т 25, Т40, Иж планета, Иж юпитер

Первый в России опытный мотор с системой впрыска был изготовлен в 1916 году Микулиным и Стечкиным.

К 1936 году на фирме Robert Bosch были готовы первые комплекты топливной аппаратуры для непосредственного впрыска бензина в цилиндры, которую через год стали серийно ставить на V-образный 12-цилиндровый двигатель Daimler-Benz DB 601. Именно этими моторами объёмом 33,9 л оснащались, в частности, основные истребители Люфтваффе Messerschmitt Bf 109. И если карбюраторный двигатель DB 600 развивал на взлетном режиме 900 л. с., то DB 601 с впрыском позволял поднять мощность до 1100 л. c. и более. Позже в серию пошла девятицилиндровая «звезда» BMW 132 с подобной системой питания — лицензионный авиадвигатель Pratt & Whitney Hornet, который на BMW производили с 1928 года. Он же устанавливался, к примеру, на транспортные самолеты Junkers Ju 52. Авиационные двигатели в Англии, США и СССР в те времена были исключительно карбюраторными. Японская же система впрыска на истребителях «Mitsubishi A6M Zero» требовала промывки после каждого полета и поэтому не пользовалась популярностью в войсках.

Лишь к 1940 году, когда Советскому Союзу удалось закупить образцы новейших германских авиационных двигателей со впрыском, работы по созданию отечественных систем непосредственного впрыска получили новый импульс. Однако серийное производство советских насосов высокого давления и форсунок, созданных на основе немецких, началось лишь к середине 1942 года — первенцем стал звездообразный мотор АШ-82ФН, который ставили на истребители Ла-5, Ла-7 и бомбардировщики Ту-2. Мотор со впрыском АШ-82ФН оказался настолько удачным, что выпускался ещё долгие десятилетия, использовался на вертолете Ми-4 и самолетах Ил-14.

К концу войны довели до серии свой вариант впрыска и в США. Например, двигатели «летающей крепости» Boeing B-29 тоже питались бензином через форсунки.

Начало реактивной эры привело к прекращению работ по системам впрыска. На тяжелых и скоростных самолетах применялись турбовинтовые и реактивные двигатели, а поршневые ставились лишь на тихоходные легкие маломаневренные самолеты и вертолеты, которые могли нормально работать и с карбюраторной системой питания.

Применение систем впрыска в автомобилестроении [ править | править код ]

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 из Бремена. В 1954 году появилось купе Mercedes-Benz 300 SL («крыло чайки»), двигатель которого оснащался аналогичной механической системой впрыска Bosch [4] . На рубеже 1950—1960-х годов над электронными системами впрыска топлива активно работали Chrysler и ГАЗ. Тем не менее, до эпохи появления дешёвых микропроцессоров и введения жёстких требований к уровню вредных выбросов автомобилей идея впрыска популярностью не пользовалась и только с конца 1970-х их массовым внедрением занялись все ведущие мировые автопроизводители.

Первой серийной моделью с электронным управлением системы впрыска бензина стал седан Rambler Rebel 1967 модельного года, который выпускала фирма Nash, входившая в качестве отделения в состав концерна AMC. Нижневальная V-образная «восьмерка» Rebel объёмом 5,4 л в карбюраторном варианте развивала 255 л. с., а в заказной версии Electrojector уже 290 л. с. Разгон до 100 км/ч у такого седана занимал менее 8 с.

К началу 2000-х годов системы распределённого и прямого электронного впрыска практически вытеснили карбюраторы на легковых и легких коммерческих автомобилях.

Система питания инжекторного двигателя современного автомобиля — это сложнейший «организм», состоящий из датчиков, исполнительных устройств и самого главного — блока управления. Не зря в народе его называют «мозги». Именно блок управления контролирует работу всей системы впрыска топлива.

С его помощью происходит нормальное функционирование двигателя, регулировка угла опережения зажигания, момента впрыска топливовоздушной смеси и многих других параметров.

Нейтрализатор/катализатор

Для сокращения выброса окисей углерода и азота, в инжектор был добавлен каталитический нейтрализатор. Он преобразует выделенные из газов углеводороды. Применяется на инжекторах лишь с обратной связью. Перед катализатором имеется датчик содержания кислорода в выхлопных газах, по-другому его называют как лямбда-зонд. Контроллер, получая информацию от датчика, вытягивает подачу топливной смеси до нормы. В нейтрализаторе есть керамические составляющие с микроканалами, где содержатся катализаторы:

Так как простых каталитических нейтрализаторов недостаточно, то используется рециркуляция отработавших газов. Она существенно убирает образовавшиеся оксиды азота. Помимо этого, для этих целей устанавливается дополнительный NO-катализатор, так как система EGR не способна создать полное удаление NOx. Есть два типа катализаторов для понижения выбросов NOx:

  1. Селективные. Не привередливы к качеству топлива.
  2. Накопительного типа. Гораздо эффективнее, но очень чувствительны к высокосернистым горючим, что нельзя сказать о селективных. Поэтому они обширно применяются на авто для стран с малым количеством серы в топливе.

Система питания инжекторного двигателя — презентация онлайн

1. ПМ.01. Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта МДК 01.01 Устройство автомобилей

Раздел 2. Конструкция двигателя и рабочие процессы
Тема 2.12. Система питания инжекторного двигателя
Урок № 43 5
Система питания инжекторных двигателей
Системы центрального впрыска Mono-Jetronic
Учебник АВТОМОБИЛИ .ТЕОРИЯ И КОНСТРУКЦИЯ АВТОМОБИЛЯ И ДВИГАТЕЛЯ В.К. ВАХЛАМОВ, М.Г.
ШАТРОВ, А.А. ЮРЧЕВСКИЙ. Глава 5, Системы питания двигателей, стр. 70 – 104
Учебник МАДИ Основы конструкции автомобиля, Иванов A.M., Солнцев А.Н., Гаевский В.В. и др. Глава 2
Двигатель, Параграф 13 Системы впрыска бензина, стр. 86 — 99,

2. Система Mono-Motronic построена на основе системы центрального впрыска Mono-Jetronic

3. Мопо-Jetronic — компактная, простая сивпрыска для небольших двигателей. Впрыск осуществляется через одну центральную форсунку,

расположенную
компактном агрегате над дроссельной заслонкой. При каждом управляющем импульсе
блок управления инициирует процессвпрыска (периодическое впрыскивание). Основной
принцип действия аналогичен принципу действия системы L-Jetronic

4. В системе Мопо-Jetronic с часто устанавливается топливный электронасос, работающий по проточному принципу, |реже насос

вытеснения (роликовый
насос). Из-за меньшего расхода топлива небольшими двигателями и низкого давления в
системе (прибл. 1 бар) к производительности насоса предъявляют жесткие требования.

5. Мощность насоса зависит от частоты вращения коленвала, и соответственно от напряжения в бортовой сети

6. После топливного насоса (4) топливо поступает в топливный фильтр (19), далее в форсунку (8), излишек топлива может быть отведен

регулятором давления (7) в топливный бак (1)

7. Регулятор давления поддерживает постоянное давление на уровне 1 атм. Форсунка разбрызгивает топливо конусообразно перед

дроссельной заслонкой

8. Форма форсунки и струи зависит от конструкции и размеров ДВС

9. Угол поворота дроссельной заслонки ЭБУ определяет по изменению сопротивления на потенциометре дроссельной заслоки

10. Температура всасываемого воздуха определяется датчиком (2) расположенном на самой форсунке (3)

11. THE END

Как работает форсунка инжектора. Устройство системы питания инжекторного двигателя

Министерство образования и науки Российской Федерации

Сыктывкарский лесной институт филиал

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета

им. С.М.Кирова

Факультет ЛТФ

Кафедра АиАХ

Лабораторная работа № 1,2

Дисциплина: ТЭА

Тема: Система питания инжекторного двигателя.

Выполнил Артеева Т. П., гр. 141

Проверил Юшков А. Н., к.т.н.

Зав. кафедрой Чудов В. И., к.т.н.

Сыктывкар – 2011

    Устройство системы питания инжекторного двигателя…..………………….4

    Основные неисправности системы питания.………………………………7

    1. Датчики………………………………………………………………….7

      Форсунки………………………………………………………………..9

      Бензонасос……………………………………………………………..11

    ТО системы питания………….………………..………………………….12

Введение

На сегодняшний день инжекторный двигатель практически полностью заменил устаревшую карбюраторную систему.

Инжекторный двигатель улучшает эксплуатационные и мощностные показатели автомобиля (динамика разгона, экологические характеристики, расход топлива и т.д.).

Инжектор позволяет длительное время соблюдать высокие экологические стандарты, без ручных регулировок, благодаря самонастройки по датчику кислорода.

Инжекторный двигатель. Основные достоинства.

Основные достоинства инжектора по сравнению с карбюратором: уменьшенный расход топлива, улучшенная динамика разгона, уменьшение выбросов вредных веществ, стабильность работы. Изменение параметров электронного впрыска может происходить буквально «на лету», так как управление осуществляется программно, и может учитывать практически большое число программных функций и данных с датчиков. Также современные системы электронного впрыска способны адаптировать программу работы под конкретный экземпляр мотора, под стиль вождения водителя, и т.п.

Инжекторный двигатель. Недостатки.

Основные недостатки инжекторных двигателей по сравнению с карбюраторными: высокая стоимость ремонта, высокая стоимость узлов, неремонтопригодность элементов, высокие требования к качеству топлива, необходимо специализированное оборудование для диагностики, обслуживания и ремонта.

Инжекторные системы питания двигателя классифицируются следующим образом. Моновпрыск или центральный впрыск — одна форсунка на все цилиндры, расположенная на месте карбюратора (во впускном коллекторе). В современных двигателях не встречается. Распределённый впрыск — каждый цилиндр обслуживается отдельной изолированной форсункой во впускном коллекторе. Одновременный — все форсунки открываются одновременно. Попарно-параллельный — форсунки открываются парами, причём одна форсунка открывается непосредственно перед циклом впуска, а вторая перед тактом выпуска.

  1. Устройство системы питания инжекторного двигателя

Рис.1. Схема подачи топлива двигателя с системой впрыска топлива

1 – форсунки; 2 – пробка штуцера для контроля давления топлива;3 – рампа форсунок; 4 – кронштейн крепления топливных трубок;5 – регулятор давления топлива; 6 – адсорбер с электромагнитным клапаном; 7 – шланг для отсоса паров бензина из адсорбера;8 – дроссельный узел; 9 – двухходовой клапан;10 – гравитационный клапан; 11 – предохранительный клапан;12 – сепаратор; 13 – шланг сепаратора; 14 – пробка топливного бака; 15 – наливная труба; 16 – шланг наливной трубы; 17 – топливный фильтр; 18 – топливный бак; 19 – электробензонасос; 20 – сливной топливопровод; 21 – подающий топливопровод.

Топливо подается из бака, установленного под днищем в районе задних сидений. Топливный бак ваз 2111 – стальной, состоит из двух сваренных между собой штампованных половин. Заливная горловина соединена с баком резиновым бензостойким шлангом, закрепленным хомутами. Пробка герметична. Бензонасос – электрический, погружной, роторный, двухступенчатый, установлен в топливном баке. Развиваемое давление — не менее 3 бар (3 атм).

Бензонасос ваз 2110 включается по команде контроллера системы впрыска (при включенном зажигании ваз 2112) через реле. Для доступа к насосу под задним сиденьем в днище автомобиля имеется лючок. От насоса по гибкому шлангу топливо под давлением подается к фильтру тонкой очистки и далее – через стальные топливопроводы и резиновые шланги – к топливной рампе.

Фильтр тонкой очистки топлива – неразборный, в стальном корпусе, с бумажным фильтрующим элементом. На корпусе фильтра нанесена стрелка, которая должна совпадать с направлением движения топлива.

Топливная рампа служит для подачи топлива к форсункам и закреплена на впускном коллекторе. С одной стороны на ней находится штуцер для контроля давления топлива, с другой – регулятор давления. Последний изменяет давление в топливной рампе – от 2,8 до 3,2 бар (2,8-3,2 атм) – в зависимости от разрежения в ресивере, поддерживая постоянный перепад между ними. Это необходимо для точного дозирования топлива форсунками.

Регулятор давления топлива ваз 2111, ваз 2112 представляет собой топливный клапан, соединенный с подпружиненной диафрагмой. Под действием пружины клапан закрыт. Диафрагма делит полость регулятора на две изолированные камеры – «топливную» и «воздушную». «Воздушная» соединена вакуумным шлангом с ресивером, а «топливная» – непосредственно с полостью рампы. При работе двигателя разрежение, преодолевая сопротивление пружины, стремится втянуть диафрагму, открывая клапан. С другой стороны на диафрагму давит топливо, также сжимая пружину. В результате клапан открывается, и часть топлива стравливается через сливной трубопровод обратно в бак. При нажатии на педаль «газа» разрежение за дроссельной заслонкой уменьшается, диафрагма под действием пружины прикрывает клапан – давление топлива возрастает. Если же дроссельная заслонка закрыта, разрежение за ней максимально, диафрагма сильнее оттягивает клапан – давление топлива снижается. Перепад давлений задается жесткостью пружины и размерами отверстия клапана, регулировке не подлежит. Регулятор давления – неразборный, при выходе из строя его заменяют.

Форсунки крепятся к рампе через уплотнительные резиновые кольца. Форсунка представляет собой электромагнитный клапан, пропускающий топливо при подаче на него напряжения, и запирающийся под действием возвратной пружины при обесточивании. На выходе форсунки имеется распылитель, через который топливо впрыскивается во впускной коллектор. Управляет форсунками контроллер системы впрыска. При обрыве или замыкании в обмотке форсунки ее следует заменить. При засорении форсунок их можно промыть без демонтажа на специальном стенде СТО.

В системе впрыска с обратной связью применяется система улавливания паров топлива ваз 2110. Она состоит из адсорбера, установленного в моторном отсеке, сепаратора, клапанов и соединительных шлангов. Пары топлива из бака частично конденсируются в сепараторе, конденсат сливается обратно в бак. Оставшиеся пары проходят через гравитационный и двухходовой клапаны. Гравитационный клапан предотвращает вытекание топлива из бака при опрокидывании автомобиля ваз 2111, а двухходовой препятствует чрезмерному повышению или понижению давления в топливном баке.

Затем пары топлива попадают в адсорбер ваз 2110, где поглощаются активированным углем. Второй штуцер адсорбера соединен шлангом с дроссельным узлом, а третий – с атмосферой. Однако на выключенном двигателе третий штуцер перекрыт электромагнитным клапаном, так что в этом случае адсорбер не сообщается с атмосферой. При запуске двигателя контроллер системы впрыска начинает подавать управляющие импульсы на клапан с частотой 16 Гц. Клапан сообщает полость адсорбера с атмосферой и происходит продувка сорбента: пары бензина отсасываются через шланг в ресивер. Чем больше расход воздуха двигателем, тем больше длительность управляющих импульсов и тем интенсивнее продувка.

В системе впрыска без обратной связи система улавливания паров топлива состоит из сепаратора с двухходовым обратным клапаном. Воздушный фильтр ваз 2111 установлен в передней левой части моторного отсека на трех резиновых держателях (опорах). Фильтрующий элемент – бумажный, при установке его гофры должны располагаться параллельно оси автомобиля. После фильтра воздух проходит через датчик массового расхода воздуха и попадает во впускной шланг, ведущий к дроссельному узлу. Дроссельный узел закреплен на ресивере. Нажимая на педаль «газа», водитель приоткрывает дроссельную заслонку, изменяя количество поступающего в двигатель воздуха, а значит, и горючей смеси – ведь подача топлива рассчитывается контроллером в зависимости от расхода воздуха. Когда двигатель работает на холостом ходу и дроссельная заслонка закрыта, воздух поступает через регулятор холостого хода – клапан, управляемый контроллером. Последний, изменяя количество подаваемого воздуха, поддерживает заданные (в программе компьютера) обороты холостого хода. Регулятор холостого хода ваз 2112 – неразборный, при выходе из строя его заменяют.

Система подачи топлива инжекторного двигателя получила распространение в современных автомобилях и имеет ряд преимуществ перед топливной системой карбюраторного двигателя. В этой статье мы рассмотрим устройство инжектора и узнаем, как работает система подачи топлива инжекторного двигателя.

1.Устройство инжектора

Основная задача системы питания инжекторного двигателя заключается в обеспечении подачи оптимального количества бензина в двигатель при разных режимах работы. Подача бензина в двигатель осуществляется с помощью форсунок, которые установлены во впускном трубопроводе.

1.1.Устройство системы питания инжектора:

1. Электробензонасос — устанавливается в модуле, который располагается в топливном баке. Модуль также включает в себя такие дополнительные элементы, как топливный фильтр, датчик уровня бензина и завихритель.

Электробензонасос предназначен для нагнетания бензина из топливного бака в подающий топливопровод. Управление электробензонасосом осуществляется с помощью контроллера через реле.

2. Топливный фильтр — предназначен для очистки топлива от грязи и примесей, которые могут привести к неравномерной работе двигателя, неустойчивой работе инжектора, загрязнению форсунок. В инжекторных системах к качеству топлива предъявляются высокие требования.

3. Топливопроводы — служат для подачи топлива от бензонасоса к рампе и обратно от рампы в топливный бак. Соответственно существует прямой и обратный топливопроводы.

4. Рампа форсунок с топливными форсунками — конструкция рампы обеспечивает равномерное распределение топлива по форсункам. На топливной рампе располагаются форсунки, регулятор давления топлива и штуцер контроля давления в топливной системе инжектора.

5. Регулятор давления топлива — предназначен для поддержания оптимального перепада давления, который способствует тому, что количество впрыскивания топлива зависит только от длительности впрыска. Излишки топлива регулятор подает обратно в бак.

1.1.1.

Как работает система питания инжекторного двигателя?

Для стабильной работы двигателя необходимо обеспечить сбалансированное поступление топливовоздушной смеси в камеру сгорания. Приготовление топливовоздушной смеси происходит в впускном трубопроводе, благодаря смешиванию бензина с воздухом. Контроллер с помощью управляющего импульса открывает клапан форсунки и путем изменения длительности импульса регулирует состав топливовоздушной смеси.
Регулятор давления топлива поддерживает перепад давления топлива постоянным, соответственно количество топлива, что подается пропорционально времени, при котором форсунки находятся в открытом состоянии . Контроллер поддерживает оптимальное соотношение топливовоздушной смеси путем изменения длительности импульсов. Если длительность импульса увеличивается — смесь обогащается, если уменьшается — смесь обедняется.

Технический прогресс сейчас движется очень быстрыми темпами. Одной из наиболее активно развивающихся отраслей, является автомобилестроение. Здесь постоянно вводятся новые изобретения и конструктивные решения. Помогают в этом деле и ужесточающиеся нормы экологии.

Потому производители машин повсеместно внедряют новые разработки. Инжекторные агрегаты стали одной из разработок, стимулированных ужесточением требований токсичности выхлопа.

В инжекторном моторе горючее попадает в камеру сгорания не через , а впрыскивается специальными устройствами. Последние именуются форсунками или инжекторами.

Устройство форсунки:
a — форсунка одноточечного впрыска, б — форсунка распределенного впрыска 1 — фильтр, 2 — электрический разъем, 3 — обмотка электромагнита, 4 — корпус форсунки, 5 — сердечник, 6 — корпус клапана, 7 — клапан (б — игла клапана), 8 — уплотнительное кольцо, 9 — распылительное отверстие.

Откуда появился инжекторный двигатель?

В автомобилестроение инжекторные двигатели пришли в 1951 году, когда был создан автомобиль Goliath 700 Sport.

Правда в то время такая система питания не получила распространения среди автоконцернов. Вспомнили о данной системе питания лишь в 70-х годах, когда изменились нормы токсичности. В результате начался процесс вытеснения данными двигателями карбюраторных.

В итоге к концу века большая часть легковых авто и микроавтобусов имели именно такие моторы. Сегодня же все машины имеют такую систему питания.

Подвиды инжекторной системы питания

Отмечу, что инжекторная система питания имеет несколько подвидов. В зависимости от количества инжекторов выделяют моновпрыск или как его еще именуют, центральный впрыск, а также распределенный впрыск.

Первый имеет одну форсунку, устанавливаемую вместо карбюратора. Она осуществляет впрыск горючего во впускной коллектор единовременно во все цилиндры. Правда эта конструкция уже несколько устарела.

Сейчас все производители применяют распределенный впрыск, имеющий отдельную форсунку на каждом цилиндре.


Устройство системы распределенного впрыска:
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; 11 — датчик положения коленвала; 12 — датчик кислорода; 13 — нейтрализатор; 14 — датчик детонации; 15 — клапан продувки адсорбера; 16 — адсорбер.

Система распределенного впрыска подразделяется на подтипы:

  • одновременный впрыск – все форсунки одновременно впрыскивают порцию топлива;
  • попарно-параллельный. В данном случае форсунки работают попарно. Одни осуществляют впрыск на такте впуска, а другие – на такте выпуска. Данная система применяется в современных агрегатах при запуске;
  • фазированный впрыск осуществляется на такте впуска. Причем каждая форсунка имеет отдельное управление;
  • прямой впрыск имеет форсунки, которые находятся непосредственно возле цилиндров.

Видео — принцип работы системы питания инжекторного двигателя:

Инжекторные агрегаты обладают несомненными «плюсами», по сравнению с карбюраторными. Они менее токсичны, экономны, легко запускаются. Кроме того, таких моторов доступен в широком диапазоне оборотов.

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

Системы питания двигателя 2111 ВАЗ 21083i, 21093i, 21099i

Система питания инжекторного  двигателя 2111 автомобилей ВАЗ 21083i, 21093i, 21099i предназначена для обеспечения бесперебойной подачи топлива в цилиндры двигателя. Помимо этого она имеет функции хранения определенного запаса топлива на борту автомобиля и очистки его от механического загрязнения.

Схема системы питания двигателя 2111

Схема системы питания инжекторного двигателя 2111 автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 (нормы токсичности ЕВРО-2)
Элементы системы питания инжекторных двигателей автомобилей ВАЗ 21083i, 21093i, 210993i

Топливный бак сварной, сварен из двух штампованных половин. Емкость 43 литра. Заливная горловина выведена в правое заднее крыло автомобиля.

Топливный модуль (электоробензонасос) установлен в топливном баке и объединяет в себе топливный насос и датчик указателя уровня топлива. Для доступа к модулю под задним сиденьем в кузове автомобиля выполнен смотровой люк. На входном патрубке топливного модуля установлен сетчатый фильтр очистки топлива.

Топливный фильтр бумажный в металлическом корпусе, не разборный, установлен под днищем автомобиля, рядом с топливным баком.

Топливная рампа подводит топливо из подающей магистрали к вставленным в нее четырем форсункам. Соединение рампы и форсунок уплотнено резиновыми кольцами. В торце рампы имеется диагностический штуцер для измерения давления в системе.

Форсунка – электромагнитный клапан, пропускающий топливо в цилиндры при подаче на него напряжения и запирающийся при обесточивании под действием возвратной пружины. На торце форсунки имеется распылитель, через который топливо впрыскивается во впускной коллектор. Управляет форсунками контроллер системы впрыска.

Регулятор давления топлива – перепускной клапан, установленный на топливной рампе. Он поддерживает в топливопроводе необходимое рабочее давление (в районе 3-х атмосфер). И изменяет его в зависимости от величины оборотов двигателя. Лишнее топливо сбрасывается назад в топливный бак по обратной магистрали.

Сепаратор – элемент системы улавливания паров топлива (под ЕВРО 2). Закреплен под задним правым крылом автомобиля. В нем пары бензина конденсируются и возвращаются обратно в топливный бак. Не успевшие сконденсироваться пары топлива поступают из сепаратора в адсорбер.

Адсорбер – емкость (элемент системы улавливания паров топлива), где пары топлива, поступившие из сепаратора, поглощаются активированным углем. При повышении оборотов коленчатого вала двигателя блок управления дает команду на открытие клапана продувки адсорбера и пары бензина всасываются в ресивер впускного модуля. Устанавливается в моторном отсеке.

Гравитационный клапан препятствует вытеканию топлива из топливного бака при переворачивании автомобиля.

Двухходовой клапан препятствует излишнему повышению или наоборот понижению давления в топливном баке.

Примечания и дополнения

— Элементы системы улавливания паров топлива (сепаратор, адсорбер) имеются только на автомобилях ВАЗ 21083i, 21093i, 21099i соответствующих нормам ЕВРО 2.

— Справка по топливной системе инжекторного двигателя 2111 автомобилей ВАЗ 21083, 21093, 21099

Еще статьи по автомобилям ВАЗ

— Неисправности топливной системы автомобилей ВАЗ

— Прочистка топливного бака автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

— Прочистка топливных магистралей автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

— Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) инжекторных двигателей автомобилей ВАЗ 21083, 21093, 21099

— Расход топлива автомобилями ВАЗ 2108, 2109, 21099

Подписывайтесь на нас!

Типы систем питания инжекторных двигателей.


Классификация инжекторных двигателей




Типы систем питания с впрыском бензина

По конструктивным и функциональным признакам системы питания, использующие впрыск бензина вместо карбюрации могут существенно отличаться. Творчество конструкторов и инженеров в этом направлении привело к созданию широкого спектра систем впрыска, из которых можно выделить наиболее широко применяемые и используемые, объединяя их по основным признакам.

Впрыскивающие бензиновые системы, в первую очередь, подразделяют по месту подвода топлива – центральный одноточечный впрыск, распределенный впрыск и непосредственный впрыск в цилиндры двигателя.

При центральном впрыске (Рис. 1, а) используется одна форсунка, которая устанавливается на месте карбюратора и осуществляет впрыск во впускной трубопровод, обслуживая все цилиндры двигателя.
Такие конструкции являются «пионерами» в системах, использующих впрыск бензина, поэтому в свое время получило довольно широкое распространение. Принципиально система центрального впрыска простая: в ней используется одна форсунка, которая постоянно распыляет бензин в один на все цилиндры впускной коллектор. В коллектор из воздушного фильтра подается и воздух, здесь образуется горючая смесь, которая через впускные клапаны поступает в цилиндры и воспламеняется.
Преимущества центрального впрыска (моновпрыска) очевидны: эта система очень проста, для изменения режима работы двигателя нужно управлять только одной форсункой, да и сам двигатель претерпевает незначительные изменения, ведь форсунка ставится на место карбюратора.

Однако центральный впрыск имеет и недостатки, в частности, эта система не позволяет обеспечить выполнение все возрастающих требований экологической безопасности. Кроме того, отказ единственной форсунки фактически выводит двигатель из строя. Поэтому в настоящее время двигатели с центральным впрыском практически не выпускаются.

При распределенном впрыске (Рис. 1, б) отдельные форсунки устанавливаются в зоне впускных клапанов каждого цилиндра. Существует несколько разновидностей систем с распределенным впрыском, которые отличаются режимом работы форсунок:

  • Одновременный впрыск;
  • Попарно-параллельный впрыск;
  • Фазированный спрыск.

Одновременный впрыск.
В этом случае форсунки, хоть и расположены во впускном коллекторе каждая у «своего» цилиндра, но открываются в одно время. Можно сказать, что это усовершенствованный вариант моновпрыска, так как здесь работает несколько форсунок, но электронный блок управляет ими, как одной. Однако одновременный впрыск дает возможность индивидуальной регулировки впрыска топлива для каждого цилиндра. В целом, системы с одновременным впрыском просты и надежны в работе, но по характеристикам уступают более современным системам.

Попарно-параллельный впрыск.
Это усовершенствованный вариант одновременного впрыска, он отличается тем, что форсунки открываются по очереди парами. Обычно работа форсунок настроена таким образом, чтобы одна из них открывалась перед тактом впуска своего цилиндра, а вторая — перед тактом выпуска.
На сегодняшний день этот тип системы впрыска практически не используется, однако на современных двигателях предусмотрена аварийная работа двигателя именно в этом режиме. Обычно такое решение используется при выходе из строя датчиков фаз (датчиков положения распределительного вала), при котором невозможен фазированный впрыск.

Фазированный впрыск.
Это наиболее современный и обеспечивающий наилучшие характеристики тип системы впрыска. При фазированном впрыске число форсунок равно числу цилиндров, и все они открываются и закрываются в зависимости от такта, т. е. подача бензина в цилиндры осуществляется только на впуске каждой форсункой в строго определенный момент времени. При нефазированном впрыске подача осуществляется на каждом обороте коленчатого вала всеми форсунками синхронно.

Также к распределенному впрыску можно отнести системы с непосредственным впрыском, однако последние имеют кардинальные конструктивные отличия, поэтому непосредственный впрыск выделяют в отдельный тип.



При непосредственном впрыске (Рис. 1, в) форсунки устанавливают в головку блока цилиндров и осуществляют впрыск непосредственно в камеру сгорания.
Системы с непосредственным впрыском наиболее сложные и дорогие, однако, их применение позволяет обеспечить наилучшие показатели мощности и экономичности бензиновых двигателей. Непосредственный впрыск позволяет быстро изменять режим работы двигателя, максимально точно регулировать подачу топлива в каждый цилиндр и т.д.
В системах с непосредственным впрыском топлива форсунки установлены непосредственно в головке, распыляя топливо сразу в цилиндр, избегая «посредников» в виде впускного коллектора и впускного клапана (или клапанов).
Такое решение довольно сложно в техническом плане, так как в головке цилиндра, где и так уже расположены клапаны и свеча, необходимо разместить еще и форсунку. Поэтому непосредственный впрыск можно использовать только в достаточно мощных, а поэтому больших по габаритам двигателях. Кроме того, определенные сложности возникают из-за тяжелых условий, в которых приходится работать форсунке, сообщающейся с камерой сгорания. Решение всех этих вопросов связано с повышением стоимости используемых в системах с непосредственным впрыском элементов конструкции. Поэтому непосредственный впрыск в настоящее время используется только на легковых автомобилях высокого класса.

Системы с непосредственным впрыском требовательны к качеству топлива и нуждаются в более частом техническом обслуживании, однако они дают ощутимую экономию топлива и обеспечивают более надежную и качественную работу двигателя. Поэтому в ближайшем будущем они могут потеснить автомобили с инжекторными двигателями, использующими одноточечный и распределенный впрыск.

Кроме перечисленных выше разновидностей систем впрыска по месту подвода топлива их классифицируют, также по следующим признакам:

  • по способу подачи топлива – непрерывный или прерывистый впрыск;
  • по типу узлов, дозирующих топливо – плунжерные насосы, распределители, форсунки, регуляторы давления;
  • по способу регулирования количества горючей смеси – пневматическое, механическое, электронное. Электронный способ регулирования количества подаваемого топлива является наиболее прогрессивным и в настоящее время вытесняет механический и пневматический способы.
  • по основным параметрам регулирования состава горючей смеси – разрежению во впускном трубопроводе, углу поворота дроссельной заслонки, расходу воздуха и др.

Таким образом, смесеобразование в инжекторных двигателях в зависимости от применяемого способа подачи топлива происходит или в определенных зонах впускного трубопровода, или непосредственно в цилиндры двигателя, при этом могут использоваться различные устройства для впрыска и управления впрыском.

***

Системы с центральным впрыском топлива


Главная страница


Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Система питания двигателя: устройство и техническое обслуживание

Двигатель является сердцем автомобиля. Именно ДВС вырабатывают крутящий момент, который есть не что иное, как первоисточник всех механических, а также электрических процессов, проходящих в автомобиле. Но двигатель не способен существовать без сопутствующих систем – это смазочная система, охлаждающая, выпуск отработанных газов, а также система питания. Именно последняя снабжает двигатель жидким топливом. Это может быть бензин, спирт, дизельное топливо, сжиженный газ, метан. Двигатели бывают разные, и питаются они тоже по-разному. Рассмотрим основные типы систем.

Устройство и функции

Любые автомобили имеют определенный запас хода. Это расстояние, которое машина способна проехать на полном баке без необходимости дозаправки. На это расстояние влияют сезонные факторы, погода, условия движения, тип дорожного покрытия, загруженность авто, манера вождения водителя. Главную роль в «аппетитах» машины играет система питания, а также правильность ее работы.

Можно выделить несколько основных функций этой системы. Вне зависимости от типа двигателя эта система выполняет функцию подачи, очистки и хранения горючего, очистки воздуха. Также она выполняет приготовление топливной смеси и подает ее в камеры сгорания.

Классическая система питания в автомобиле представляет собой несколько элементов. Это топливный бак – в нем хранится горючее. Насос необходим для создания давления в системе, а также для подачи бензина в принудительном порядке. Чтобы топливо могло добраться от бака к двигателю, в системе имеется топливопровод. Это металлические или пластиковые трубки, а также шланги из специальной резины. Еще система включает в себя фильтры – они очищают бензин.

Воздушный фильтр – это также часть любой топливной системы. Специальное устройство смешивает воздух и горючее в определенной пропорции.

Базовый принцип действия

Устройство системы питания двигателя в целом достаточно простое. Принцип действия также прост. Топливный насос подает бензин из бака. Предварительно жидкость проходит через несколько фильтров, а затем попадает на устройство, которое готовит смесь. Далее бензин попадает в цилиндры – в разных системах это осуществляется различными способами.

Виды систем

Среди основных видов топлива можно выделить бензин, дизель, а также сжиженный или природный газ. Соответственно, двигатель может быть бензиновым, дизельным или работающим на газу.

Среди специалистов признана типология автомобильных систем питания по способу подачи и по методу приготовления смеси. По данной классификации различают карбюраторные системы и впрысковые. Это моноинжектор и инжектор.

Карбюраторные

Система питания карбюраторного двигателя имеет достаточно простое устройство. В ней есть все вышеперечисленные элементы, и работает она примерно так, как уже описано выше. В качестве устройства, которое готовит смесь, в данном случае используется карбюратор.

Последний представляет собой достаточно сложный агрегат. Он служит для смешивания бензина с воздухом в определенных пропорциях. В истории автомобилестроения было много моделей и видов карбюраторов. Но наибольшей популярностью пользуются модели поплавкового типа со всасывающим принципом работы. Это многочисленные “Озоны”, “Солексы”, “Веберы” и другие.

Схема карбюратора следующая. Естественно, это принципиальное устройство. Все карбюраторы конструктивно отличаются друг от друга.

Агрегат состоит из поплавковой камеры и одного или двух поплавков. Внутрь данной камеры через игольчатый клапан подается топливо. Но это еще не все. Также в устройстве карбюратора имеются смесительные камеры. Их может быть одна или две. Существуют модели, где смесительных камер четыре и более. Здесь же имеется диффузор и распылитель. Поплавковые карбюраторы также оснащены воздушной и дроссельной заслонками. Карбюраторы изготавливают посредством литья. Внутри имеются каналы для прохода топлива и воздуха. В них установлены специальные дозирующие элементы – жиклеры.

Схема работы здесь пассивная. Когда поршень двигателя на такте впуска, в цилиндре создается разрежение. За счет разряжения в цилиндр поступает воздух. Последний проходит через фильтр, а также соответствующие жиклеры карбюратора. Далее в смесительной камере и диффузорах горючее, которое подается из распылителя, разбивается потоком воздуха на мелкие фракции. После этого оно смешивается с воздухом. Затем через впускной коллектор смесь подается в цилиндр.

Несмотря на то что карбюраторные двигатели считаются устаревшими, их еще очень активно используют. Некоторые энтузиасты дорабатывают или изобретают новые модели.

Впрысковые системы

Двигатели развивались, вместе с ними совершенствовались и системы питания. Вместо карбюраторов инженеры изобрели системы одноточечного и многоточечного впрыска. Работа системы питания двигателя такого типа уже заметно сложней. Но не всегда они более надежны.

Моновпрыск

Это не совсем инжектор. Это скорее карбюратор с форсункой и несколькими датчиками. Разница в том, что горючее во впускной коллектор подается не за счет разрежения, а посредством впрыска посредством форсунки – она одна на всей системе. Процессом управляет электроника – она получает информацию от двух-трех датчиков и на основании этого дозирует количество бензина.

Система проста – и это главный аргумент против карбюраторных аналогов. В топливной системе давление низкое, а это позволяет применять обыкновенные электрические бензонасосы. Управление через ЭБУ дает возможность вести постоянный контроль за количеством бензина и сохранять стехиометрическую смесь.

Электроника работает с несколькими датчиками. Это механизм, контролирующий угол открытия дроссельной заслонки, датчик положения коленчатого вала, лямбда-зонд, регулятор давления. В некоторых моделях имеется и регулятор холостого хода.

Эта система питания бензинового двигателя по информации от датчиков посылает сигнал, который открывает форсунку. Несмотря на то, что моновпрыск управляет электроникой, а устройство его достаточно простое, с ними бывает масса сложностей. Часто владельцы автомобилей сталкиваются с перерасходом горючего, с рывками автомобиля, с провалами. Нередко из-за того, что большинство таких систем очень старые, трудно отыскать запчасти и ремкомплекты к ним. Поэтому часто владельцы вынуждены возвращаться технологически назад и устанавливать карбюраторы, где электроники нет.

Даже качественное обслуживание системы питания двигателя этого типа часто не приносит результата. Ввиду возраста, низкого качества бензина эти системы имеют слабую жизнеспособность.

Системы распределенного и непосредственного впрыска

Чтобы реализовать данную систему, инженерам пришлось отказаться от одной форсунки и использовать отдельную для каждого цилиндра. Чтобы топливо распылялось качественно и смешивалось с воздухом в правильной пропорции, давление в системе повысили. Форсунки устанавливаются в коллектор после дроссельной заслонки, а направлены они к впускным клапанам.

Даная система питания инжекторного двигателя работает под управлением электроники. Здесь наблюдается базовый набор датчиков, как и в моновпрыске. Но есть и другие. Например, датчик массового расхода воздуха, детонации и температуры в коллекторах. Нажимая на педаль газа, водитель подает в систему воздух. ЭБУ за счет информации от датчиков открывает форсунки. ЭБУ также определяет количество, интенсивность и число циклов, которые произойдут за один впрыск.

Дизельные ДВС

Принцип работы дизельных ДВС стоит объяснить отдельно. Здесь тоже имеются форсунки. А дизельное топливо распыляется в цилиндры. В камерах сгорания осуществляется процесс образования смеси, где она затем воспламенится. В отличие от бензинового двигателя, в дизельном смесь горит не от искры, а от сжатия и высоких температур. Это и есть главная особенность данных ДВС. Таким образом достигается высокий крутящий момент и топливная экономичность. Обычно такие двигателя имеют малый расход топлива, а также высокую степень компрессии (данный параметр достигает 20-25 единиц). Если данный показатель будет ниже, мотор просто не заведется. В то же время бензиновый мотор может завестись даже с малой компрессией в восемь и менее единиц. Система питания дизельного двигателя может быть представлена в нескольких видах. Это непосредственный впрыск, вихрекамерный, предкамерный.

Вихрекамерные и предкамерные варианты подают горючее в специальную емкость в цилиндре, где она частично загорается. Затем порция топлива отправляется в основной цилиндр. В цилиндре горящий дизель смешивается с воздухом и догорает. Что касается непосредственного впрыска, то здесь топливо сразу же доставляется в цилиндр и затем смешивается с воздухом. Давление в топливной рампе может достигать двухсот и более бар. В это же время у бензиновых ДВС показатель — не более четырех.

Неисправности

В процессе эксплуатации автомобиля система подачи топлива работает под нагрузкой, которая может привести к нестабильному поведению машины или выходу из строя различных элементов топливной системы.

Недостаточно топлива

Это случается из-за некачественного горючего, длительного срока эксплуатации, воздействия среды. Все эти факторы ведут к загрязнениям в топливопроводе, в баках, в фильтрах. Также в случае с карбюраторами забиваются отверстия для подачи бензина. Нередко топливо не подается по причине поломки насоса. На машинах с моновпрыском могут быть сбои из-за электроники.

Для стабильной работы ДВС требуется регулярное техническое обслуживание системы питания двигателя. Оно подразумевает промывку форсунок, промывку моновпрыска или карбюратора. Необходимо периодически менять фильтры, а также ремкомплекты карбюратора.

Потеря мощности

Эта неисправность топливной системы связана с нарушением пропорций смеси, которая подается в камеры сгорания. В инжекторных машинах это случается по причине выхода из строя лямбда-зонда.

В карбюраторе может быть из-за неверно подобранных жиклеров. В результате двигатель работает на слишком богатой смеси.

Заключение

Существуют и другие неисправности топливной системы. Но в большинстве случаев они связаны и с иными системами в автомобиле. При должном обслуживании и замене фильтров современный двигатель не доставит владельцу проблем, конечно, если это не старый моновпрыск.

Индивидуальное задание. Система  питания инжекторного двигателя ВАЗ2110

В наше время в автомобилях получила распространение модель инжекторных (впрысковых) двигателей. Отличительной особенностью инжекторных двигателей стало отсутствие карбюратора, который заменен новыми, современными элементами системы питания двигателя. Преимущество ее еще в том, что водитель, надавливая педаль газа, регулирует только поток воздуха, поступающий в цилиндры, а состав и качество об­ра­зу­ю­щей­ся рабочей смеси контролирует встроенный в систему бортовой компьютер . Принцип работы ЭБУ.

Здесь изменен сам процесс получения топливно-воздушной смеси. Так, топливный  насос вместо механического — стал электрическим и размещен непосредственно в топливном баке автомобиля. Кроме того, он подает топливо в систему сразу под высоким давлением. Топливо поступает в топливную рампу, в которой расположены форсунки. Через них бензин впрыскивается непосредственно в определенный цилиндр в заданное время, где смешивается уже с воздухом. Какое количество топлива нужно подать в конкретный цилиндр и в нужное время — определяет этот самый бортовой компьютер. На это влияет объем поступившего воздуха, температура его и двигателя, скорость вращения коленвала и т.д. Считывая все эти показатели, программа в компьютере вычисляет интервал времени, при котором срабатывает клапан на каждой форсунке, открывающий доступ бензина под давлением в цилиндры двигателя. Так осуществляется автоматически контроль подачи топлива в системе питания инжекторного двигателя. Если ДВС получил название «сердца» автомобиля, то здесь мы столкнулись с его «мозгом».

Плюсы подобных систем очевидны: экономия расхода, снижение токсичности, уве­ли­че­ние срока эксплуатации двигателя и более рациональное его использование в процессе работы. Но есть и минус – это усложнение конструкции самой системы питания инжекторного двигателя за счет увеличения электронных устройств, которые бывают очень «капризны» при перепадах температур, увеличенной влажности и значительных колебаниях при длительной езде по неровной местности (бездорожью). Однако конструкторы и здесь нашли способы минимизировать риск возникновения неисправностей в таких ситуациях.

 

 

Устройство системы питания инжекторного двигателя ВАЗ 2110.

Рис.1. Схема подачи топлива двигателя с системой впрыска топлива

1 – форсунки; 2 – пробка штуцера для контроля давления топлива;3 – рампа форсунок; 4 – кронштейн крепления топливных трубок;5 – регулятор давления топлива; 6 – адсорбер с электромагнитным клапаном; 7 – шланг для отсоса паров бензина из адсорбера;8 – дроссельный узел; 9 – двухходовой клапан;10 – гравитационный клапан; 11 – предохранительный клапан;12 – сепаратор; 13 – шланг сепаратора; 14 – пробка топливного бака; 15 – наливная труба; 16 – шланг наливной трубы; 17 – топливный фильтр; 18 – топливный бак; 19 – электробензонасос; 20 – сливной топливопровод; 21 – подающий топливопровод.

Проектирование и применение схемы привода впрыска топлива для стенда для испытаний двигателей

1. Введение

Способ подачи исходной газовой смеси бензинового двигателя — карбюратор, а карбюратор модулирует требуемую двигателю газовую смесь в соответствии с условиями работы двигателя. Способ регулировки концентрации смешанного газа карбюратором с фиксированной горловиной состоит в том, чтобы зафиксировать открытие дроссельной заслонки на фиксированной скорости, отрегулировать главное дозирующее отверстие и изменить подачу топлива, чтобы получить кривую регулировки топлива [1-3].Условно говоря, карбюраторный двигатель может относительно легко завершить характерный эксперимент по регулировке топлива. Одним из основных недостатков карбюраторного способа подачи топлива является узкое горло во впускной трубе, что приводит к высокому сопротивлению воздуха и низкой выходной мощности. Во-вторых, газовая смесь неравномерна, что сказывается на работе двигателя [4-9]. Из-за растущей осведомленности об энергосбережении и защите окружающей среды люди осознают, что парниковый эффект становится все более и более серьезным, а проблемы расхода автомобильного топлива и загрязнения выхлопными газами привлекают все больше и больше внимания.Кроме того, страны по всему миру продолжают усиливать контроль за выбросами выхлопных газов автомобильных двигателей, а стандарты выбросов становятся все более строгими. В последние годы потребление энергии и выбросы становятся все более серьезными. Одна из основных причин вызвана бурным развитием различных моделей автомобилей с бензиновыми двигателями малого объема в качестве основного источника энергии. Поэтому, чтобы контролировать выбросы небольших бензиновых двигателей, люди продолжают разрабатывать новые технологии и контролировать использование более точной технологии впрыска с электронным управлением.

2. Аппаратная схема

Основная аппаратная интегральная схема этой конструкции состоит из модуля сбора данных, модуля привода управления впрыском топлива, модуля экспериментального режима переключения реле, модуля отображения сопротивления и модуля ширины импульса впрыска топлива и модуля питания с ручным вводом. Когда система управления управляется ЭБУ, схема сбора данных собирает импульсный сигнал впрыска топлива, выдаваемый ЭБУ. После формирования и фильтрации сигнал выводится на однокристальный микрокомпьютер, а однокристальный микрокомпьютер выводит сигнал на четырехходовую схему привода для управления впрыском топлива топливной форсунки.В то же время на экране дисплея сопротивления отображается ширина импульса впрыска топлива собранного сигнала импульса впрыска топлива. На основе собранного сигнала впрыска топлива система управления вручную вводит заданную ширину импульса впрыска топлива на экране отображения сопротивления в экспериментальном состоянии, а однокристальный микрокомпьютер выводит сигнал в схему привода для последовательного управления распылением форсунок. Наконец, эксперимент с характеристикой регулировки топлива завершен.

Рис.1. Система управления экспериментальным устройством

2.1. Центральный блок управления CPU

Серия однокристальных микрокомпьютеров STM32F103x в основном основана на процессоре ARMCortex-M3 и производится компанией ST. Архитектура имеет 32-битный стандартный процессор. Микроконтроллерные системы, автомобильные электронные системы управления, промышленные системы управления, беспроводные сети и т. д. — все они относятся к области встраиваемых приложений, которые требуют высокого энергопотребления, стоимости системы и возможностей разработки.

2.2. Цепь питания

Схема источника питания показана на рис. 2. Схема питания, разработанная в этом разделе, разделена на две части: одна предназначена для преобразования внешнего источника питания 12 В в 5 В, а другая — для преобразования 5 В в 3,3 В. Поскольку для схемы сбора данных требуется источник питания 5 В, используется монолитная интегральная схема HTC2576. HTC2576 представляет собой понижающий импульсный регулятор с функцией понижающего переключения. Его функция заключается в преобразовании напряжения 12 В в выходное напряжение 5 В.Другой — преобразовать 5 В в 3,3 В. Поскольку мощность, которую может выдержать однокристальный микрокомпьютер, составляет 3,3 В, мы преобразуем 5 В в 3,3 В с помощью LD1117, чтобы получить напряжение, необходимое для однокристального микрокомпьютера.

2.3. Цепь сбора сигнала впрыска топлива

Схема сбора сигнала впрыска топлива показана на рис. 3. Форсунка подключена к клемме J60. Поскольку напряжение сигнала впрыска высокое, легко создать помехи сигналу от главного блока управления.Поэтому для развязки следует использовать оптопару TLP785. 1 вывод компаратора поднимается на высокий уровень и выводится через 3 вывод компаратора. Когда сигнал впрыска топлива выключен, контакт 1 компаратора имеет низкий уровень и выводится компаратором.

Рис. 2. Цепь питания

Рис. 3. Цепь сбора сигнала впрыска топлива

2.4. Цепь привода впрыска топлива

Двигатель этого экспериментального объекта использует внутреннее сопротивление форсунки 3 Ом и мощность 12 Вт. МОП-транзистор используется для управления включением и выключением форсунки. Схема управления имеет в общей сложности четыре пути, которые распыляются в порядке 1324. Схема управления впрыском топлива показана на рис. 4. В схеме используется изолятор оптопары TLP521, который состоит из инфракрасного светоизлучающего диода и кремниевого фототранзистора NPN. . Сигнал поступает с контакта 2 TLP521.Когда входной сигнал находится на высоком уровне, выводы 1 и 2 изолятора оптопары образуют разность напряжений, и изолятор оптопары включен, так что МОП-транзистор Q7 включен. Клемма J12 подключена к топливной форсунке двигателя, а трубка MOS управляет включением и выключением топливной форсунки. Конденсатор С95 и диод D16 в схеме включены параллельно для уменьшения пульсаций МОП-лампы и предотвращения помех. Когда на вход подается низкий уровень, изолятор оптопары отключается, а трубка МОП отсоединяется, тем самым управляя инжектором, чтобы остановить инъекцию.

2.5. Цепь управления реле включения

Три контакта терминала J41, один конец подключен к фиксированному контакту реле, один подключен к нормально разомкнутому контакту, а другой подключен к нормально замкнутому контакту. После включения цепи нормально замкнутые контакты соединяются, и первоначальный сигнал впрыска топлива собирается для управления впрыском топлива топливной форсунки. Когда вы хотите переключиться на экспериментальную схему, нормально замкнутый контакт размыкается, реле втягивается, а нормально разомкнутый контакт замыкается.Резистор R33 действует как ограничитель тока, уменьшая потребляемую мощность N-полюсного транзистора. Роль диода D12 заключается в том, чтобы использовать его для поглощения большей обратной электродвижущей силы, возникающей, когда реле включено или отключено, так что реле играет роль свободного хода.

Рис. 4. Цепь привода впрыска топлива

2.6. Цепь резистивного дисплея

Схема индикации сопротивления показана на рис.5. В этом эксперименте используется серийный экран VGUS. Последовательный экран VGUS и MCU подключаются через последовательный порт. Команды 0×80 и 0×81 используются для управления и установки соответствующих функций. Функции, связанные с отображением и касанием, реализуются с помощью команд 0×82 и 0×83.

Рис. 5. Цепь резистивного дисплея

3. Двигатель производительность
3.1. Оборудование

Для проверки эффективности разработанного экспериментального устройства регулирования характеристик топлива разработанное устройство было подключено к стенду для стендовых испытаний двигателя.В тесте использовался «современный» стенд для испытаний бензиновых двигателей, система измерения и контроля двигателя «chengbang», анализатор выхлопных газов и другое оборудование. Система измерения и контроля двигателя может измерять частоту вращения двигателя, мощность, крутящий момент, расход топлива, открытие масляных и газовых заслонок, температуру воды, температуру масла и температуру атмосферы. Анализатор выхлопных газов может измерять концентрацию CO2/CO/CH/NOx и O2 и выдавать коэффициент избытка воздуха.

3.2. Метод эксперимента

Когда двигатель работает с фиксированным значением открытия дроссельной заслонки, модуль сбора данных собирает сигнал впрыска, считывает значение длительности импульса впрыска, преобразует скорость и управляет четырехходовой форсункой для впрыска топлива.Затем реле переключается в зависимости от собранной ширины импульса впрыска топлива и скорости вращения, значение ширины импульса впрыска топлива вводится вручную на экране дисплея сопротивления. Коэффициент избытка воздуха анализатора отработавших газов изменяется через равные промежутки времени, насколько это возможно, и данные записываются. Кривая испытаний показана на рис. 6. После постепенного увеличения коэффициента избытка воздуха содержание УВ постепенно снижается. Содержание CO2 и NO сначала увеличивается, а затем уменьшается.Коэффициент избытка воздуха составляет около 1-1,1, а CO2 и NO достигают наивысшей точки. Среди них NO достигал максимума при коэффициенте избытка воздуха 1,1-1,13, а затем резко падал. Тенденция к снижению была очевидна.

Рис. 6. Характеристика регулировки топлива двигателя

4. Выводы

В данной работе разработано экспериментальное устройство для регулировки характеристик топлива, подключенное к бензиновому двигателю.Один конец входного коллектора экспериментального устройства соединен с отрицательным электродом разъема форсунки двигателя; другой конец подключается к земле источника питания. Выходной конец соединен с форсункой двигателя. С помощью этого устройства было завершено испытание характеристики регулировки топлива двигателя, а также были проверены кривые мощности двигателя, экономичности и выбросов в зависимости от объема впрыска топлива, что предоставило университетам удобный вариант для разработки экспериментальных курсов характеристики характеристики регулировки топлива.Экспериментальное устройство, разработанное в соответствии с этой конструкцией, может в основном использоваться на курсах испытаний характеристик регулировки топлива, организованных колледжами и научно-исследовательскими институтами, что может позволить студентам глубже понять влияние изменений объема впрыска топлива на характеристики двигателя.

Технология Cat® Tier 4 | Оборудование Cashman

ПРОВЕРЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ УРОВНЯ 4

Компания Caterpillar разработала продукты Tier 4 Interim с учетом стандартов Tier 4 Final. Планируя заранее, мы смогли свести к минимуму конструктивные изменения и обеспечить требуемую надежность и производительность.Каждый двигатель Tier 4 Final оснащен комбинацией проверенных электронных, топливных, воздушных компонентов и компонентов для обработки выхлопных газов, в зависимости от размера двигателя, области применения и географического положения, в котором он будет работать.

Систематическое и стратегическое применение проверенных технологий позволяет нам оправдать ваши высокие ожидания в отношении производительности, эффективности использования топлива, надежности и срока службы. Правильные технологии, настроенные для правильных приложений, приводят к:

ПОВЫШЕННАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЖИДКОСТИ Повышение до 5% по сравнению с продуктами Tier 4 Interim (включая расход жидкости для выхлопных газов дизельных двигателей).
ВЫСОКАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ в различных областях применения.
ПОВЫШЕННАЯ НАДЕЖНОСТЬ за счет унификации и простоты конструкции.
МАКСИМАЛЬНОЕ ВРЕМЯ РАБОТЫ И СНИЖЕНИЕ ЗАТРАТ благодаря поддержке мирового класса от Cashman Equipment.
МИНИМАЛЬНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ систем выбросов: разработано так, чтобы быть прозрачным для оператора, не требуя взаимодействия.
ДОЛГОВЕЧНЫЕ конструкции с долгим сроком службы до капитального ремонта.
ОБЕСПЕЧИВАЕТ лучшую экономию топлива при минимальных затратах на техническое обслуживание, обеспечивая при этом такую ​​же высокую мощность и реакцию, как и
.

БОЛЕЕ МОЩНАЯ И НАДЕЖНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ДВИГАТЕЛЯ

Электроника, используемая в двигателях Cat Tier 4 Final, стала еще мощнее и надежнее, чем когда-либо. Расширение возможностей и унификация соединений улучшают качество обслуживания клиентов и повышают качество и надежность. Жгут проводов из пенопласта повышает надежность даже в самых требовательных приложениях.

ВАРИАНТЫ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ

Являясь ключевым компонентом технологии Cat Tier 4, синхронизация впрыска точно контролирует процесс впрыска топлива посредством серии точно рассчитанных по времени микроимпульсов.Такая синхронизация впрыска обеспечивает больший контроль над сгоранием для наиболее чистого и эффективного сжигания топлива. Чтобы максимизировать потребительскую ценность
, инженеры Caterpillar определили топливные системы, исходя из требований к мощности и производительности для каждого двигателя.

Топливные системы Common Rail высокого давления

с полностью электронным впрыском повышают точность и управляемость, что повышает производительность и снижает образование сажи для C7.1 ACERT™ и C9.3 ACERT.

Форсунки

Advanced MEUI™-C выдерживают повышенное давление впрыска и более точную подачу топлива.

Эти прочные форсунки улучшают реакцию и контролируют образование сажи в моделях C13 ACERT, C15 ACERT, C18 ACERT, C27 ACERT и C32 ACERT.

ИННОВАЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ВОЗДУХОМ
Двигатели

Cat Tier 4 Final оснащены инновационными системами управления подачей воздуха, которые оптимизируют воздушный поток и повышают мощность, эффективность и надежность. Мы применяем ряд простых и надежных решений для турбонаддува в зависимости от размера двигателя и области применения. Это позволяет нам согласовать характеристики турбонаддува с номинальной мощностью для обеспечения высокой производительности, отличной топливной экономичности, длительного срока службы и низких эксплуатационных расходов.

СИСТЕМА СНИЖЕНИЯ NOx CAT

Система снижения выбросов NOx (NRS) Cat улавливает и охлаждает небольшое количество выхлопных газов, а затем направляет их обратно в камеру сгорания, где они снижают температуру сгорания и сокращают выбросы NOx. Результат более чем десятилетних инженерных исследований Caterpillar в области этой технологии, система NRS разработана как самая надежная система в своем роде.

Брошюра Cat Tier 4 Final

50 лет истории строительной техники: пять десятилетий эволюции дизельных двигателей

История дизельных двигателей восходит к концу 1800-х годов.Рудольф Дизель разработал двигатель с воспламенением от сжатия, который работал на арахисовом масле, но именно экономика нефтяной лихорадки создала нынешнюю инфраструктуру дизельного топлива.

За последние 50 лет, когда было опубликовано издание Equipment Today , эволюция дизельного двигателя прошла путь от ползания до прямого хода. Дизельные двигатели значительно увеличили удельную мощность благодаря двигателям аналогичного размера, выдающим невероятную мощность и крутящий момент по сравнению с их ранними аналогами.

Во многом это связано с ужесточением допусков и усовершенствованием технологии впрыска топлива. Впрыск топлива, пожалуй, самая важная и самая сложная часть дизельного двигателя. Никто 50 лет назад не поверил бы, что система впрыска топлива может производить 44 000 фунтов на квадратный дюйм и многократно впрыскивать за цикл и при этом работать тысячи часов. Это ключевой фактор, обеспечивающий производительность и соблюдение стандартов выбросов.

50 лет истории строительной техники: интерактивная хронология

Ранняя эволюция

Технология внедорожных дизельных двигателей медленно развивалась в течение 1960-х, 70-х и 80-х годов с неуклонным увеличением удельной мощности и постепенным снижением веса.«Существует довольно постоянная тенденция к большей удельной мощности, меньшему размеру двигателя при той же мощности», — отмечает Рич Уинсор, старший штатный инженер John Deere Power Systems.

Одним из первых крупных достижений конца 60-х и начала 70-х годов стал турбонаддув. «Мы пытались получить больше мощности от машины небольшого рабочего объема, — говорит Дуг Лодик, менеджер по планированию продуктов John Deere Power Systems. Связанное с турбонаддувом охлаждение наддувочного воздуха было еще одной технологией, которая появилась, чтобы выжать больше мощности и эффективности из пакета небольшого рабочего объема.Воздух из турбонагнетателя можно было охладить перед поступлением в двигатель.

Охлаждение наддувочного воздуха также сыграло ключевую роль в повышении долговечности. «В противном случае, если бы вы увеличили мощность, двигатель бы не жил», — говорит Винзор.

Точно так же давление впрыска топлива играет решающую роль в характеристиках внедорожного дизельного двигателя. По этой причине давление впрыска топлива всегда было в центре внимания, и оно увеличивалось задолго до появления электроники. «Было много работы по дальнейшему увеличению давления впрыска», — говорит Винзор.«По сути, это улучшает сгорание, что повышает эффективность двигателя, а также снижает дымность».

Стандарты выбросов меняют ландшафт

Темпы изменений в отрасли дизельных двигателей для бездорожья резко изменились, когда Агентство по охране окружающей среды США (EPA) опубликовало первый из серии правил по выбросам дизельных двигателей для бездорожья.

Путь к выбросам внедорожных дизельных двигателей начался в 1996 году с введения стандартов выбросов Tier 1 для двигателей мощностью более 175 л.с.Но первые два уровня регулирования просто ускорили улучшения, которые уже происходили на рынке.

«На тот момент не было значительных улучшений, за исключением того, что двигатели продолжали развиваться из-за более высоких давлений впрыска, большего количества турбонаддува и лучшего охлаждения наддувочного воздуха воздух-воздух», — говорит Лаудик. Никаких реальных технологических прорывов не требовалось.

Это должно было измениться, поскольку последующие уровни выбросов установили более драконовские ограничения.«Уровень 3 был немного сложнее, — вспоминает Лаудик. Именно здесь некоторые компании применили разные подходы: некоторые перенастроили двигатели, а другие внедрили рециркуляцию охлажденных выхлопных газов (EGR), новую технологию для рынка внедорожников.

«Использование системы рециркуляции отработавших газов с охлаждением позволило нам улучшить удельную мощность и производительность, — говорит Лаудик. «Мы увидели довольно существенный прогресс в гибкой экономике». Разница в экономии топлива между различными технологическими подходами стала более важным фактором для клиентов.«Когда вы получаете разницу в экономии топлива от 10% до 12%, это начинает привлекать внимание клиентов».

За это время произошло, пожалуй, самое значительное изменение дизельного двигателя — появление электронного управления. Электронный впрыск топлива изменил правила игры в индустрии строительной техники. Технологии впрыска топлива продвинулись вперед благодаря впрыску топлива с общей топливной рампой, который позволяет использовать более высокое давление, и пьезоэлектрическим топливным форсункам, которые обеспечивают точное распыление.

Возможности электронного двигателя положили начало развитию электроники. «Теперь у нас есть системы управления двигателем и трансмиссией, — говорит Джон Паттерсон, бывший генеральный директор и президент JCB. «У нас есть программное обеспечение, которое управляет всей трансмиссией, и все это для повышения производительности и эффективности».

«Без сомнения, вся электроника, встроенная в машину, позволила нам сделать очень много вещей, чтобы настроить машину для этой работы и требований клиента», — говорит Брайан Раух, старший вице-президент по проектированию и производству. и управление поставками, Deere & Company.Теперь двигатель взаимодействует с другими системами оборудования. «У нас гораздо больше возможностей для контроля, встроенных в продукт. Задача состоит в том, чтобы сделать это автоматически. Мы хотим, чтобы с грязью справлялся оператор, а не машина».

Двигатель и системы машины теперь могут быть интегрированы на уровне, который ранее не представлялся. «Мы интегрировали аппаратное и программное обеспечение, — говорит Винзор. «Двигатель общается с трансмиссией. Это совсем недавно».

С появлением электронного двигателя производители начали задаваться вопросом, какие дополнительные функции можно добавить к машинам.«Именно здесь вы начали получать автоматический холостой ход, регуляторы дроссельной заслонки и передовые гидравлические системы», — отмечает Кэти Пуллен, Case Construction Equipment. Возможности вышли за рамки диагностических возможностей. «Производителям действительно нужно интегрировать в свои машины управление машинами и различные решения».

Поскольку дизельные двигатели стали частью интегрированной конструкции машин, многие OEM-производители перешли на встроенные двигатели, чтобы они могли предлагать инженерные решения. Сюда входят такие компании, как JCB, которая раньше поставляла двигатели и недавно разработала собственное решение.«Осталось очень мало независимых OEM-производителей двигателей, — говорит Паттерсон. Теоретически, создав ключевые компоненты самостоятельно, вы сможете оптимизировать систему с меньшим количеством компромиссов.

Взгляд в будущее

В прошлом дизельный двигатель в основном использовался для питания трансмиссии и гидравлических систем оборудования. Но производители начали внедрять гибриды и электрификацию в поисках повышения эффективности. В некоторых случаях дизельный двигатель служит другой цели — например, он может работать в установившемся режиме для питания генератора.

Несмотря на все разговоры о гибридах и электрификации, не ждите, что дизельный двигатель скоро исчезнет. «Двигатели внутреннего сгорания будут существовать еще какое-то время, но они могут быть дополнены другими формами технологий, такими как гибриды. Мы уже видим различные версии гибридов», — отмечает Паттерсон. «OEM-производители работают с производителями компонентов над разработкой гибридных технологий, включая электрификацию. Регенерация, например, уже здесь».

Недавней тенденцией в области производства дизельных двигателей стало снижение номинальной скорости.«Если вернуться в прошлое, некоторые из наших продуктов работали со скоростью 2300 или 2400 об/мин, — говорит Уинзор. Сегодня некоторые двигатели в строительной технике вращаются со скоростью 1800 или 1900 об/мин. «Есть некоторые реальные преимущества замедления с точки зрения производительности. Это помогает вам улучшить топливную экономичность двигателя и продлить срок службы двигателя, потому что вы делаете меньше оборотов, выполняя тот же объем работы. Есть также преимущества в снижении шума. Каждый раз, когда вы запускаете двигатель медленнее, он будет тише.

Хотя ведутся разговоры о дальнейшем снижении содержания твердых частиц в ожидаемом в будущем Stage 5, большинство считает, что это будет легко достигнуто с помощью дизельного сажевого фильтра и никаких новых технологий не потребуется. Сокращение выбросов дизельных двигателей с момента их создания было значительным. «С момента введения правил до сих пор мы сократили более 99% твердых частиц, углеводородов и NOx в выбросах дизельных двигателей», — отмечает Раух.

Возможен новый акцент на характеристиках двигателя.«Последние 20 лет основное внимание уделялось контролю за выбросами, — говорит Уинзор. «Это будет небольшое изменение в будущем. Контроль выбросов останется, но я думаю, что акцент будет сделан на топливной экономичности, упаковке и стоимости».

50 лет истории строительной техники в интерактивной временной шкале

Патент США на энергосистему с двигателем внутреннего сгорания Патент (Патент № 9,850,856 выдан 26 декабря 2017 г.)

СВЯЗАННАЯ ЗАЯВКА

Это частичное продолжение U.С. заявка на патент Сер. № 15/279,237, поданной 28 сентября 2016 г., которая частично является продолжением заявки на патент США с порядковым номером. № 15/184,120, поданной 16 июня 2016 г., раскрытие которой включено в настоящий документ в качестве ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Областью настоящего изобретения являются энергетические системы, использующие альтернативные двигатели внутреннего сгорания с наддувом.

Энергетические системы, использующие двигатели внутреннего сгорания, особенно для приведения в действие транспортных средств и судов, используют смешанное топливо с воздухом, содержащим кислород, всасываемым в цилиндры переменного объема для сгорания.Такие системы преимущественно не требуют переноски топливного окислителя вместе с системой. Однако использование воздуха разбавляет заряд окислителя и топлива и вовлекает азот в процесс горения, что приводит к нежелательным оксидам азота. Поскольку окислитель разбавлен, такие двигатели также должны иметь дело с большим объемным потоком через двигатель, включая значительные непроизводительные компоненты воздуха, что влияет на конструкцию и работу. Концентрированный кислород рассматривался для использования в двигателях.Делается ссылка на патент США No. № 3961609 на имя Джерри и патент США № 3961609. № 8,479,690, Maro et al., описание которого включено в настоящий документ в качестве ссылки.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к энергетической системе, использующей двигатель внутреннего сгорания, источник топлива и источник концентрированного кислорода. При использовании концентрированного кислорода под давлением в систему можно вводить кислород, вводимый с помощью инжектора. Такая работа позволяет лучше контролировать скорость горения и кислородно-топливное соотношение заряда посредством последовательных импульсов каждого из топлива и кислорода.Осложнения, вызванные другими составляющими воздуха, включая загрязнение воздуха, можно уменьшить или избежать; а общая эффективность двигателя и транспортного средства может обеспечить существенное увеличение экономии топлива.

В предпочтительном варианте источник концентрированного кислорода включает сепаратор кислорода. Сепаратор отделяет кислород от других составляющих воздуха. Ионные транспортные мембраны составляют одну из категорий таких устройств, применимых для мобильного и стационарного использования с двигателем. В предпочтительном варианте осуществления используется мембрана из керамического волокна, легированная перовскитами или флюоритами, в закрытом корпусе.Такие устройства способны производить кислород с чистотой 99,995%. Устройства с ионно-транспортной мембраной обычно лучше всего подходят для эффективной работы при повышенных температурах и давлениях. Корпус, в котором заключена такая мембрана, расположен в отношениях теплопередачи с выхлопом двигателя и с подачей сжатого воздуха для поддержания соответствующей среды для работы мембраны. Можно использовать другие устройства, которые менее способны к такой чистоте, но адекватно концентрируют кислород для достижения достаточной объемной эффективности, чтобы сделать впрыск кислорода практичным и выгодным и значительно избежать загрязнителей выхлопных газов.

Также в предпочтительном варианте осуществления источник концентрированного кислорода включает кислородный резервуар для приема кислорода, выходящего из мембраны, перед его подачей в кислородный инжектор. Резервуар представляет собой резервуар достаточного размера, чтобы компенсировать колебания как добычи, так и потребления из резервуара. Кроме того, кислород может накапливаться в резервуаре во время работы системы для использования в целях повторного запуска, когда условия в мембране не позволяют эффективно производить концентрированный кислород.

Плотность концентрированного кислорода из источника может быть увеличена сверх той, которая может быть обеспечена за счет эффективной работы керамической мембраны. Дальнейшее сжатие насоса после кислородного сепаратора, а также промежуточное охлаждение могут увеличить количество концентрированного кислорода на единицу объема в двигателе. С той же целью можно использовать охлаждение кислородного резервуара.

Уменьшенный объемный расход через двигатель и использование кислородного инжектора обеспечивают выгодное использование двигателя внутреннего сгорания, цикл которого завершается двумя ходами поршня.Двигатель способен завершить подачу и сгорание топлива и кислорода во время хода вниз и по существу завершить продувку продуктов сгорания с последующим ходом вверх в двухтактном цикле. Введение компонентов горения осуществляется форсунками. Выпуск сгоревших компонентов осуществляется с помощью регулируемого выпускного отверстия, которое может быть полностью закрыто во время рабочего такта.

Дополнительные аспекты настоящего изобретения могут также улучшить сгорание в рассматриваемой энергосистеме.Топливные и кислородные форсунки могут управляться блоком управления двигателем для обеспечения мощности, соответствующей потребности, и поддержания соответствующего соотношения топлива и кислорода в накопленном конечном заряде.

В другом аспекте настоящего изобретения поворотный клапан может использоваться для управления выпускным отверстием каждой камеры сгорания. Со смещенным кулачковым приводом цилиндрический выпускной клапан может колебаться, а не вращаться, чтобы напрямую и легко управлять открытием и закрытием. Открытие выпускного отверстия также может начаться, когда это наиболее выгодно, чтобы максимизировать продувку с минимальным воздействием на рабочий ход.При впрыске топлива и кислорода закрытие выпускного клапана мало влияет на зарядку и может быть закрыто при необходимости, в том числе после ВМТ.

Соответственно, основной целью настоящего изобретения является создание усовершенствованной системы питания с использованием двигателя внутреннего сгорания. Другие и дополнительные цели и преимущества появятся далее.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

РИС. 1 представляет собой иллюстративный вид системы питания, которая может быть использована в транспортном средстве.

РИС. 2 представляет собой иллюстративный вид системы компонентов системы источника концентрированного кислорода под давлением, связанного с двигателем внутреннего сгорания.

РИС. 3 представляет собой схематический вид в разрезе камеры сгорания переменного объема с цилиндром, головкой и поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение.

РИС. 4 представляет собой схематическую иллюстрацию системы кислородного сепаратора.

РИС. 5 представляет собой схематическое изображение кулачкового привода поворотного клапана по фиг. 3.

РИС.6 представляет собой схематическое изображение кулачкового привода по фиг. 5.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Обращаясь подробно к иллюстрациям системы, силовая система проиллюстрирована мощностью, обеспечиваемой двигателем внутреннего сгорания 10 , использующим цикл, завершающийся в два такта. Двигатель 10 показан как 90° V4 с обычным блоком цилиндров, коленчатым валом, поршнями, шатунами и роторным выходным оборудованием. Обычный ременный привод от коленчатого вала предназначен для привода насоса охлаждающей воды, генератора переменного тока и воздушного компрессора.Обычный зубчатый ремень приводит в движение кулачок выпускного отверстия и водяной насос. Выпускные коллекторы 12 выходят непосредственно из головок 14 и собирают выхлопные газы в коллекторе 16 , образующем один выпускной патрубок.

Расположение головок 14 , связанных с камерами сгорания, показано на РИС. 3. Каждая камера сгорания переменного объема 18 включает в себя часть головки 14 , имеющую управляемый выпускной канал 20 с установленным с возможностью вращения клапаном 22 , управляющим этим каналом.ИНЖИР. 3 показано поперечное сечение порта 20 и схематическая диаграмма с зонами потока на высотах a, b и c. Система впрыска топлива 24 доходит до камеры сгорания, а система впрыска кислорода 26 удобно расположена с другой стороны управляемого выпускного отверстия 20 , чтобы также доходить до камеры сгорания. Точное расположение и ориентация форсунок систем впрыска 24 , 26 обычно определяются опытным путем для каждой конфигурации камеры сгорания.Система впрыска топлива 24 и система впрыска кислорода 26 являются обычными продуктами, которые легко приобрести, каждый из которых чаще всего включает систему распределения Common Rail с пьезоэлектрическими форсунками 24 , 26 в каждой камере сгорания и с электронным управлением от ЭБУ. 66 , который синхронизируется датчиком положения коленчатого вала 68 , датчиком кулачка насоса непосредственного впрыска и датчиком кулачка выпускного клапана.

Источник концентрированного кислорода включает кислородный сепаратор 28 , показанный на фиг.4. Сепаратор кислорода 28 в предпочтительном варианте осуществления относится к типу, включающему мембрану 30 , легированную перовскитами или флюоритами, в закрытом корпусе 32 . Закрытый корпус 32 имеет мембрану 30 , расположенную в центре корпуса с полостями 34 , 36 по обе стороны от нее. Показано, что мембрана представляет собой керамическую мембрану из полых волокон, которая расширяет длину между полостями, обеспечивая ограничение потока через них.Впускное отверстие для воздуха 38 сообщается с первой стороной мембраны 30 через полость 34 . Эта первая сторона мембраны образует проходы через полые волокна. Корпус 32 также включает выпускное отверстие 40 для отходов, также сообщающееся с первой стороной мембраны 30 . Наконец, корпус 32 включает выпускное отверстие для кислорода 42 , которое сообщается со второй стороной мембраны.Вторая сторона мембраны находится снаружи волокон.

Рабочие условия таких сепараторов кислорода обычно включают перепад давления на мембране от 10 до 90 бар и температуру в диапазоне от 700 до 900°C. компрессор 44 ​​ . Такой воздушный компрессор 44 ​​ показан с ременным приводом от двигателя 10 для достижения рабочего давления кислородного сепаратора 28 .Обычный сепаратор(и) воды, масла и твердых частиц 45 после воздушного компрессора 44 ​​ защищает мембрану 30 . В качестве альтернативы такие мембраны могут работать лучше всего, если перепад давления на них достигается за счет снижения давления на выходе из мембраны. Если правильно, воздухозаборник 38 ведет к первой стороне мембраны 30 через сепаратор частиц 45 . Вместо этого воздушный компрессор 44 ​​ будет представлять собой вакуумный насос, соединенный с выпускным отверстием для кислорода 42 .Он может приводиться в действие двигателем, как и воздушный компрессор 44 ​​ . Выходное отверстие вакуумного насоса может по-прежнему действовать для повышения давления в компонентах, расположенных ниже по потоку, которые дополнительно обсуждаются, для подачи кислорода под давлением в систему впрыска двигателя.

Для достижения таких температур используется теплообмен между корпусом 32 и выхлопом в дополнение к компрессионному нагреву воздушным компрессором 44 ​​ для обеспечения источника тепловой энергии от двигателя.В предпочтительном варианте осуществления вокруг закрытого кожуха расположена втулка 46 . Втулочный канал 46 напрямую соединен с выпускным коллектором 16 , так что выхлопные газы будут обтекать закрытый корпус для передачи тепла от выхлопных газов воздушному потоку в керамическую мембрану и через нее. Втулочный канал 46 также сообщается с выхлопной трубой 48 для отвода минимально ограниченного выхлопа от оборудования.Корпус 32 предпочтительно изготовлен из материала с высокой теплопроводностью, такого как металл, и может содержать элементы для улучшения теплопередачи, такие как ребра, перегородки и т.п. Для увеличения теплообмена между выхлопными газами и сжатым воздухом могут использоваться более сложные устройства теплопередачи, в том числе схемы чередования потоков. Выхлоп также может быть направлен по центру через сердцевину керамической мембраны 30 для улучшения теплопередачи. Для ускорения и/или усиления нагрева кислородного сепаратора 28 или поступающего сжатого воздуха

могут использоваться другие источники нагрева. При рассмотрении различных устройств, доступных в данной области техники, которые включаются в данное определение при использовании фразы «кислородный сепаратор», считается, что воздух состоит в основном из молекул азота и кислорода, составляющих примерно 99 мольных процентов, в соотношении 78 N2 к 21 O2.Таким образом, задача может рассматриваться как задача разделения кислорода и азота для достижения достаточной концентрации кислорода для объемно эффективной работы двигателя. Полезная концентрация кислорода может быть получена за счет значительного удаления только азота из воздуха, независимо от того, рассматривается ли технология в основном как отделение кислорода от воздуха или азота от воздуха. Таким образом, сюда включены сепараторы кислорода в дополнение к сепаратору кислорода 28 предпочтительного варианта, устройства, которые концентрируют кислород для достижения достаточной объемной эффективности, чтобы сделать впрыск кислорода практичным и выгодным и соответствовать стандартам чистого воздуха, не требуя каталитической конверсии оксидов выхлопных газов. азота.Более ограничивающим является избежание оксидов азота. Для достижения этих преимуществ достаточно системы кислородного сепаратора, которая удаляет азот из воздуха для получения из него газового потока, содержащего по меньшей мере 98 молярных процентов кислорода.

Каждая из известных мембранных технологий, которые включают волокнистые мембраны, половолоконные мембраны и разделение кислорода с помощью твердого электролита, а также известные технологии с переменным давлением и вакуумом, могут быть приспособлены для разделения кислорода в источнике концентрированного кислорода для двигателя.Такие сепараторы кислорода предпочтительно работают там, где они наиболее эффективны, будь то при высоком давлении и температуре или при низком. Как правило, воздушный компрессор 44 ​​ используется для надлежащей заправки кислородного сепаратора. Дальнейшее повышение давления впрыска может быть достигнуто с помощью газового компрессора, связанного с инжекторной системой. Выбор таких известных технологий и устройств может зависеть от предполагаемого типа транспортного средства или плавсредства или стационарного источника энергии.

Возвращаясь к предпочтительному варианту исполнения, для обеспечения того, чтобы соответствующее рабочее давление в корпусе 32 не превышалось, сливное отверстие 40 ограничено обычным перепускным клапаном 50 .Перепускной клапан 50 настроен на заданное давление, чтобы поддерживать закрытый корпус 32 в эффективном диапазоне давления. Сброс выше заданного давления через перепускной клапан 50 разрешается поступать в выхлопную трубу 48 .

Источник концентрированного кислорода под давлением из воздуха обеспечивает поток от мембраны из керамического волокна 30 через выпускное отверстие для кислорода 42 , который содержит не менее 98 мольных процентов кислорода.Концентрированный кислород под давлением показан в предпочтительном варианте осуществления, который сначала направляется в промежуточный охладитель 52 для охлаждения кислорода, увеличивая плотность кислорода. Промежуточный охладитель 52 может удобно охлаждаться водой с помощью радиатора 54 , который может быть установлен на автомобиле. Дополнительное давление газа можно получить после выпускного отверстия для кислорода 42 с помощью газового компрессора, который может быть независимым или отдельной ступенью компрессора в воздушном компрессоре 44 ​​ (коммуникационные линии не показаны), приводимым в любом случае прямо или косвенно двигатель 10 .Для большей эффективности за сжатием газа целесообразно следовать его охлаждением. Затем концентрированный кислород при предпочтительном давлении направляется в кислородный баллон 56 .

Кислородный баллон 56 предпочтительно имеет возможность поддерживать достаточный объем концентрированного кислорода под давлением для запуска и прогрева двигателя и мембраны из керамического волокна 30 при холодном запуске. Кроме того, вместимость кислородного баллона 56 соответствует колебаниям повышенной потребности двигателя и изменениям производительности кислородного сепаратора 28 .

Впускной регулятор 58 и выпускной регулятор 60 расположены на входе и выходе кислородного баллона 56 соответственно. Выходной регулятор 60 поддерживает постоянное давление для подачи концентрированного и сжатого кислорода в кислородные инжекторы 26 . Впускной регулятор 58 предотвращает обратный поток к мембране из керамического волокна 30 и выдает сигнал максимального давления, если в кислородном баллоне создается избыточное давление.Заправочный клапан 62 обеспечивает доступ к кислородному баллону 56 для дополнительной зарядки. Дальнейшее увеличение плотности концентрированного кислорода для повышения объемной эффективности может быть дополнительно или альтернативно обеспечено промежуточным охладителем 63 между кислородным баком 56 и двигателем 10 . Такой промежуточный охладитель 63 может быть термически соединен с радиатором 54 или охлаждаться иным образом. Промежуточный охладитель 63 может быть соединен с компрессором, опять же, независимым или отдельной ступенью компонента компрессора в воздушном компрессоре 44 ​​ (коммуникационные линии не показаны), приводимый в любом случае двигателем 10 .В качестве альтернативы или дополнительно к той же цели можно использовать охлаждение кислородного баллона 56 .

Топливо, подаваемое к топливным форсункам 24 , хранится в соответствующем топливном баке 64 . Насос низкого давления с обычной производительностью от 50 до 60 фунтов на квадратный дюйм (не показан) связан с топливным баком 64 . Система впрыска топлива также обычная, чаще всего это система распределения Common Rail, включающая топливный насос с непосредственным впрыском высокого давления, наддув 2900 фунтов на квадратный дюйм.Обычные пьезоэлектрические форсунки 24 в каждой камере сгорания питаются от распределительной системы и управляются электронным блоком ECU 66 с синхронизацией по датчику положения коленчатого вала 68 , датчику кулачка насоса прямого впрыска и датчику кулачка выпускного клапана.

Установленный с возможностью вращения клапан 22 в выпускном отверстии 20 управляется кулачком 70 , установленным с возможностью вращения на двигателе 10 и приводимым в движение коленчатым валом.Клапан 22 приводится в движение с помощью смещенной зубчатой ​​передачи кулачкового привода, соединенной с толкателем кулачка 72 . Поперечное сечение порта 20 показано полностью открытым на фиг. 3.

Работой системы питания предпочтительно управляет электронный блок управления 66 . Такие блоки обычно используются для регулирования работы различных двигателей транспортных средств. Блок ECU 66 может контролировать давление и температуру во всей системе и может получать сигнал избыточного давления от впускного регулятора 58 кислородного баллона 56 .Кроме того, ECU 66 может надлежащим образом включать или отключать электрический привод муфты или приводы воздушного компрессора 44 ​​ для поддержания давления в кислородном баллоне 56 и в других местах в пределах соответствующих границ. Блок ECU 66 дополнительно может контролировать вход дроссельной заслонки от транспортного средства и модулировать подачу топлива и кислорода в камеры сгорания посредством обычного управления форсунками 24 , 26 . Эта модуляция, обычно основанная на сопоставленных кривых расхода топлива, обеспечивает контроль мощности двигателя и в то же время обеспечивает окончательную зарядку из накопленных импульсов, поддерживая соответствующую зарядку кислородно-топливного отношения в течение рабочего такта.ECU 66 обычно может измерять оптимизированную производительность двигателя и любого связанного с ним автомобиля. Датчик положения коленчатого вала 68 является одним из таких устройств, обеспечивающих ввод данных в ЭБУ 66 для управления двигателем, наряду с датчиком кулачка насоса непосредственного впрыска и датчиком кулачка выпускного клапана, определяя синхронизацию и управление форсункой.

При работе в двухтактном цикле поворотный клапан 22 механически соединен с коленчатым валом двигателя через кулачок 70 , чтобы совершать возвратно-поступательные колебания между открытым и закрытым положениями.Эффективное движение поворотного клапана 22 находится в диапазоне от 75 до 90 угловых градусов. Привод поворотного клапана 22 может быть сконфигурирован так, чтобы открывать выпускной канал 20 незадолго до НМТ и закрывать выпускной канал 20 в ВМТ или после нее. Адекватная очистка выхлопных газов не считается проблемой. В предпочтительном варианте выпускной канал начинает открываться при 172° после ВМТ, полностью открывается при 199° после ВМТ, начинает закрываться при 329° после ВМТ и полностью закрывается при 12°-30° после следующей ВМТ.Открытие выпускного отверстия также может начаться, когда это наиболее выгодно, чтобы максимизировать продувку с минимальным воздействием на рабочий ход. Полное закрытие при 14° после ВМТ обеспечивает относительно полную очистку. Однако более позднее закрытие позволяет повторно войти некоторым выхлопным газам, что может способствовать инициированию горения.

Форсунки управляются ЭБУ 66 . В системе впрыска топлива 24 нет необходимости впрыскивать топливо в каждую камеру сгорания до закрытия выпускного клапана 22 .В предпочтительном варианте ЭБУ 66 управляет топливными форсунками 24 , чтобы инициировать впрыск в диапазоне от 12° до 30° после верхней мертвой точки. Топливо вводится в виде множества импульсов. Если топливом являются жидкие углеводороды, их можно вводить под обычным давлением 2900 фунтов на квадратный дюйм. Топливо можно предварительно кондиционировать путем нагрева. Делается ссылка на патент США No. № 8511287 Hofbauer et al., раскрытие которого включено сюда в качестве ссылки.

Когда топливо впрыскивается в данную камеру сгорания, ECU 66 инициирует впрыск кислорода через соответствующую форсунку 26 .Впрыск кислорода осуществляется концентрированным кислородом под давлением 90 бар и при температуре, более низкой по сравнению с температурой, полученной при предшествующем сжатии. Цель состоит в том, чтобы достичь приемлемого полного заряда цилиндра во время такта сгорания. Температура окружающего кислорода перед инъекцией наиболее удобна, если необходимо поддерживать фиксированную температуру. Охлаждение также может быть использовано для повышения общей эффективности. Кислородные форсунки 26 работают за счет серии импульсов, которые обеспечивают управляемое окисление топлива в течение периода времени, соответствующего импульсам впрыска топлива, при этом как импульсы кислорода, так и импульсы топлива заканчиваются не ранее, чем точка максимального рычага кривошипа.В текущем предпочтительном варианте осуществления точка максимального рычага кривошипа находится при 77° после ВМТ. Условия прожига предполагают дополнительное преимущество в расширении зарядки за пределы максимального рычага кривошипа до 90 ° после ВМТ. Время впрыска топлива и кислорода может варьироваться в зависимости от желаемой производительности. Впрыск для более холодного и чистого горения может потребовать другого времени, чем впрыск для максимальной мощности. Самопроизвольное или индуцированное зажигание также может повлиять на синхронизацию впрыска и выпускного отверстия. После завершения впрыска топлива и кислорода в данном такте накопленное соотношение впрыскиваемого кислорода и топлива должно быть, по крайней мере, на уровне стехиометрического соотношения кислорода и топлива или обедненной смеси.При таком соотношении выхлоп должен содержать только углекислый газ, воду и, возможно, немного остаточного кислорода. Если концентрированный кислород меньше чистого, также будут присутствовать нереакционноспособные компоненты. Чистота кислорода по остаточному азоту должна быть достаточной, чтобы не требовалось каталитическое удаление оксидов азота для соответствия федеральным стандартам для транспортных средств; а термин «концентрированный кислород» здесь определяется как означающий кислород, отвечающий этому требованию. Концентрация 98 молярных процентов кислорода в потоке к инжекторам 26 , извлеченном из воздуха, проходящего через кислородный сепаратор 28 , удовлетворяет этому требованию.

Если горючее и окислитель представлены и рассчитаны по времени, считается, что синхронизированное зажигание не требуется. В зависимости от условий в камерах сгорания и поступающего топлива может происходить самовозгорание. Предполагается, что система свечей накаливания дизельного двигателя обеспечивает воспламенение при запуске или, если это требуется для предполагаемых условий эксплуатации. Можно также использовать обычные системы искрового зажигания. В двухтактном режиме для обеспечения воспламенения также можно использовать расслоение заряда по расположению форсунки и моменту зажигания.

Таким образом, была раскрыта усовершенствованная, эффективная и экологически чистая система сжигания топлива. Несмотря на то, что были показаны и описаны варианты осуществления и применения данного изобретения, специалистам в данной области техники будет очевидно, что возможны многие другие модификации без отхода от представленных здесь идей изобретения. Таким образом, изобретение не подлежит ограничению, кроме как в духе прилагаемой формулы изобретения.

Что такое EFI? Понимание преимуществ электронного впрыска топлива

Что такое EFI? Короткий ответ — электронный впрыск топлива.Но вы, вероятно, пришли сюда не только для того, чтобы выяснить, что означает эта аббревиатура. Итак, давайте более подробно рассмотрим, что это такое и почему EFI важен для небольших двигателей, которые вы найдете на генераторах, косилках и другом оборудовании.


Что такое EFI?

Электронный впрыск топлива заменяет карбюратор, который смешивает воздух и топливо. EFI делает именно то, на что это похоже. Он впрыскивает топливо непосредственно в коллектор или цилиндр двигателя с помощью электронного управления. В то время как автомобильная промышленность пользуется этой технологией на протяжении десятилетий, она не так распространена в двигателях меньшего размера.

Каковы преимущества EFI?

Легкий запуск

Сколько раз вы запускаете генератор, сначала регулируя дроссельную заслонку?

С электронным впрыском топлива об этом можно не беспокоиться. Он работает как для горячего, так и для холодного пуска, устраняя одну из основных проблем, связанных с использованием небольших двигателей.

Автоматическая регулировка высоты

По мере того, как вы перемещаетесь с высоты 100 футов здесь, в Центральной Флориде, на высоту более мили в Скалистых горах, вам необходимо отрегулировать топливно-воздушную смесь, чтобы двигатель работал хорошо.EFI делает это автоматически с помощью своего электронного управления.

Более постоянная мощность

Благодаря электронному управлению, которое предлагает EFI, двигатель вашего генератора постоянно работает с наиболее выгодными настройками дроссельной заслонки и воздушной смеси. Когда всю работу выполняет электроника, вам никогда не придется задумываться, все ли у вас правильно настроено. Вы получите постоянную мощность и пиковые уровни мощности, где они должны быть, без каких-либо догадок.


Повышенная топливная экономичность

Электронный впрыск топлива повышает топливную экономичность вашего двигателя.Здесь нередко можно увидеть заявления об улучшении на 25%. Это хорошо на двух уровнях. Во-первых, вы тратите меньше денег на бензин, а это очень важно для профессионалов, которые изо дня в день полагаются на генератор.

Второе преимущество заключается в том, что вам придется реже заправлять бак, когда вы просите генератор увеличить мощность. Это может сэкономить вам лишь одну-две поездки в течение дня, но вы оцените снижение производительности труда.

Меньше выбросов

Поскольку двигатели EFI подают воздух и топливо с большей точностью, чем карбюраторные двигатели, они, как правило, производят меньше выбросов, что соответствует повышению эффективности использования топлива.Распыление топлива также способствует более полному сжиганию топлива.

Меньше техобслуживания

Вопрос: какое техническое обслуживание вы чаще всего выполняете на своем генераторе?

Если вы являетесь нерегулярным пользователем, скорее всего, ваш генератор попадет в магазин для чистки или замены карбюратора. Для профессионалов, которые чаще полагаются на генератор, это, скорее всего, замена масла, замена свечей зажигания и очистка фильтров (все это легко сделать самостоятельно).Независимо от того, в какой лодке вы находитесь, вам не нужно обслуживать карбюратор.

Система EFI лучше справляется с предотвращением загустевания топлива. Поскольку процесс впрыска распыляет топливо, оно сгорает более полно, не оставляя остаточного топлива, как это делает карбюратор.

Каковы недостатки EFI?

Основное отличие, которое вы заметите с самого начала, заключается в том, что EFI является более дорогостоящей системой, чем карбюраторный двигатель. Если ваш бюджет позволяет вам выбирать между ними, преимущества того стоят в моей книге.

В дальнейшем стоимость ремонта может увеличиться. Электронный впрыск топлива является более сложной системой. Когда с ним что-то пойдет не так, скорее всего, это будет более дорогой ремонт.

Особая благодарность Джиму Кроссу из коммерческого подразделения Briggs and Stratton за понимание этой статьи. Ознакомьтесь с их двигателями Vanguard, чтобы узнать, что компания делает в отношении технологии малых двигателей.

Система бензинового двигателя | Renesas

Микроконтроллеры Renesas в сочетании с формирователями сигналов датчиков (SSC) создают решение, которое позволяет сократить время выхода на рынок, обеспечивает модель поддержки системы и сокращает циклы отладки для приложений систем бензиновых двигателей.

ЭБУ двигателя должен обеспечивать управление в режиме реального времени, чтобы обеспечить низкий расход топлива. В последние годы к возможностям управления были добавлены новые функции управления, такие как механизмы, автоматически отключающие двигатель при остановке транспортного средства, и системы регенерации, использующие механическую энергию во время замедления. Другие усилия по повышению эффективности использования топлива в самом двигателе включают использование бесступенчатых механизмов выпускных клапанов и систем рециркуляции выхлопных газов большого объема (EGR) для снижения насосных потерь.

В качестве решений для таких постоянно усложняющихся требований к управлению, как эти, Renesas поставляет микроконтроллеры, которые сочетают в себе высокопроизводительные ЦП и низкое энергопотребление для систем ЭБУ двигателя, а также обширную линейку аналоговых и силовых устройств. Преобразователи сигналов датчиков (SSC) в сочетании с микроконтроллерами создают решение, которое ускоряет вывод продукта на рынок, обеспечивает модель поддержки системы и сокращает циклы отладки.

Системы прямого впрыска, в которых топливный насос высокого давления нагнетает топливо для впрыска непосредственно в цилиндр с помощью форсунки, обеспечивают большую свободу выбора времени и объема впрыска, чем системы многоточечного впрыска (MPI).Можно ожидать, что это улучшит экономию топлива.

Основные характеристики

:

  • Поддерживает ISO26262-Req. & Automotive-EMC & -Надежность
  • Позволяет снизить общую стоимость системы
  • Более точные результаты калибровки SSC всего за один проход
  • Эффективная связь OWI (One-Wire Interface) при EoL для низкой стоимости калибровки

 

Сопутствующие товары

Категория Описание Избранный документ Заказ
       
Компаратор      
СКП277/СКП177 Низкое энергопотребление Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
       
Переключатель безопасности      
УПД166033Т1У 42 В/6 мОм, TO252-7, одноканальное, интеллектуальное силовое устройство верхнего плеча (IPD) Лист данных Связаться с отделом продаж
УПД166034Т1У 42 В/8 мОм, TO252-7, одноканальное, интеллектуальное силовое устройство верхнего плеча (IPD) Лист данных Связаться с отделом продаж
УПД166031АТ1У 42 В/10 мОм, TO252-7, одноканальное, интеллектуальное силовое устройство (IPD) верхнего плеча Лист данных Связаться с отделом продаж
УПД166032Т1У 42 В/12 мОм, TO252-7, одноканальный, интеллектуальное силовое устройство (IPD) верхнего плеча Лист данных Связаться с отделом продаж
       
Микроконтроллер
(основной)
     
РХ850/Е2УХ MCU для управления двигателем 16M ROM, 2048K RAM, рабочая частота 400MHz Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
РХ850/Е2Х MCU для управления двигателем 12M ROM, 1152K RAM, рабочая частота 400MHz Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
РХ850/Е2М MCU для управления двигателем 8M ROM, 768K RAM, рабочая частота 400MHz Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
РХ850/Е1М-С2 MCU для управления двигателем 4M ROM, 352K RAM, рабочая частота 240–320 МГц Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
РХ850/Э1Л MCU для управления двигателем 2M ROM, 192K RAM, рабочая частота 160–240 МГц Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
       
Микроконтроллер
(подчиненный)
     
РЛ78/Ф15 8/16-разрядные микроконтроллеры со сверхнизким энергопотреблением
128–512 КБ ПЗУ, 10–32 КБ ОЗУ, рабочая частота 24–32 МГц
Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
РЛ78/Ф14 8/16-разрядные микроконтроллеры со сверхнизким энергопотреблением
48–256 КБ ПЗУ, 4–20 КБ ОЗУ, рабочая частота 24–32 МГц
Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
РЛ78/Ф13 8/16-разрядные микроконтроллеры со сверхнизким энергопотреблением
16–128 КБ ПЗУ, 1–8 КБ ОЗУ, рабочая частота 24–32 МГц
Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
       
Операционный усилитель      
READ2351JSP Полнодиапазонный ввод/вывод, операционный усилитель с низким энергопотреблением Лист данных Купить / Образец
READ2352JSP Полнодиапазонный ввод/вывод, операционный усилитель с высокой скоростью нарастания Лист данных Купить / Образец
УПК1251/УПК451 Операционный усилитель с низким энергопотреблением Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
УПК842/УПК844 Операционный усилитель с высокой скоростью нарастания Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
       
Формирователь сигнала датчика      
Серия ZSSC41xx Формирователь сигналов автомобильных датчиков Выберите конкретное устройство Выберите конкретное устройство
       
Драйвер линейного соленоида коробки передач      
УПД166035ГР 35 В/2 А/100 мОм, Power SOP 8, одноканальное, интеллектуальное силовое устройство (IPD) верхнего плеча Лист данных Связаться с отделом продаж
УПД166036ГР 35 В/2 А/100 мОм, Power SOP 8, одноканальное, интеллектуальное силовое устройство высокого уровня (IPD), встроенный операционный усилитель Лист данных Связаться с отделом продаж

Машины и инструменты Энглера

О НАС

Энглер Machine & Tool специализируется на системах впрыска топлива для двигателей 600 и 1000 микрон. спринты, карлики, 305, 360, 410 и большие блоки.Мы можем построить на заказ инъекции для удовлетворения ваших конкретных потребностей, а также. Мы посвящаем себя предоставление высококачественных изготовленных по индивидуальному заказу тяговых шасси, валов, специальных Изделия с ЧПУ и некоторая индивидуальная обработка.

У нас есть динамометрический стенд для тестирование двигателя и недавно добавленное шасси Dyno. У нас также есть топливный стенд для проверки топливного насоса. Когда вы заказываете новый впрыск топлива от нас, мы прокачиваем вашу топливную систему БЕСПЛАТНО! http://www.youtube.com.com/watch?v=blKMLzk-_l4


Мы теперь предлагаем механический и электронный впрыск для микроспринтов. Мы продаем полный впрыск с форсунками, топливный насос, клапан срабатывания, низкая скорость, высокая скорость, быстросъемный держатель для таблеток, воздухоочиститель для заготовок, адаптер насоса и вал, и электрический водяной насос. У нас их пока нет онлайн, но если вы хотели бы заказать один, пожалуйста, позвоните нам по телефону 812-386-6254.


ШАССИ ЭНГЛЕР

С более 30 лет опыта, мы стремимся обеспечить высочайшее качество шасси в тянущем тракторе.Шасси Engler завоевали многочисленные награды NTPA, PPL, Чемпионаты по очкам ATPA и TNT. В настоящее время у нас есть шасси в Канаде, Германия, Англия, Нидерланды, Голландия и США. собственник Тим Энглер был введен в Зал славы NTPA в 2006 году и получил Награда Lucas Oil Lifetime Achievement Award в 2008 г. Шасси недоступно для заказать онлайн, но вы можете позвонить нам, и мы будем рады принять ваш заказ порядок.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.