Непосредственный впрыск — Энциклопедия журнала «За рулем»
Схема двигателя Volkswagen FSI с непосредственным впрыском бензина
Первые системы впрыска бензина непосредственно в цилиндры двигателя появились еще в первой половине ХХ в. и использовались на авиационных двигателях. Попытки применения непосредственного впрыска в бензиновых двигателях автомобилей были прекращены в 40-е годы ХХ в., потому что такие двигатели получались дорогостоящими, неэкономичными и сильно дымили на режимах большой мощности. Впрыскивание бензина непосредственно в цилиндры связано с определенными трудностями. Форсунки для непосредственного впрыска бензина работают в более сложных условиях, чем те, что установлены во впускном трубопроводе. Головка блока, в которую должны устанавливаться такие форсунки, получается более сложной и дорогой. Время, отводимое на процесс смесеобразования при непосредственном впрыске, существенно уменьшается, а значит, для хорошего смесеобразования необходимо подавать бензин под большим давлением.
Со всеми этими трудностями удалось справиться специалистам компании Mitsubishi, которая впервые применила систему непосредственного впрыска бензина на автомобильных двигателях. Первый серийный автомобиль Mitsubishi Galant с двигателем 1,8 GDI (Gasoline Direct Injection — непосредственный впрыск бензина) появился в 1996 г.
Форсунка двигателя GDI может работать в двух режимах, обеспечивая мощный (а) или компактный (б) факел распыленного бензина
В двигателе GDI топливный насос обеспечивает давление 5 МПа. Электромагнитная форсунка, установленная в головке блока цилиндров, впрыскивает бензин непосредственно в цилиндр двигателя и может работать в двух режимах. В зависимости от подаваемого электрического сигнала она может впрыскивать топливо или мощным коническим факелом, или компактной струей.
Поршень двигателя с непосредственным впрыском бензина имеет специальную форму (процесс сгорания над поршнем)
Днище поршня имеет специальную форму в виде сферической выемки. Такая форма позволяет закрутить поступающий воздух, направить впрыскиваемое топливо к свече зажигания, установленной по центру камеры сгорания. Впускной трубопровод расположен не сбоку, а вертикально сверху. Он не имеет резких изгибов, и поэтому воздух поступает с высокой скоростью.
В работе двигателя с системой непосредственного впрыска можно выделить три различных режима:
1) режим работы на сверхбедных смесях;
2) режим работы на стехиометрической смеси;
3) режим резких ускорений с малых оборотов;
Первый режим используется в том случае, когда автомобиль движется без резких ускорений со скоростью порядка 100–120 км/ч. На этом режиме используется очень бедная горючая смесь с коэффициентом избытка воздуха более 2,7. В обычных условиях такая смесь не может воспламениться от искры, поэтому форсунка впрыскивает топливо компактным факелом в конце такта сжатия (как в дизеле). Сферическая выемка в поршне направляет струю топлива к электродам свечи зажигания, где высокая концентрация паров бензина обеспечивает возможность воспламенения смеси.
Работа форсунки Orbital
Форсунка, установленная в головке цилиндра рядом со свечой зажигания, впрыскивает топливно-воздушную струю непосредственно на электроды свечи зажигания, что обеспечивает ее хорошее воспламенение.
Конструктивные особенности двигателя с непосредственным впрыском бензина Audi 2.0 FSI
Система питания с распределенным впрыском имеет следующие составные части:
— система подачи и очистки топлива;
— система улавливания и сжигания паров бензина;
— электронная часть с набором датчиков;
— система выпуска и дожигания отработавших газов.
wiki.zr.ru
Каким бывает впрыск топлива
Одноточечный..
ВПРЫСК, который также иногда называют центральным, стал широко применяться на легковых автомобилях в 80-х годах прошлого века. Подобная система питания получила свое название из-за того, что топливо подавалось во впускной коллектор лишь в одной точке.
Многие системы того времени были чисто механическими, электронного управления у них не было. Частенько основой для такой системы питания был обычный карбюратор, из которого просто удаляли все “лишние” элементы и устанавливали в районе его диффузора одну или две форсунки (поэтому центральный впрыск стоил относительно недорого). К примеру, так была устроена система TBI (“Throttle Body Injection”) компании “General Motors”.
Но, несмотря на свою кажущуюся простоту, центральный впрыск обладает очень важным преимуществом по сравнению с карбюратором – он точнее дозирует горючую смесь на всех режимах работы двигателя. Это позволяет избежать провалов в работе мотора, а также увеличивает его мощность и экономичность.
Со временем появление электронных блоков управления позволило сделать центральный впрыск компактнее и надежнее. Его стало легче адаптировать к работе на различных двигателях.
Однако от карбюраторов одноточечный впрыск унаследовал и целый ряд недостатков. К примеру, высокое сопротивление поступающему во впускной коллектор воздуху и плохое распределение топливной смеси по отдельным цилиндрам. Как результат – двигатель с такой системой питания обладает не очень высокими показателями. Поэтому сегодня центральный впрыск практически не встречается.
Кстати, концерн “General Motors” также разработал интересную разновидность центрального впрыска – CPI (“Central Port Injection”). В такой системе одна форсунка распыляла топливо в специальные трубки, которые были выведены во впускной коллектор каждого цилиндра. Это был своего рода прообраз распределенного впрыска. Однако из-за невысокой надежности от использования CPI быстро отказались.
Распределенный
ИЛИ МНОГОТОЧЕЧНЫЙ впрыск топлива – сегодня самая распро¬страненная система питания двигателей на современных автомобилях. От предыдуще¬го типа она отличается прежде всего тем, что во впускном коллекторе каждого цилиндра стоит индивидуальная форсунка. В определенные моменты времени она впрыскивает необходимую порцию бензина прямо на впускные клапаны “своего” цилиндра.
Многоточечный впрыск бывает параллельным и последовательным. В первом случае в определенный момент времени срабатывают все форсунки, топливо перемешивается с воздухом, и получившаяся смесь ждет открытия впускных клапанов, чтобы попасть в цилиндр. Во втором случае период работы каждого инжектора рассчитывается индивидуально, чтобы бензин подавался за строго определенное время перед открытием клапана. Эффективность такого впрыска выше, поэтому большее распространение получили именно последовательные системы, несмотря на более сложную и дорогую электронную “начинку”. Хотя иногда встречаются и более дешевые комбинированные схемы (форсунки в этом случае срабатывают попарно).
Поначалу системы распределенного впрыска тоже управлялись механически. Но со временем электроника и здесь одержала верх. Ведь, получая и обрабатывая сигналы от множества датчиков, блок управления не только командует исполнительными механизмами, но и может сигнализировать водителю о неисправности. Причем даже в случае поломки электроника переходит на аварийный режим работы, позволяя автомобилю самостоятельно добраться до сервисной станции.
Распределенный впрыск обладает целым рядом достоинств. Помимо приготовления горючей смеси правильного состава для каждого режима работы двигателя такая система вдобавок точнее распределяет ее по цилиндрам и создает минимальное сопротивление проходящему по впускному коллектору воздуху. Это позволяет улучшить многие показатели мотора: мощность, экономичность, экологичность и т.д. Из недостатков многоточечного впрыска можно назвать, пожалуй, лишь только довольно высокую стоимость.
Непосредственный..
“Goliath GP700” стал первым серийным автомобилем, двигатель которого получил впрыск топлива.
ВПРЫСК (его еще иногда называют прямым) отличается от предыдущих типов систем питания тем, что в данном случае форсунки подают топливо прямо в цилиндры (минуя впус¬кной коллектор), как у дизельного двигателя.
В принципе такая схема системы питания не нова. Еще в первой половине прошлого века ее использовали на авиационных двигателях (например на советском истребителе “Ла-7”). На легковых машинах прямой впрыск появился чуть позже – в 50-х годах ХХ века сначала на автомобиле “Goliath GP700”, а затем на знаменитом “Mercedes-Benz 300SL”. Однако через некоторое время автопроизводители практически отказались от применения непосредственного впрыска, он остался лишь на гоночных автомобилях.
Дело в том, что головка блока цилиндров у двигателя с прямым впрыском получалась очень сложной и дорогой в производстве. Кроме того, конструкторам долгое время не удавалось добиться стабильной работы системы. Ведь для эффективного смесеобразования при прямом впрыске необходимо, чтобы топливо хорошо распылялось. То есть подавалось в цилиндры под большим давлением. А для этого требовались специальные насосы, способные его обеспечить.. В итоге на первых порах двигатели с такой системой питания получались дорогими и неэкономичными.
Однако с развитием технологий все эти проблемы удалось решить, и многие автопроизводители вернулись к давно забытой схеме. Первой была компания “Mitsubishi”, в 1996 году установившая двигатель с непосредственным впрыском топлива (фирменное обозначение – GDI) на модель “Galant”, затем подобные решения стали использовать и другие компании. В частности, “Volkswagen” и “Audi” (система FSI), “Peugeot-Citroёn” (HPA), “Alfa Romeo” (JTS) и другие.
Почему же такая система питания вдруг заинтересовала ведущих автопроизводителей? Все очень просто – моторы с прямым впрыском способны работать на очень бедной рабочей смеси (с малым количеством топлива и большим – воздуха), поэтому они отличаются хорошей экономичностью. Вдобавок подача бензина непосредственно в цилиндры позволяет поднять степень сжатия двигателя, а следовательно и его мощность.
Система питания с прямым впрыском может работать в разных режимах. Например, при равномерном движении автомобиля со скоростью 90-120 км/ч электроника подает в цилиндры очень мало топлива. В принципе такую сверхбедную рабочую смесь очень трудно поджечь. Поэтому в моторах с прямым впрыском используются поршни со специальной выемкой. Она направляет основную часть топлива ближе к свече зажигания, где условия для воспламенения смеси лучше.
При движении с высокой скоростью или при резких ускорениях в цилиндры подается значительно больше топлива. Соответственно из-за сильного нагрева частей двигателя возрастает риск возникновения детонации. Чтобы избежать этого, форсунка впрыскивает в цилиндр топливо широким факелом, ко¬торый заполняет весь объем камеры сгорания и охлаждает ее.
Если же водителю требуется резкое ускорение, то форсунка срабатывает два раза. Сначала в начале такта впуска распыляется небольшое количество топлива для охлаждения цилиндра, а затем в конце такта сжатия впрыскивается основной заряд бензина.
Но, несмотря на все свои преимущества, двигатели с непосредственным впрыском пока еще недостаточно распространены. Причина – высокая стоимость и требовательность к качеству топлива. Кроме того, мотор с такой системой питания работает громче обычного и сильнее вибрирует, поэтому конструкторам приходится дополнительно усиливать некоторые детали двигателя и улучшать шумоизоляцию моторного отсека.
- Автор
- Юрий УРЮКОВ
- Издание
- Клаксон №4 2008 год
- Фото
- фото из архива “Клаксона”
www.motorpage.ru
Распределенный впрыск топлива или непосредственный что лучше?
Дорогие друзья, сегодня узнаем много интересного о впрыске системы питания. И так: распределенный впрыск топлива или непосредственный? Что лучше и чем они отличаются?
Допустим у вас пришло время осуществить вашу мечту и вы серьезно взялись за выбор автомобиля. Дело серьёзное, и если выбор цвета и формы машины даётся довольно легко, то с подбором типа мотора могут возникнуть трудности, особенно у неподготовленных в техническом плане людей.
Если так, тогда вам однозначно следует внимательно прочитать эту статью.
Распределенный впрыск топлива: экономно и экологично
Не секрет, что распределённый впрыск топлива (инжекция) – это современная технология, тесно связанная со сложной электроникой. Главной её «фишкой» является наличие индивидуальной форсунки у каждого цилиндра бензинового мотора.
Но, на самом деле, похожие системы, правда, имеющие механическое управление, появились ещё в конце ХIХ – начале ХХ веков. Использовались они в авиации, в гоночных машинах и иногда их интерпретации даже выходили на массовый автомобильный рынок.
Настоящий же бум распределенный впрыск пережил с появлением доступных микропроцессоров в конце 80-х годов и пользуется уважением у производителей транспортных средств и по сей день.
Перейдём к принципу работы и разновидностям системы распределенного впрыска (кстати, её ещё называют многоточечной системой).
Как мы уже упомянули, ключевой особенностью данной технологии являются топливные форсунки, которые устанавливаются по одной перед впускными клапанами каждого цилиндра двигателя.
Таким образом, в отличие от моновпрыска, удаётся добиться равномерного распределения топливно-воздушной смеси по цилиндрам, а также точной её дозировки.
В целом данная схема расположения форсунок позволила инженерам значительно повысить экологичность моторов, а также сделать их менее прожорливыми. Контролирует весь этот ансамбль электронный блок управления (ЭБУ).
Он при помощи многочисленных датчиков, передающих данные о температуре, положении педали газа, количестве поступающего воздуха и прочих параметрах, вычисляет оптимальный объём бензина для впрыска и в нужный для этого момент подаёт управляющий сигнал на открытие форсунок.
Момент впрыск топлива
Кстати, о времени открытия форсунок. Тут не всё так просто, и системы распределённого впрыска различаются в зависимости от того, в каком порядке происходит активация этих элементов. Существуют такие варианты впрыска:
- одновременный;
- попарно-параллельный;
- фазированный.
Одновременный
При одновременной инжекции бензина все форсунки открываются единомоментно, и происходит это за один полный рабочий цикл двигателя (два оборота коленчатого вала). Не считаю это разумным ходом и не понимаю зачем лишний расход топлива.
Видимо это практиковалось на заре изобретения такого метода, когда не очень беспокоились об экологии и бензин был дешевый.
Попарно-параллельный
При попарно-параллельном открытии процесс разбивается таким образом, чтобы в один момент времени впрыск производили только две форсунки и только тех цилиндров, которые переходят в такты впуска и выпуска.
Здесь тоже наблюдается лишний впрыск, зачем он нужен в такте выпуска. Говорят это помогает при запуске двигателя в аварийном режиме. Ну хоть единовременно, и то хорошо.
Фазированный
Но самым современным из перечисленной тройки является фазированный алгоритм работы системы распределенного впрыска топлива и используется в современных автомобилях. Он предусматривает включение каждой форсунки непосредственно перед тактом впуска соответствующего ей цилиндра. Это конечно разумно и правильно.
Главное в таком впрыске то, что форсунка впрыскивает топливную смесь во впускной коллектор на входе в цилиндр, непосредственно на впускной клапан. Впрыск производится на такте ВПУСК.
В погоне за показателями
Выше мы уже говорили о том, что система многоточечной инжекции позволила двигателям стать гораздо более «чистыми» по сравнению с предшественниками, оснащёнными моновпрыском или карбюратором.
Тем не менее, защитникам окружающей среды этого было мало и с каждым годом автопроизводителям приходилось учитывать всё более жёсткие экологические нормы.
Чем же отличается распределенный впрыск топлива от непосредственного?
А вот в чем. Как уже было сказано выше, при распределенном впрыске, смесь поступает в коллектор в область впускного клапана. А при непосредственном впрыске, прямо в камеру сгорания, минуя впускной коллектор.
Непосредственный впрыск
Непосредственный впрыск более точен и подаваемое давление топливной смеси выше, чем у распределенного впрыска. Такой принцип экономичнее (до 20% экономии топлива). экологичнее (топливо лучше сгорает). Но все же такой тип системы не лишен недоствтков и конструкторы пошли дальше.
А вот что из этого вышло, и какие технологии появились в результате, в Комбинированная система впрыска топлива TFSI.
До встречи на страницах блога!
auto-ru.ru
Электронная система впрыска топлива: многообразие решений
Уважаемые читатели и подписчики, приятно, что вы продолжаете изучать устройство автомобилей! И сейчас вашему вниманию электронная система впрыска топлива, принцип действия которой я постараюсь рассказать в этой статье.
Да, именно о тех устройствах, которые вытеснили из под капотов машин проверенные временем карбюраторные системы питания, а также узнаем много ли общего у современных бензиновых и дизельных двигателей.
Электронная система впрыска топлива
Возможно, мы бы с Вами и не обсуждали данную технологию, если бы пару десятилетий назад человечество всерьёз не озаботилось экологией, и одной из серьёзнейших проблем оказались токсичные выхлопные газы автомобилей.
Главной недоработкой машин с двигателями, оборудованными карбюраторами, стало неполное сгорание топлива, а чтобы решить эту проблему понадобились системы, способные регулировать количество подаваемого в цилиндры горючего в зависимости от режима работы мотора.
Так, на арене автомобилестроения появились системы впрыска или, как их ещё называют — инжекторные системы. Помимо повышения экологичности, эти технологии улучшили эффективность двигателей и их мощностные характеристики, став настоящей находкой для инженеров.
На сегодняшний день впрыск (инжекция) топлива используются не только на дизельных, но и на бензиновых агрегатах, что, несомненно, их объединяет.
Объединяет их и то, что главным рабочим элементом этих систем, какого бы типа они ни были, является форсунка. Но из-за различий метода сжигания горючего, конструкции инжекторных узлов у этих двух типов моторов, конечно же, отличаются. Поэтому рассмотрим их по очереди.
Инжекторные системы и бензин
Электронная система впрыска топлива. Начнём с бензиновых двигателей. В их случае, инжекция решает задачу создания воздушно-топливной смеси, которая затем воспламеняется в цилиндре от искры свечи зажигания.
В зависимости от того, как эта смесь и горючее подаётся к цилиндрам, инжекторные системы могут иметь несколько разновидностей. Впрыск бывает:
Центральный впрыск
Главная особенность технологии, расположенной первой в списке – одна единственная форсунка на весь двигатель, которая располагается во впускном коллекторе.Надо отметить, что этот вид инжекторной системы по своим характеристикам не сильно отличается от карбюраторной, поэтому на сегодняшний день считается устаревшим.
Распределенный впрыск
Более прогрессивным является распределённый впрыск. В этой системе топливная смесь так же образуется во впускном коллекторе, но, в отличие от предыдущей, каждый цилиндр здесь может похвастаться собственной форсункой.
Данная разновидность позволяет ощутить все преимущества инжекторной технологии, поэтому наиболее любима автопроизводителями, и активно используется в современных двигателях.
Непосредственный впрыск
Но, как мы знаем, совершенству нет пределов, и в погоне за ещё более высокой эффективностью, инженерами была разработана электронная система впрыска топлива, а именно система непосредственного впрыска.
Её главной особенностью является расположение форсунок, которые, в данном случае, своими соплами выходят в камеры сгорания цилиндров.
Образование воздушно-топливной смеси, как уже можно догадаться, происходит прямо в цилиндрах, что благотворно отражается на эксплуатационных параметрах моторов, хотя этот вариант имеет не такую высокую, как у распределённого впрыска, экологичность. Ещё один ощутимый недостаток этой технологии – высокие требования к качеству бензина.
Комбинированный впрыск
Наиболее передовым с точки зрения уровня выбросов вредных веществ является комбинированная система. Это, по сути, симбиоз непосредственной и распределённой инжекции топлива.
А как дела у дизелей?
Перейдём к дизельным агрегатам. Перед их топливной системой стоит задача подачи горючего под очень высоким давлением, которое, смешиваясь в цилиндре со сжатым воздухом, воспламеняется само.
Вариантов решения этой задачи создано очень много – применяется и непосредственный впрыск в цилиндры, и с промежуточным звеном в виде предварительной камеры, помимо этого, существуют различные компоновки насосов высокого давления (ТНВД), что тоже придаёт разнообразия.
Тем не менее, современные мотористы отдают предпочтение двум типам систем, осуществляющих подачу солярки прямо в цилиндры:
- с насос-форсунками;
- впрыск Common Rail.
Насос-форсунка
Насос-форсунка говорит сама за себя – в нём форсунка, впрыскивающая топливо в цилиндр, и ТНВД конструктивно объединены в один узел. Главная проблема таких устройств заключается в повышенном износе, так как насос-форсунки соединены постоянным приводом с распредвалом и никогда не отключаются от него.
Система Common Rail
В системе Common Rail применён немного другой подход, делающий её более предпочтительной. Тут имеется один общий ТНВД, который подаёт дизель в топливную рампу, распределяющую горючее по форсункам цилиндров.
Это был лишь краткий обзор инжекторных систем, поэтому, друзья, проходите по ссылкам в статьях, а воспользовавшись рубрикой Двигатель, вы найдете для изучения все системы впрыска современных автомобилей. И подписываться на рассылку, чтобы не пропустить новые публикации, в которых найдете много детальной информации по системам и механизмам автомобиля.
До новых встреч!
auto-ru.ru
с центральным впрыском, распределенным впрыском, непосредственным впрыском.
Современные автомобили оснащают разными системами с впрыском топлива. В двигателях, работающих на бензине, смесь топлива и воздуха принудительно возгорается с помощью искры.
Система с впрыском топлива является неотъемлемым элементом топливной системы автомобиля. Форсунка является главным рабочим элементом любой системы впрыска.
Бензиновые двигателя оснащаются системами с впрыском, которые различаются между собой способом образования смеси топлива с воздухом:
- системы с центральным впрыском;
- системы с распределенным впрыском;
- системы с непосредственным впрыском.
Центральный впрыск, или иначе его называют моновпрыск (Monojetronic), осуществляется одной центральной электромагнитной форсункой, которая впрыскивает топливо во впускной коллектор. Это чем-то напоминает карбюратор. Сейчас автомобили с такой системой впрыска не производятся, так как у автомобиля с такой системой наблюдается высокий расход топлива и невысокие экологические свойства автомобиля.
Система распределенного впрыска постоянно с годами совершенствовалась. Начало положила система K-jetronic. Впрыск был механическим, что давало ему хорошую надежность, но расход топлива был весьма высоким. Топливо додавалось не импульсно, а постоянно. На смену данной системы пришла система KE-jetronic.
Она ни чем принципиально не отличалась от K-jetronic, но появился электронный блок управления (ЭБУ), который позволил незначительно сократить расход топлива. Но и эта система не принесла ожидаемых результатов. Появилась система L-jetronic.
В которой ЭБУ воспринимал сигналы от датчиков и направлял электромагнитный импульс на каждую форсунку. Система обладала хорошими экономическими и экологическими показателями, но конструктора не стали на этом останавливаться, и разработали совершенно новую систему
Блок управления стал управлять и впрыском топлива, и системой зажигания. Топливо стало лучше сгорать в цилиндре, увеличилась мощность двигателя, уменьшился расход и вредные выбросы автомобиля. Во всех этих системах представленных выше впрыск осуществляется отдельной форсункой на каждый цилиндр во впускной коллектор, где и происходит образование смеси топлива с воздухом, которая попадает в цилиндр.
Наиболее перспективной системой на сегодняшний день является система с непосредственным впрыском.
Суть данной системы заключается в том, что топливо впрыскивается сразу в камеру сгорания каждого цилиндра, и уже там смешивается с воздухом. Система определяет и подает оптимальный состав смеси в цилиндр, что обеспечивает хорошую мощность на различных режимах работы двигателя, хорошую экономичность и высокие экологические свойства двигателя.
Но с другой стороны, двигателя с данной системой впрыска обладают более высокой ценой по сравнению со своими предшественниками, из-за сложности своей конструкции. Так же данная система очень требовательна к качеству топлива.
Автор: Иван Петрович
Спрашивайте в комментариях. Ответим обязательно!
etlib.ru
Распределенный впрыск — Энциклопедия журнала «За рулем»
В системе центрального впрыска подача смеси и ее распределение по цилиндрам осуществляются внутри впускного коллектора единственной форсункой (Позиция 5 на рисунке).
Более современная система — распределенного впрыска топлива — отличается тем, что во впускном тракте каждого цилиндра устанавливается отдельная форсунка, которая в определенный момент впрыскивает дозированную порцию бензина на впускной клапан соответствующего цилиндра. Бензин, поступивший в цилиндр, испаряется и перемешивается с воздухом, образуя горючую смесь.
Схема системы распределенного впрыска топлива Motronic:
1 — подача топлива;
2 — поступление воздуха;
3 — дроссельная заслонка;
4 — впускной трубопровод;
5 — форсунки;
6 — двигатель
Двигатели с такими системами питания обладают лучшей топливной экономичностью и пониженным содержанием вредных веществ в отработавших газах по сравнению с карбюраторными двигателями. Работой форсунок управляет электронный блок управления (ЭБУ), представляющий собой специальный компьютер, который получает и обрабатывает электрические сигналы от системы датчиков, сравнивает их показания со значениями, хранящимися в памяти компьютера, и выдает управляющие электрические сигналы на электромагнитные клапаны форсунок и другие исполнительные устройства. Кроме того, ЭБУ постоянно проводит диагностику системы впрыска топлива и при возникновении неполадок в работе предупреждает водителя с помощью контрольной лампы (Check или Check engine), установленной в щитке приборов. Серьезные неполадки записываются в памяти блока управления и могут быть считаны при проведении диагностики.
Система питания с распределенным впрыском имеет следующие составные части:
— система подачи и очистки топлива;
— система подачи и очистки воздуха;
— система улавливания и сжигания паров бензина;
— электронная часть с набором датчиков;
— система выпуска и дожигания отработавших газов.
wiki.zr.ru
Центральный одноточечный впрыск | Двигатель автомобиля
Такие системы ещё называются системами МОНО впрыска. Обозначаются обычно SPI — Одноточечный впрыск, CFI — Центральный впрыск топлива, TBI — Впрыск на дроссельную заслонку.
Такие системы характеризуются упрощённой системой управления дозированием топлива. Работают обычно при низком давлении топлива (0,7-1,2 bar). Используются недорогие топливные насосы турбинного типа, обычно расположенные в топливном баке. Далее приведены схемы построения некоторых типов центрального впрыска топлива.
Достоинством таких систем является:
- простота перехода от карбюраторных двигателей
- меньшая стоимость (по сравнению с другими системами)
- простота обслуживания и ремонта
- надёжность
Недостатком является:
- неравномерное распределение топливовоздушной смеси по цилиндрам
- образование топливной плёнки на стенках впускного коллектора
Рис. Узел форсунки, дроссельной заслонки
На рисунке показана схема основной части системы MOНО впрыска — блок дроссельной заслонки. Элементы моноблока: 1 — воздушный термометр, 2 — корпус форсунки, 3 — регулятор давления топлива, 4 — шток установщика дроссельной заслонка с концевым выключателем, 5 — каналы подвода и обратного слива топлива.
Используются форсунки с малым временем срабатывания, т.к. частота управляющих импульсов обычно в два или четыре раза выше частоты вращения коленчатого вала. Сопротивление обмотки соленоида форсунки низкое, следовательно мала индуктивность, что позволяет более точно дозировать топливо, подачей управляющих импульсов с блока управления.
При пуске и прогреве холодного двигателя время открытия форсунки корректируется блоком управления в соответствии с сопротивлением датчиков охлаждающей жидкости и температуры всасываемого воздуха. После прогрева двигателя (60 — 90 гр.), базовыми значениями для управления двигателем (у разных производителей по-разному) являются: частота вращения коленчатого вала, разрежение во впускном коллекторе, скорость изменения и само значение сопротивления датчика положения дроссельной заслонкой.
В МОНО-системах обычно не используется датчик измерения расхода воздуха(за исключением некоторых Японских производителей). Европейские производители используют MOНО-системы двух типов:
Отличаются расположением датчиков температуры воздуха, поступающего во впускной коллектор, системами регулирования холостого хода и конструкцией датчика положения дроссельной заслонки. Представителем группы типов MOНO-систем WEBER и GM являются фирмы ОПЕЛЬ, ФИАТ и др. На рисунке приведена электросхема автомобиля ФИАТ Пунто-55 Magnetti Marelli.
Рис. Электросхема системы управления автомобилем ФИАТ Пунто-55 (93-97):
1 — форсунка центрального впрыска, 2 — клапан адсорбера, 3 — электрический бензонасос, 7 — регулятор холостого хода, 11 — ВВ катушка зажигания, 32-датчик разрежения во впускном коллекторе, 33 — датчик положения дроссельной заслонки, 37 — датчик содержания кислорода в отработанных газах, 39 — датчик оборотов, 42 — датчик температуры воздуха, поступающего во впускной коллектор,43 — датчик температуры охлаждающей жидкости.
Рис. Рабочая схема автомобиля ФИАТ Пунто 55:
1 — катушка зажигания, 2 — регулятор холостого хода, 3 — регулятор давления топлива, 4 — форсунка (инжектор), 5 — термометр поступающего воздуха, 6 — электроклапан адсорбера, 7 — главное/бензонасоса реле, 8 — замок зажигания, 9 — д датчик содержания кислорода в отработанных газах, 10 — термометр охлаждающей жидкости, 11 — свеча зажигания, 12 — индуктивный датчик оборотов / положения коленвала, 13 — датчик разрежения во впускном коллекторе (MAР), 14 — нейтрализатор ОГ, 15 — датчик положения дроссельной заслонки, 16 — адсорбер, 17 — лампа самодиагностики на приборной панели, 18 — тахометр, 19 — ЭБУ двигателем, 20 — диагностический разъём, 21 — инерционный выключатель бензонасоса (аварийный), 22 — топливный фильтр, 23 — обратный клапан, 24 — электробензонасос.
На рисунке сверху приведена рабочая схема, а на рисунке снизу — локаторная схема расположения датчиков и исполнительных устройств в подкапотном пространстве.
Рис. Схема расположения элементов системы управления двигателеч автомобиля ФИАТ Пунто 55:
1 — регулятор давления топлива, 2 — термометр поступающего воздуха, 3 — форсунка (инжектор), 4 — термометр охлаждающей жидкости, 5 — главное\бензонасоса peлe, 7 — датчик разрежения во впускном коллекторе, 6,8 — предохранители (системный и бензонасоса), 9 — датчик содержания кислорода в отработанных газах, 10 — катушка зажигания, 12 — индуктивный датчик — оборотов\положения коленвала, 13 — адсорбер, 14 — электроклапан адсорбера, 15 — ЭБУ двигателем, 16 — диагностический разъём, 17 — датчик положения дроссельной заслонки, 18 — регулятор холостого хода.
Рассмотрим работу системы по электрической схеме и рабочей схеме. При включении зажигания, на системное реле подаётся напряжение. Реле включается, запитывает дополнительным напряжением ЭБУ двигателем. Подаются питающие напряжения на катушку зажигания, форсунку, бензонасос и др. Бензонасос включается в работу, создаёт предварительное давление топлива в магистрали и, если не последует вращение стартером-отключается.
При вращении стартером коленвала, на датчике оборотов появляется сигнал, по которому ЭБУ двигателем вычисляет обороты двигателя. В зависимости от положения дроссельной заслонки, сигнала датчика разрежения во впускном коллекторе(МАР), температуры воздуха и двигателя(охлаждающей жидкости) ЭБУ вычисляет момент опережения зажиганием и длительность импульса впрыска на форсунке. ЭБУ принимает решение обогащать или обеднять топливо-воздушную смесь по анализу сигнала кислородного датчика расположенного в выпускном коллекторе. Регулировка холостого хода осуществляется путём изменения проходного сечения обводного воздушного канала, расположенного вокруг дроссельной заслонки. Регулятор холостого хода управляется ЭБУ двигателем и расположен на форсуночном узле.
Другим представителем МОНО систем является фирма BOSCH. Приведём электрическую схему автомобиля VW «Пассат» с двигателем 1,6 л — 1F, выпускавшемся с 1989 по 1990 г и системой управления Mono Jetronic.
Рис. Электросхема системы управления автомобилем VW Пассат 1,6 л — 1F:
1 — форсунка, 2 — клапан адсорбера, 8 — установщик дроссельной заслонки, 10 — модуль зажигания, 11 — катушка зажигания, 14 — топливный насос основной, 15 — подкачивающий топливный насос, 33 — датчик дроссельной заслонки, 37 — кислородный датчик, 40 — датчик оборотов на эффекте Холла, 42 — датчик температуры охлаждающей жидкости, 43 — датчик температуры входящего воздуха, 91 — реле бензонасоса, 100 — электронный блок управления двигателем.
Рассмотрим работу такой системы. При включении зажигания через реле включается топливный насос. Если вращение стартером не производится, то через 5 секунд насос будет отключен. Запуск стартера(вращение коленвала) распознаёт ЭБУ двигателем по сигналам датчика частоты вращения и повторно включает бензонасос. Приведённая конструкция имеет два бензонасоса: первый — подкачивающий низкого давления (0,8 — 1,2 bar) расположен в основном баке и перекачивает топливо во вспомогательный бак, обычно расположенный под днищем а\м. Во вспомогательном баке установлен основной насос высокого давления. Такая схема применялась и на системах высокого давления (механического впрыска) топлива. Жизнь показала, что такая конструкция неудачна. Кроме того, что система усложнена, она ещё и не надёжна — при выходе из строя подкачивающего насоса, из-за топливного голодания выходит из строя и основной насос. В более поздних конструкциях устанавливался только один — погружной бензонасос.
Неотъемлемой частью современной системы питания, является система вентиляции бензобака. Пары бензина из бензобака по отдельному шлангу поступают в специальную ёмкость, наполненную активным элементом, способным поглощать пары бензина, а при продувке воздухом — освобождаться. Такой прибор называется — адсорбер. При определённых условиях по сигналу из ЭБУ двигателем открывается клапан, который перепускает пары бензина во впускной коллектор на обогащение топливовоздушной смеси.
Далее топливо поступает к регулятору давления и к форсунке. Регулятор давления топлива представляет собой подпружиненную мембрану, которая от давления топлива приподнимается, перепускает излишки топлива в обратную магистраль и снова закрывается. Таким образом на форсунке поддерживается постоянное рабочее давление топлива.
На пластиковом корпусе под вода электропитания к форсунке расположен датчик температуры воздуха. Датчик температуры охлаждающей жидкости расположен на блоке цилиндров или в другой — самой высокой точке системы охлаждения.
При запуске холодного двигателя требуется подать во впускной коллектор большее количество топлива и, соответственно, воздуха. В GM-системах большее количество воздуха подавалось за счёт открытия обводного воздушного канала (вокруг дроссельной заслонки), т.н. байпасного канала, а в BOSCH-системах — путём механического открытия дроссельной заслонки специальным установщиком (Е0801). На первый взгляд системы идентичны, но это не так. В приведённой ниже таблице показаны принципиальные отличия систем управления.
| Система управления | Датчик оборотов | Форсунка | Регулятор холостого хода | Датчик дроссельной заслонки |
| WEBER, GM | Зубчатый спецдиск на к\валу в передней части двигателя. Считывающий датчик индуктивного типа. | Узкая индивидуальная | Шаговый эл.двигатель со штоком, перекрывающим\открывающим обводной воздушный канал. | Одиночный потенциометр |
| BOSCH | Датчик Холла в распределителе зажигания. | Широкая. На электрическом разьеме размещён датчик температуры воздуха. | Эл.мотор с приводом, открывающий или дающий возможность закрыться дроссельной заслоике пружинным механизмом. На упоре привода расположена контактная группа, информирующая ЭБУ о касании привода с упором дроссельной заслонки. | Сдвоенный потенциометр |
Рис. Рабочий схема а\м VW Пассат 1,6 л — 1F:
1 — подкачивающий бензонасос, 2 — основной бензонасос, 3 — топливный фильтр, 4 — форсунка (инжектор), 5 — термометр, поступающего воздуха, 6 — регулятор холостого хода\установщик дроссельной заслонки, 7 — датчик положения дроссельной заслонки, 8 — ЭБУ двигателем, 9 — датчик содержания кислорода в отработанных газах, 10 — термометр охлаждающей жидкости, 11 — коммутатор, 12 — регулятор давления топлива, 13 — замок зажигания, 14 — свеча зажигания, 15 — датчик оборотов Холла.
Нa рисунке выше приведена рабочая схема, а на рисунке ниже — локаторная схема расположения датчиков и исполнительных устройств в подкапотном пространстве.
Рис. Схема расположения элементов системы управления двигателем автомобиля VW Пассат 1,6 л 1F:
1 — форсуночный узел, 2 — ЭБУ двигателем, 3 — форсунка (инжектор) и термометр, поступающего воздуха, 4 — регулятор давления топлива, 5 — разъём подогревателя топливоздушной смеси, расположенного во впускном коллекторе, 6 — лампа самодиагностики, 8 — датчик положения дроссельной заслонки, 9 — разъём датчика содержания кислорода в отработанных газах, 10 — термометр охлаждающей жидкости, 11 — термовыключатель нагревательного элемента топливовоздушной смеси, 12 — регулятор холостого хода (установщик дроссельной заслонки), 13 — разъем питания форсунки и воздушного термометра, 14,15 — электроклапана адсорбера, 16 — балластный резистор форсунки, 17 — разъем установщика дроссельной заслонки.
Подведём итоги
Системы центрального впрыска топлива явились логическим продолжением развития карбюраторных систем топливоснабжения. Вместо карбюратора, на то же посадочное место устанавливается узел, в котором расположена впрыскивающая топливо форсунка и некоторые датчики, передающие информацию в электронную систему управления двигателем. Механическая часть и система ценообразования может остаться без изменений. На основании информации, получаемой от датчиков, ЭБУ, по записанному в постоянную память алгоритму (таблицам), производит управление работой исполнительных элементов на всех режимах работы: вычисляется и подаётся в двигатель необходимое количество топлива; на режимах принудительного холостого хода подача топлива отключается; в системах «Мотроник» производится электронное управление моментом ценообразования. Такие системы устанавливались на двигатели с рабочим объёмом до 2 л.
ustroistvo-avtomobilya.ru