Система впрыска топлива инжекторного двигателя: Система впрыска топлива (инжектор)

Содержание

Как работает инжектор и система впрыска топлива?

Карбюратор был гениальным изобретением сам по себе. Двигатель автомобиля имеет 4 цикла, и один из них называется циклом всасывания. Если Вы читали нашу статью о том, как работает двигатель внутреннего сгорания, то Вы понимаете, о чём идёт речь. Проще говоря, двигатель засасывает (создавая существенный вакуум внутри цилиндра), и когда это происходит, карбюратор приходил на помощь, чтобы подать нужное количество бензина и воздуха в двигатель. Несмотря на всю легендарность системы, она не была лишена недостатков, ей не хватало точности количества подаваемого бензина, его необходимо было постоянно регулировать, чего не требуется современной системе впрыска топлива под давлением. Вы можете более подробно ознакомиться с принципом работы карбюратора.

В случае с системой впрыска топлива Ваш двигатель все ещё ​сосёт, но вместо того, чтобы полагаться только на всасываемое количество топлива, система впрыска топлива стреляет точно правильное количество топлива в камеру сгорания. Системы впрыска топлива прошли уже несколько ступеней эволюции, в них была добавлена электроника — это, пожалуй, было самым большим шагом в развитии этой системы. Но идея таких систем осталась та же: электрически активируемый клапан (инжектор) распыляет отмеренное количество топлива в двигатель. На самом деле основное различие между карбюратором и инжектором именно в электронном управлении ЭБУ — именно бортовой компьютер подаёт точно нужное количество топлива в камеру сгорания двигателя.

Давайте посмотрим, как работает система впрыска топлива и инжектор в частности.

Так выглядит система впрыска топлива

Если сердце автомобиля — это его двигатель, то его мозг — это блок управления двигателем (ЭБУ). Он оптимизирует работу двигателя с помощью датчиков, чтобы решить, как управлять некоторыми приводами в двигателе. Прежде всего, компьютер отвечает за 4 основные задачи:

  1. управляет топливной смесью,
  2. контролирует обороты холостого хода,
  3. несёт ответственность за угол опережения зажигания,
  4. управляет фазами газораспределения.

Прежде чем мы поговорим о том, как ЭБУ осуществляет свои задачи, давайте о самом главном — проследим путь бензина от бензобака до двигателя — это и есть работа системы впрыска топлива. Первоначально после того, как капля бензина покидает стенки бензобака, она всасывается с помощью электрического топливного насоса в двигатель. Электрический топливный насос, как правило, состоит из непосредственно насоса, а также фильтра и передающего устройства.

Регулятор давления топлива в конце топливной направляющей с вакуумным питанием гарантирует, что давление топлива будет постоянным по отношению к давлению всасывания. Для бензинового двигателя давление топлива, как правило, составляет порядка 2-3,5 атмосферы (200-350 кПа, 35-50 PSI (фунтов на квадратный дюйм)). Топливные форсунки инжектора подключены к двигателю, но их клапаны остаются закрытыми до тех пор, пока ЭБУ не разрешит отправить топливо в цилиндры.

Но что же происходит, когда двигателю требуется топливо? Здесь в работу вступает инжектор. Обычно инжекторы имеют два контакта: один вывод подключен к аккумулятору через реле зажигания, а другой контакт проходит в ЭБУ. ЭБУ посылает пульсирующие сигналы в инжектор. За счёт магнита, на который и подаются такие пульсирующие сигналы, открывается клапан инжектора, и в его сопло подаётся некоторое количество топлива. Поскольку в инжекторе очень высокое давление (значение приведено выше), открывшийся клапан направляет топливо с высокой скоростью в сопло распылителя инжектора. Продолжительность, с которой открыт клапан инжектора, влияет на то, какое количество топлива подаётся в цилиндр, а продолжительность эта, соответственно зависит от ширины импульса (т.е. от того, сколько времени ЭБУ посылает сигнал к инжектору).

Когда клапан открывается, топливная форсунка передаёт топливо через распылительный наконечник, который, распыляя, превращает жидкое топливо в туман, непосредственно в цилиндр. Такая система называется

системой с непосредственным впрыском. Но распылённое топливо может подаваться не сразу в цилиндры, а сначала в впускные коллекторы.

Как работает инжектор

Но как ЭБУ определяет, сколько на данный момент топлива нужно подать в двигатель? Когда водитель нажимает педаль акселератора, то на самом деле он открывает дроссельную заслонку на величину нажима педали, через которую в двигатель подаётся воздух. Таким образом, мы с уверенностью можем назвать педаль газа «регулятором подачи воздуха» в двигатель. Так вот, компьютер автомобиля руководствуется в том числе величиной открытия дроссельной заслонки, но не ограничивается этим показателем — он считывает информацию с множества датчиков, и давайте узнаем о них всех!

Датчик массового расхода воздуха

Перво-наперво датчик массового расхода воздуха (MAF) определяет, сколько воздуха входит в корпус дроссельной заслонки и посылает эту информацию в ЭБУ. ЭБУ использует эту информацию, чтобы решить, сколько топлива впрыснуть в цилиндры, чтобы держать смесь в идеальных пропорциях.

Датчик положения дроссельной заслонки

Компьютер постоянно использует этот датчик, чтобы проверить положение дроссельной заслонки и узнать таким образом, сколько воздуха проходит через воздухозаборник для того, чтобы регулировать импульс, отправленный к форсункам, гарантируя, что соответствующее воздуху количество топлива входит в систему.

Кислородный датчик

Кроме того, ЭБУ использует датчик O2, чтобы выяснить, сколько кислорода содержится в выхлопных газах автомобиля. Содержание кислорода в выхлопных газах обеспечивает индикацию того, насколько хорошо топливо сгорает. Используя связанные данные от двух датчиков: кислородного и массового расхода воздуха, ЭБУ также контролирует насыщенность топливо-воздушной смеси, подаваемой в камеру сгорания цилиндров двигателя.

Датчик положения коленвала

Это, пожалуй, главный датчик системы впрыска топлива — именно от него ЭБУ узнаёт о количестве оборотов двигателя в данный момент времени и корректирует количество подаваемого топлива в зависимости от числа оборотов и, конечно же, положения педали газа.

Это три основных датчика, которые прямо и динамически влияют на количество подаваемого в инжектор и в последующем в двигатель топлива. Но есть ещё ряд датчиков:

  • Датчик напряжения в электрической сети машины — нужен для того, чтобы ЭБУ понимал, насколько разряжен аккумулятор и требуется ли повысить обороты, чтобы зарядить его.
  • Датчик температуры охлаждающей жидкости — ЭБУ повышает количество оборотов, если двигатель холодный и наоборот, если двигатель прогрелся.

Системы впрыска топлива бензиновых двигателей: виды и принцип работы

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

Краткая история появления

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

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

Виды систем впрыска бензиновых двигателей

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

Моновпрыск, или центральный впрыск

Централизованная система впрыска
Централизованная система впрыскаСхема работы системы моновпрыска

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

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

Системы впрыска бензина с одной форсункой работают по следующей схеме:

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

Распределенный впрыск (MPI)

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

Как работает распределенный впрыскКак работает распределенный впрыскСхема работы системы с распределенным впрыском

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

Принцип действия распределенного впрыска:

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

Непосредственный впрыск топлива (GDI)

Система предусматривает подачу бензина отдельными форсунками напрямую в камеры сгорания каждого цилиндра под высоким давлением, куда одновременно подается воздух. Эта система впрыска обеспечивает наиболее точную концентрацию топливовоздушной смеси, независимо от режима работы мотора. При этом смесь сгорает практ

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.

Инжекторный двигатель

Описание

За многолетнюю историю автомобилестроения появилось несколько типов впрыска топлива. И конструкции инжекторной системы бензинового двигателя различаются, причём существенно. Дизель достаточно схож в системе впрыска с инжектором.

Но есть огромные отличия в конструкции отдельных механизмов — степень сжатия в дизельном моторе во много раз выше. В целом же первые конструкции инжекторных систем очень сильно были похожи на дизельные.

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.

Инжекторный двигатель

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.

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).

Инжекторный двигатель

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.

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.

Инжекторный двигатель

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.

Инжекторный двигатель

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.

Принцип работы инжектора

Устройство и принцип работы инжектора

На сегодняшний день инжекторный двигатель практически полностью заменил устаревшие карбюраторные двигатели.

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

Инжекторные системы подачи топлива имеют перед карбюраторными следующие основные преимущества:

  • Точное дозирование топлива и, следовательно, более экономный его расход;
  • Снижение токсичности выхлопных газов. Достигается за счет оптимальности топливно-воздушной смеси и применения датчиков параметров выхлопных газов;
  • Увеличение мощности двигателя примерно на 7-10% за счет улучшения наполнения цилиндров, оптимальной установки угла опережения зажигания, соответствующего рабочему режиму двигателя;
  • Улучшение динамических свойств автомобиля. Система впрыска незамедлительно реагирует на любые изменения нагрузки, корректируя параметры топливно-воздушной смеси;
  • Легкость пуска независимо от погодных условий.

Виды инжекторных систем

Первые инжекторы, которые массово начали использовать на бензиновых моторах все еще были механическими, но у них уже начал появляться некоторые электрические элементы, способствовавшие лучшей работе мотора.

Современная же инжекторная система включает в себя большое количество электронных элементов, а вся работа системы контролируется контроллером, он же электронный блок управления.

Всего существует 3 типа инжекторных систем, различающихся по типу подачи топлива:

  1. Центральная;
  2. Распределенная;
  3. Непосредственная.

Центральная (моновпрыск) инжекторная система

Центральная инжекторная система сейчас уже является устаревшей. Суть ее в том, что топливо впрыскивается в одном месте – на входе во впускной коллектор, где оно смешивается с воздухом и распределяется по цилиндрам. В данном случае, ее работа очень схожа с карбюратором, с единственной лишь разницей, что топливо подается под давлением. Это обеспечивает его распыление и более лучшее смешивание с воздухом. Но ряд факторов мог повлиять на равномерную наполняемость цилиндров.

Центральная система отличалась простотой конструкции и быстрым реагированием на изменение рабочих параметров силовой установки. Но полноценно выполнять свои функции она не могла Из-за разности наполнения цилиндров не удавалось добиться нужного сгорания топлива в цилиндрах.

Распределенная (мультивпрыск) инжекторная система

Распределенная система – на данный момент самая оптимальная и используется на множестве автомобилей. У этого инжектора топливо подается отдельно для каждого цилиндра, хоть и впрыскивается оно тоже во впускной коллектор. Чтобы обеспечить раздельную подачу, элементы, которыми подается топливо, установлены рядом с головкой блока, и бензин подается в зону работы клапанов.

Благодаря такой конструкции, удается добиться соблюдения пропорций топливовоздушной смеси для обеспечения нужного горения. Автомобили с такой системой являются более экономичными, но при этом выход мощности – больше, да и окружающую среду они загрязняют меньше.

К недостаткам распределенной системы относится более сложная конструкция и чувствительность к качеству топлива.

Система непосредственного впрыска

Система непосредственного впрыска – разновидность распределенной и на данный момент самая совершенная.

Она отличается тем, что топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры, где уже и происходит смешивание его с воздухом.

Эта система по принципу работы очень схожа с дизельной. Она позволяет еще больше снизить потребление бензина и обеспечивает больший выход мощности, но она очень сложная по конструкции и очень требовательна к качеству бензина.

Принцип работы инжектора

Принцип работы инжектора на автомобилях можно условно поделить на 2 части — механическую составляющую и электронную.

К механической части инжектора относится:

  • топливный бак;
  • электрический бензонасос;
  • фильтр очистки бензина;
  • топливопроводы высокого давления;
  • топливная рампа;
  • форсунки;
  • дроссельный узел;
  • воздушный фильтр.

В систему могут быть включены дополнительные элементы, выполняющие те или иные функции, все зависит от конструктивного исполнения силового агрегата и системы питания. Но указанные элементы являются основными для любого двигателя с инжектором распределенного впрыска.

Бак является емкостью для бензина, где он хранится и подается в систему. Электробензонасос располагается в баке, то есть забор топлива производится непосредственно им, причем этот элемент обеспечивает подачу топлива под давлением.

Далее в систему установлен топливный фильтр, обеспечивающий очистку бензина от сторонних примесей. Поскольку бензин находится под давлением, то передвигается он по топливопроводу высокого давления.

Для предотвращения превышения давления, в систему входит регулятор давления. От фильтра, через него по топливопроводам бензин движется в топливную рампу, соединенную со всеми форсунками. Сами же форсунки устанавливаются во впускном коллекторе, недалеко от клапанных узлов цилиндров.

Современная форсунка – электромагнитная, в ее основе лежит соленоид. При подаче электрического импульса, который поступает от ЭБУ, в обмотке образуется магнитное поле, воздействующее на сердечник, заставляя его переместиться, преодолев усилие пружины, и открыть канал подачи. А поскольку бензин подается в форсунку под давлением, то через открывшийся канал и распылитель бензин поступает в коллектор.

С другой стороны через воздушный фильтр в систему засасывается воздух. В патрубке, по котором движется воздух, установлен дроссельный узел с заслонкой. Именно на эту заслонку и воздействует водитель, нажимая на педаль акселератора. При этом он просто регулирует количество воздуха, подаваемого в цилиндры, а вот на дозировку топлива водитель вообще никакого воздействия не имеет.

Основным элементом электронной части является электронный блок, состоящий из контроллера и блока памяти. В конструкцию также входит большое количество датчиков, на основе показаний которых ЭБУ выполняет управление системой.

Элекробензонасос заполняет всю систему топливом. Контролер получает показания от всех датчиков, сравнивает их с данными, занесенными в блок памяти. При несовпадении показаний, он корректирует работу системы питания двигателя так, чтобы добиться максимального совпадения получаемых данных с занесенными в блок памяти.

На основе данных от датчиков, контролером высчитывается время открытия форсунок, чтобы обеспечить оптимальное количество подаваемого бензина для создания топливовоздушной смеси в необходимой пропорции.

При поломке какого-то из датчиков, контролер переходит в аварийный режим. То есть, он берет усредненное значение показаний неисправного датчика и использует их для работы. При этом возможно изменение функционирование мотора – увеличивается расход, падает мощность, появляются перебои в работы. Но это не касается ДПКВ, при его поломке, двигатель функционировать не может.

Конструкция и принцип работы инжектора

Условно эту систему можно разделить на две части – механическую и электронную.

Первую дополнительно можно назвать исполнительной, поскольку благодаря ей обеспечивается подача компонентов топливовоздушной смеси в цилиндры

. Электронная же часть обеспечивает контроль и управление системой.

Механическая составляющая инжектора

К механической части инжектора относится:

  • топливный бак;
  • электрический бензонасос;
  • фильтр очистки бензина;
  • топливопроводы высокого давления;
  • топливная рампа;
  • форсунки;
  • дроссельный узел;
  • воздушный фильтр.

Конечно, это не полный список составных частей. В систему могут быть включены дополнительные элементы, выполняющие те или иные функции, все зависит от конструктивного исполнения силового агрегата и системы питания. Но указанные элементы являются основными для любого двигателя с инжектором распределенного впрыска.

Видео: Инжектор

Принцип работы инжектора

Бак является емкостью для бензина, где он хранится и подается в систему. Электробензонасос располагается в баке, то есть забор топлива производится непосредственно им, причем этот элемент обеспечивает подачу топлива под давлением.

Далее в систему установлен топливный фильтр, обеспечивающий очистку бензина от сторонних примесей.  Поскольку бензин находится под давлением, то передвигается он по топливопроводу высокого давления.

Для предотвращения превышения давления, в систему входит регулятор давления. От фильтра, через него по топливопроводам бензин движется в топливную рампу, соединенной со всеми форсунками. Сами же форсунки устанавливаются во впускном коллекторе, недалеко от клапанных узлов цилиндров.

Раньше форсунки были полностью механическими, и срабатывали они от давления топлива. При достижении определенного значения давления топливо, преодолевая усилие пружины форсунки, открывало клапан подачи и впрыскивалось через распылитель.

Современная форсунка – электромагнитная. В ее основе лежит обычный соленоид, то есть проволочная обмотка и якорь. При подаче электрического импульса, который поступает от ЭБУ, в обмотке образуется магнитное поле, воздействующее на сердечник, заставляя его переместиться, преодолев усилие пружины, и открыть канал подачи. А поскольку бензин подается в форсунку под давлением, то через открывшийся канал и распылитель бензин поступает в коллектор.

С другой стороны через воздушный фильтр в систему засасывается воздух. В патрубке, по котором движется воздух, установлен дроссельный узел с заслонкой. Именно на эту заслонку и воздействует водитель, нажимая на педаль акселератора. При этом он просто регулирует количество воздуха, подаваемого в цилиндры, а вот на дозировку топлива водитель вообще никакого воздействия не имеет.

Электронная составляющая

Основным элементом электронной части инжекторной системы подачи топлива является электронный блок, состоящий из контролера и блока памяти. В конструкцию также входит большое количество датчиков, на основе показаний которых ЭБУ выполняет управление системой.

Для своей работы ЭБУ использует показания датчиков:

  1. Лямбда-зонд . Это датчик, который определяет остатки несгоревшего воздуха в выхлопных газах. На основе показаний лямбда-зонда ЭБУ оценивает как соблюдается смесеобразование в необходимых пропорциях. Устанавливается в выпускной системе авто.
  2. Датчик массового расхода воздуха (аббр. ДМРВ). Этим датчиком определяется количество проходящего через дроссельный узел воздуха при всасывании его цилиндрами. Расположен в корпусе воздушного фильтрующего элемента;
  3. Датчик положения дроссельной заслонки (аббр. ДПДЗ). Этот датчик подает сигнал о положении педали акселератора. Установлен в дроссельном узле;
  4. Датчик температуры силовой установки. На основе показаний этого элемента регулируется состав смеси в зависимости от температуры мотора. Располагается возле термостата;
  5. Датчик положения коленчатого вала (аббр. ДПКВ). На основе показаний этого датчика определяется цилиндр, в который необходимо подать порцию топлива, время подачи бензина, и искрообразование. Установлен возле шкива коленчатого вала;
  6. Датчик детонации. Необходим для выявления образования детонационного сгорания и принятия мер для его устранения. Расположен на блоке цилиндров;
  7. Датчик скорости. Нужен для создания импульсов, по которым высчитывается скорость движения авто. На основе его показаний делается корректировка топливной смеси. Установлен на коробке передач;
  8. Датчик фаз. Он предназначен для определения углового положения распредвала. На некоторых автомобилях может отсутствовать. При наличии этого датчика в двигателе выполняется фазированный впрыск, то есть, импульс на открытие поступает только для конкретной форсунки. Если этого датчика нет, то форсунки работают в парном режиме, когда сигнал на открытие подается сразу на две форсунки. Установлен в головке блока.

Принцип работы инжектора на автомобилях

Принцип работы инжектора заключается в том, чтобы подать своевременно в камеры сгорания топливовоздушную смесь.

Это необходимо для нормального функционирования двигателя.

Системой управления корректируется момент подачи напряжения на электроды свечей, чтобы воспламенить эту смесь. Причем эти параметры контролируются системой датчиков, установленных на двигателе.

Электронный блок управления

Для работы любого инжекторного мотора необходим блок управления микроконтроллерного типа.

К нему подключаются:

  1. Исполнительные механизмы при помощи электромагнитных реле.
  2. Датчики через согласующие устройства.

Питание осуществляется от бортовой сети.

Электронный блок состоит из:

  1. Постоянной памяти – она необходима для хранения информации, записи алгоритмов работы.
  2. Оперативной памяти – в нее записывается текущая информация, все данные при выключении зажигания стираются из нее.
  3. Микроконтроллера – он позволяет обрабатывать поступающие сигналы и регулировать работу всех исполнительных механизмов.

В памяти устройства записан алгоритм работы, зависит он от поступающих сигналов с датчиков. Называется этот алгоритм «прошивкой» или «топливной картой».

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Системы впрыска топлива бензиновых двигателей: виды и принцип работы

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

Карбюраторные системы питания

Рассмотрим сначала карбюраторные системы питания, которые еще недавно были широко распространены. Они более просты и дешевы по сравнению с инжекторными, не требуют высококвалифицированного обслуживания в процессе эксплуатации и в ряде случаев более надежны.

Система питания топливом карбюраторного двигателя включает в себя топливный бак 1, фильтры грубой 2 и тонкой 4 очистки топлива, топливоподкачивающий насос 3, карбюратор 5, впускной трубопровод 7 и топливопроводы. При работе двигателя топливо из бака 1 с помощью насоса 3 подается через фильтры 2 и 4 к карбюратору. Там оно в определенной пропорции смешивается с воздухом, поступающим из атмосферы через воздухоочиститель 6. Образовавшаяся в карбюраторе горючая смесь по впускному коллектору 7 попадает в цилиндры двигателя.

Топливные баки в силовых установках с карбюраторными двигателями аналогичны бакам систем питания дизелей. Отличием баков для бензина является лишь их лучшая герметичность, не позволяющая бензину вытечь даже при опрокидывании ТС. Для сообщения с атмосферой в крышке наливной горловины бака обычно устанавливают два клапана — впускной и выпускной. Первый из них обеспечивает поступление в бак воздуха по мере расходования топлива, а второй, нагруженный более сильной пружиной, предназначен для сообщения бака с атмосферой, когда давление в нем выше атмосферного (например, при высокой температуре окружающего воздуха).

Фильтры карбюраторных двигателей аналогичны фильтрам, применяемым в системах питания дизелей. На грузовых автомобилях устанавливаются пластинчато-щелевые и сетчатые фильтры. Для тонкой очистки используют картон и пористые керамические элементы. Кроме специальных фильтров в отдельных агрегатах системы имеются дополнительные фильтрующие сетки.

Топливоподкачивающий насос служит для принудительной подачи бензина из бака в поплавковую камеру карбюратора. На карбюраторных двигателях обычно применяют насос диафрагменного типа с приводом от эксцентрика распределительного вала.

В зависимости от режима работы двигателя карбюратор позволяет готовить смесь нормального состава (а = 1), а также обедненную и обогащенную смеси. При малых и средних нагрузках, когда не требуется развивать максимальную мощность, следует готовить в карбюраторе и подавать в цилиндры обедненную смесь. При больших нагрузках (продолжительность их действия, как правило, невелика) необходимо готовить обогащенную смесь.

Рис. Схема системы питания топливом карбюраторного двигателя: 1 — топливный бак; 2 — фильтр трубой очистки топлива; 3 — топливоподкачивающий насос; 4 — фильтр тонкой очистки; 5 — карбюратор; 6 — воздухоочиститель; 7 — впускной коллектор

В общем случае в состав карбюратора входят главное дозирующее и пусковое устройства, системы холостого хода и принудительного холостого хода, экономайзер, ускорительный насос, балансировочное устройство и ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала (у грузовых автомобилей). Карбюратор может содержать также эконостат и высотный корректор.

Главное дозирующее устройство функционирует на всех основных режимах работы двигателя при наличии разрежения в диффузоре смесительной камеры. Основными составными частями устройства являются смесительная камера с диффузором, дроссельная заслонка, поплавковая камера, топливный жиклер и трубки распылителя.

Пусковое устройство предназначено для обеспечения пуска холодного двигателя, когда частота вращения проворачиваемого стартером коленчатого вала невелика и разрежение в диффузоре мало. В этом случае для надежного пуска необходимо подать в цилиндры сильно обогащенную смесь. Наиболее распространенным пусковым устройством является воздушная заслонка, устанавливаемая в приемном патрубке карбюратора.

Система холостого хода служит для обеспечения работы двигателя без нагрузки с малой частотой вращения коленчатого вала.

Система принудительного холостого хода позволяет экономить топливо во время движения в режиме торможения двигателем, т. е. тогда, когда водитель при включенной передаче отпускает педаль акселератора, связанную с дроссельной заслонкой карбюратора.

Экономайзер предназначен для автоматического обогащения смеси при работе двигателя с полной нагрузкой. В некоторых типах карбюраторов кроме экономайзера для обогащения смеси используют эконостат. Это устройство подает дополнительное количество топлива из поплавковой камеры в смесительную только при значительном разрежении в верхней части диффузора, что возможно лишь при полном открытии дроссельной заслонки.

Ускорительный насос обеспечивает принудительный впрыск в смесительную камеру дополнительных порций топлива при резком открытии дроссельной заслонки. Это улучшает приемистость двигателя и соответственно ТС. Если бы ускорительного насоса в карбюраторе не было, то при резком открытии заслонки, когда расход воздуха быстро растет, из-за инерционности топлива смесь в первый момент сильно обеднялась бы.

Балансировочное устройство служит для обеспечения стабильности работы карбюратора. Оно представляет собой трубку, соединяющую приемный патрубок карбюратора с воздушной полостью герметизированной (не сообщающейся с атмосферой) поплавковой камеры.

Ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя устанавливается на карбюраторах грузовых автомобилей. Наиболее широко распространен ограничитель пневмоцентробежного типа.

Какими бывают инжекторы?

От форсунок в решающей степени зависит подача топлива в инжекторном двигателе. Долгое время весьма распространенной была система моновпрыска, при которой через одну форсунку можно осуществлять впрыск во все цилиндры. Определенное время она существовала наряду с многоточечным впрыском.

Эти виды инжекторов развивались по-разному. Моновпрыск не соответствовал Евро-3, быстро устарел и встречается не часто. Сегодня доминирует более совершенная система, с помощью которой осуществляется распределенный впрыск топлива.

Здесь на коллектор впуска цилиндра ставится отдельная форсунка или посредством нее топливная смесь попадает непосредственно в камеру сгорания. Распределенный впрыск топливной смеси может быть:

  • Одновременным;
  • Попарно-параллельным;
  • Фазированным или последовательным.

Особого внимания требуют машины, на которые ставятся несовершенные инжекторные системы подачи топлива. «Газель» является одним из примеров тому. Замена карбюраторного двигателя на инжекторный порой не уменьшала большой расход топлива.

Основные датчики

  1. Датчик положения коленчатого вала (Датчик Холла). Дает блоку знать, расположение поршней в цилиндрах. Суть работы в том, что находящееся на валу мотора зубчатое колесо двигается около магнита. Его зубья искажают магнитное поле, создавая импульсы в катушке. ЭБУ считывает эти импульсы и определяет положение коленвала. Если этот датчик вышел из строя, то до СТО доехать на своей машине не получится.
  2. Датчик расхода воздуха (ДРВ). Существует два вида таких датчиков, один измеряет массу другой объем вбираемого воздуха. ДМРВ производит замер и посылает в ЭБУ. В потоке есть нагревательный элемент, температура которого автоматически держится на нужном показателе. Чем тяжелее воздух, тем больший ток должен проходить через него, для поддержания оптимальной температуры. Потому ЭБУ по силе тока определяет массу всасываемого воздуха. Что касается датчика объёма (ДОРВ), то он устроен так. В потоке, где проходит забор воздуха, установлена перегородка, открывающаяся под натиском воздуха. ЭБУ определяет положение заслонки при помощи потенциометра. Во время неполадки параметры датчика не учитываются, а расчет происходит по показателям аварийной таблицы.

    ЭБУ инжектора

  3. Датчик положения дроссельной заслонки. Контролирует положение дроссельной заслонки, из-за чего ЭБУ может правильно сокращать или увеличивать расход горючего.
  4. Датчики кислорода (лямбда-зонд). Вычисляет количество кислорода в выхлопных газах. На его показаниях ЭБУ выявляет бедную смесь и вносит поправки.
  5. Датчик температуры охлаждающей жидкости. Дает понять компьютеру, когда мотор достиг нужной рабочей температуры. В момент аварии, параметры датчика игнорируеются, температура, берется из таблицы опираясь на время работы двигателя.
  6. Коллекторный датчик абсолютного давления (ДАД) Анализирует воздух и его количество во впускном коллекторе, этот показатель нужен для устанавливания количества проводимой энергии.
  7. Датчик напряжения. Смотрит за напряжением бортовой сети машины. По его показаниям контроллер может набавлять или, наоборот, уменьшать холостые обороты мотора.
  8. Датчик детонации. Представляет собой высокочастотный микрофон, улавливающий недопустимые звуковые вибрации в моторе. Получая аномальные звуки, контроллер производит автоматическое корректирование угла опережения.

Краткая история появления

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

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

Инжекторные топливные системы

Инжекторные топливные системы в настоящее время применяются гораздо чаще карбюраторных, особенно на бензиновых двигателях легковых автомобилей. Впрыск бензина во впускной коллектор инжекторного двигателя осуществляется с помощью специальных электромагнитных форсунок (инжекторов), установленных в головку блока цилиндров и управляемых по сигналу от электронного блока. При этом исключается необходимость в карбюраторе, так как горючая смесь образуется непосредственно во впускном коллекторе.

Различают одно- и многоточечные системы впрыска. В первом случае для подачи топлива используется только одна форсунка (с ее помощью готовится рабочая смесь для всех цилиндров двигателя). Во втором случае число форсунок соответствует числу цилиндров двигателя. Форсунки устанавливают в непосредственной близости от впускных клапанов. Топливо впрыскивают в мелко распыленной виде на наружные поверхности головок клапанов. Атмосферный воздух, увлекаемый в цилиндры вследствие разрежения в них во время впуска, смывает частицы топлива с головок клапанов и способствует их испарению. Таким образом, непосредственно у каждого цилиндра готовится топливовоздушная смесь.

В двигателе с многоточечным впрыском при подаче электропитания к электрическому топливному насосу 7 через замок 6 зажигания бензин из топливного бака 8 через фильтр 5 подается в топливную рампу 1 (рампу инжекторов), общую для всех электромагнитных форсунок. Давление в этой рампе регулируется с помощью регулятора 3, который в зависимости от разрежения во впускном патрубке 4 двигателя направляет часть топлива из рампы обратно в бак. Понятно, что все форсунки находятся под одним и тем же давлением, равным давлению топлива в рампе.

Когда требуется подать (впрыснуть) топливо, в обмотку электромагнита форсунки 2 от электронного блока системы впрыска в течение строго определенного промежутка времени подается электрический ток. Сердечник электромагнита, связанный с иглой форсунки, при этом втягивается, открывая путь топливу во впускной коллектор. Продолжительность подачи электрического тока, т. е. продолжительность впрыска топлива, регулируется электронным блоком. Программа электронного блока на каждом режиме работы двигателя обеспечивает оптимальную подачу топлива в цилиндры.

 

Рис. Схема системы питания топливом бензинового двигателя с многоточечным впрыском: 1 — топливная рампа; 2 — форсунки; 3 — регулятор давления; 4 — впускной патрубок двигателя; 5 — фильтр; 6 — замок зажигания; 7 — топливный насос; 8 — топливный бак

Для того чтобы идентифицировать режим работы двигателя и в соответствии с ним рассчитать продолжительность впрыска, в электронный блок подаются сигналы от различных датчиков. Они измеряют и преобразуют в электрические импульсы значения следующих параметров работы двигателя:

  • угол поворота дроссельной заслонки
  • степень разрежения во впускном коллекторе
  • частота вращения коленчатого вала
  • температура всасываемого воздуха и охлаждающей жидкости
  • концентрация кислорода в отработавших газах
  • атмосферное давление
  • напряжение аккумуляторной батареи
  • и др.

Двигатели с впрыском бензина во впускной коллектор имеют ряд неоспоримых преимуществ перед карбюраторными двигателями:

  • топливо распределяется по цилиндрам более равномерно, что повышает экономичность двигателя и уменьшает его вибрацию, вследствие отсутствия карбюратора снижается сопротивление впускной системы и улучшается наполнение цилиндров
  • появляется возможность несколько повысить степень сжатия рабочей смеси, так как ее состав в цилиндрах более однородный
  • достигается оптимальная коррекция состава смеси при переходе с одного режима на другой
  • обеспечивается лучшая приемистость двигателя
  • в отработавших газах содержится меньше вредных веществ

Вместе с тем системы питания с впрыском бензина во впускной коллектор имеют ряд недостатков. Они сложны и поэтому относительно дорогостоящи. Обслуживание таких систем требует специальных диагностических приборов и приспособлений.

Наиболее перспективной системой питания топливом бензиновых двигателей в настоящее время считается довольно сложная система с непосредственным впрыском бензина в камеру сгорания, позволяющая двигателю длительное время работать на сильно обедненной смеси, что повышает его экономичность и экологические показатели. В то же время из-за существования ряда проблем системы непосредственного впрыска пока не получили широкого распространения.

Особенности устройства инжекторного двигателя

Для того чтобы грамотно эксплуатировать автомобиль, у которого имеется система питания бензинового двигателя с впрыском топлива, необходимо иметь представление о его работе. Особенно когда речь идет об отечественных автомобилях, инжекторной системе подачи топлива ВАЗ 2114 и других машин.

Без этого будет сложно самому понимать и устранять возможные неисправности машины. Усвоив особенности конструкции, принцип работы, устройство инжекторного двигателя можно разобраться в неисправности и даже устранить ее, не обращаясь на СТО.

Инжекторным двигателем управляет контроллер. В отечественных машинах его обычно размещают справа под приборной панелью. Задача этого прибора — непрерывно обрабатывать информацию о состоянии мотора и обеспечивать надежную работу его систем. Блок управления включает различные реле, форсунки, датчики.

С помощью встроенной системы диагностики происходит распознавание неполадки в двигателе, сигнализируя контрольной лампой, хранит коды диагностики неисправностей. Она располагает тремя запоминающими устройствами, позволяющими оперативно анализировать техническое состояние за разные периоды времени.

Принципиальной особенностью двигателя является наличие форсунок, которые обеспечивают дозированный впрыск топливовоздушной смеси во впускную трубу после получения команды от управляющего блока. При этом необходимый воздух подается при помощи дроссельного узла и регулятора холостого хода. Форсунки крепятся к рампе, которая установлена на впускной трубе.

Форсунка представляет собой электромеханический клапан, который при помощи пружины запирается иглой. Когда от блока управления подается на обмотку электромагнита форсунки импульс, игла поднимается, открывая сопло распылителя. Через него смесь подается во впускную трубу мотора. Форсунки требуют постоянного контроля. Малейшее их засорение может негативно сказаться на работе двигателя.

Также важной частью этого двигателя является нейтрализатор, который преобразует вредные компоненты отработанных газов.

Система подачи топлива

Узел включает в себя:

Рассмотрим, как работает бензонасос на инжекторе. Насос находится в топливном баке и подает бензин на рампу под давлением 3,3–3,5 Мпа, что обеспечивает качественный распыл горючего по цилиндрам. Если обороты мотора увеличиваются, заметно возрастает и аппетит, то есть для сохранения давления, в рампу нужно поставлять больше бензина. Поэтому бензонасос по оповещению контроллера начинает ускорять вращения. Вовремя, прохода бензина к топливной рампе, лишнее убирается регулятором давления и спускается назад в бензобак, поддерживая тем самым постоянное давление в рампе.

Топливный фильтр находится под капотом кузова за топливным баком, он вмонтирован между электробензонасосом и топливной рампой в подающую магистраль. Его конструкция не разбирается, она являет собой металлический корпус с бумажной фильтрующей установкой. Есть прямой и обратный топливопровод. Первый нужен для топлива, идущего из модуля насоса в рампу. Второй возвращает излишки горючего после регулятора назад в бензобак. Рампа – полая планка, соединённая с форсунками, регулятором давления и штуцером контроля давления в системе. Установленный на ней регулятор контролирует давление внутри ее и во впускной трубе. Его конструкция содержит мембранный клапан с диафрагмой и пружину, поджатую к седлу.

Как работает система впрыска топлива?

Как работает система впрыска топлива?
 
C годами, системы подачи топлива, которые используются в современных автомобилях, претерпели значительные изменения для того, чтобы соответствовать стандартам топливной и эмиссионной эффективности. Subaru Justy 1990 г. была последним автомобилем с карбюратором, проданным на территории США, все последующие модельные ряды Justy имели систему впрыска топлива. Однако системы впрыска топлива существовали с 1950-х, а системы электронного впрыска топлива широко использовались в европейских автомобилях с 1980-х. Сейчас все автомобили, продающиеся в США, имеют системы впрыска топлива.
 
В этой статье мы узнаем о том, как топливо попадает в цилиндр двигателя, а также, что означают такие термины, как «впрыск топлива во впускной тракт» и «впрыск топлива в корпусе дроссельных заслонок».
 
Отказ от карбюраторов
 
В течение долгого времени, карбюратор был устройством подачи топлива в двигатели внутреннего сгорания. Он до сих пор используется в таких устройствах, как газонокосилки и бензопилы. Однако с развитием автомобилей, конструкция карбюраторов становилась все сложнее в попытке соответствовать всем техническим требованиям. Например, для того, чтобы справиться с некоторыми задачами, карбюраторы имели пять различных узлов:
 
Главная дозирующая система — Обеспечивает подачу топлива, достаточного при движении автомобиля со средними скоростями
Система холостого хода — Обеспечивает подачу топлива, необходимого для работы двигателя на низких оборотах
Ускорительный насос — Обеспечивает впрыск дополнительного топлива при нажатии на педаль газа для предотвращения остановки двигателя и перебоев в его работе при разгоне автомобиля
Система обогащения смеси — Обеспечивает подачу дополнительного топлива при движении автомобиля в гору или использовании прицепа
Воздушная заслонка — Обеспечивает подачу дополнительного топлива для запуска холодного двигателя
 
Для соответствия ужесточающимся требованиям к качеству выхлопных газов, стали применять каталитический конвертер. Для эффективной работы каталитического конвертера необходим тщательный контроль состава топливно-воздушной смеси. Кислородные датчики отслеживают количество кислорода в выхлопе, и блок управления двигателем (ECU) использует данную информацию для корректировки состава топливно-воздушной смеси в реальном времени. Это называется регулирование с обратной связью — данный метод невозможно было применять при использовании карбюраторов. Время карбюраторов с электронным управлением было недолгим, после чего стали использоваться системы впрыска топлива, однако устройство электронных карбюраторов было намного сложнее механических.
 
Вначале, карбюраторы заменили на систему впрыска топлива в корпусе дроссельных заслонок (также известная как система одноточечного или центрального впрыска топлива), которая объединяла в себе клапаны инжектора с электрическим управлением и дроссельную заслонку. Такие системы стали простым решением для замены карбюраторов, при этом производителям автомобилей не пришлось значительно изменять конструкции двигателей.
 
Постепенно, с разработкой новых двигателей, система впрыска топлива в корпусе дроссельных заслонок была заменена на систему впрыска топлива во впускной тракт (также известную как точечный, многоточечный или последовательный  впрыск топлива). В этих системах для каждого цилиндра установлен свой инжектор, обычно расположенный таким образом, чтобы впрыск происходил непосредственно во впускной клапан. Такие системы обеспечивают более точный замер расхода топлива и являются более чувствительными.
 
Когда Вы нажимаете на педаль газа
 
Педаль газа Вашего автомобиля соединяется с дроссельной заслонкой — клапаном, который регулирует количество воздуха, поступающего в двигатель. Таким образом, педаль газа — это педаль подачи воздуха.

Когда Вы нажимаете на педаль газа, дроссельная заслонка открывается больше, подавая больше воздуха. Блок управления двигателем (ECU, компьютер, контролирующий все электронные компоненты двигателя) «видит», что дроссельная заслонка открылась, и увеличивает подачу топлива в связи с увеличением подачи воздуха. Необходимо увеличивать подачу топлива при открытии дроссельной заслонки; в противном случае, при нажатии на педаль газа может произойти задержка, т.к. воздух поступает в цилиндры без топлива.
 
Датчики отслеживают массу воздуха, поступающую в двигатель, а также количество кислорода в выхлопе. Блок управления двигателем использует данную информацию для точной регулировки подачи топлива, чтобы обеспечить необходимый состав топливно-воздушной смеси.
 
Инжектор
 
При подаче питания на инжектор, электромагнит перемещает плунжер, который открывает клапан, который распыляет топливо под давлением через небольшую форсунку. Форсунка предназначена для распыления топлива — чем мельче распыление, тем легче сгорает топливо.
 

Срабатывание инжектора
 
Количество топлива, подаваемого на двигатель, определяется временем, в течение которого форсунка остается открытой. Это называется длительность импульса и контролируется блоком управления двигателем.
Инжекторы устанавливаются на впускном коллекторе для распыления топлива непосредственно во впускные клапаны. Труба, которая называется топливная рампа, осуществляет подачу топлива на все инжекторы.
Для обеспечения подачи необходимого количества топлива, блок управления двигателем оснащен множеством датчиков. Давайте рассмотрим некоторые из них.

Датчики двигателя
 
Для обеспечения подачи необходимого количества топлива для всех условий езды, блок управления двигателем (ECU) оснащен множеством датчиков. Ниже представлены некоторые из них:
 
·        Датчик массового расхода воздуха — Передает на блок управления двигателем массу воздуха, поступающего в двигатель
·        Датчик(и) кислорода — Отслеживает количество кислорода в выхлопе для того, чтобы блок управления определил, насколько богатой или бедной является топливная смесь, и произвел необходимые корректировки
·        Датчик положения дроссельной заслонки — Отслеживает положение дроссельной заслонки (которое определяет количество воздуха, поступающего в двигатель) для того, чтобы блок управления произвел корректировку, понижая или повышая количество поступающего топлива
·        Датчик температуры охлаждающей жидкости — Позволяет блоку управления определить, что двигатель разогрелся до нужной рабочей температуры
·        Датчик напряжения — Отслеживает напряжение бортовой сети для того, чтобы блок управления мог увеличить скорость холостого хода при падении напряжения (что является показателем высокой электрической нагрузки)
·        Коллекторный датчик абсолютного давления — Отслеживает давления воздуха во впускном коллекторе
·        Количество поступающего в двигатель воздуха является хорошим показателем производимой мощности; чем больше воздуха поступает в двигатель, тем ниже давление в коллекторе, эти данные используются для определения производимой мощности.
·        Датчик скорости вращения коленчатого вала — Отслеживает число оборотов двигателя, что является одним из показателей для расчета длительности импульса
 
Существует два основных типа контроля многоточечных систем: Все инжекторы могут срабатывать одновременно, либо каждый срабатывает отдельно перед открытием соответствующего впускного клапана цилиндра (такой тип называется последовательный многоточечный впрыск топлива).
 
Преимущество последовательного впрыска топлива заключается в том, что если при езде происходят резкие изменения, то система более быстро реагирует на них, т.к. для изменения необходимо дождаться лишь пока не откроется следующий впускной клапан, вместо того, чтобы дожидаться начала следующего оборота двигателя.

Управление двигателем и Модули увеличения мощности
 
Алгоритмы, контролирующие двигатель, являются довольно сложными. Программное обеспечение должно позволять автомобилю соответствовать требованиям по выхлопу на каждые 100.000 км, требованиям Управления по охране окружающей среды, а также препятствовать раннему износу двигателя. Помимо этого, существует множество требований, которым необходимо соответствовать.
 
Блок управления двигателем использует формулу и большое количество поисковых таблиц для определения длительности импульса для заданных условий работы. Формула представляет собой ряд показателей, умноженных друг на друга. Большая часть показателей берется из поисковых таблиц. Давайте рассмотрим упрощенную формулу вычисления длительности импульса инжектора. В данном примере уравнение будет содержать всего три показателя, в то время как система управления может использовать несколько сотен или даже больше.
 
Длительность импульса = (Начальная длительность импульса) х (Показатель А) х (Показатель В)
 
Для вычисления длительности импульса, блок управления двигателем в первую очередь определяет длительность опорного импульса в поисковой таблице. Начальная длительность импульса представляет собой функцию частоты вращения двигателя (об/мин) и нагрузки (которая вычисляется по абсолютному давлению во впускном коллекторе). Допустим, что частота вращения двигателя составляет 2.000 об/мин при нагрузке 4. Нужное значение мы найдем на пересечении 2.000 и 4, что составляет 8 мс.
 об/минНагрузка
12345
1.00012345
2.000246810
3.0003691215
4.00048121620
 
В следующих примерах, A и B являются показателями, которые поступают с датчиков. Предположим, что A — это температура охлаждающей жидкости, а B — это уровень кислорода. Если температура охлаждающей жидкости равна 100, а уровень кислорода равен 3, то, исходя из данных таблицы, мы получаем, что Показатель А = 0,8, а Показатель В = 1,0.
 AПоказатель А
BПоказатель B
01,2
01,0
251,1
11,0
501,0
21,0
750,9
31,0
1000,8
40,75
 
Итак, теперь мы знаем, что начальная длительность импульса является функцией нагрузки и частоты вращения, и что длительность импульса = (начальная длительность импульса) x (Показатель A) x (Показатель B), общая длительность импульса в нашем примере равна:
 
8 x 0,8 x 1,0 = 6,4 мс
 
Исходя из этого примера, Вы теперь понимаете, как система управления совершает корректировки. Если показатель В — это уровень кислорода в выхлопе, в таблице указано, что значение показателя В соответствует (согласно данным конструкторов двигателя) повешенному содержанию кислорода в выхлопе; при этом блок управления двигателем сокращает подачу топлива.
 
Настоящие системы управления используют более 100 показателей, для каждого из которых имеется соответствующая таблица. Некоторые показатели меняются со временем с учетом поправки на изменения эффективности работы некоторых компонентов двигателя, например, каталитического конвертера. И, в зависимости от частоты вращения двигателя, блок управления двигателем выполняет данные вычисления более 100 раз в секунду.
 
Модули увеличения мощности
 
Далее логично будет перейти к модулям увеличения мощности. Теперь, когда мы немного разобрались в том, как работают алгоритмы управления, мы можем понять, что же делают производители модулей увеличения мощности для повышения мощности двигателя.
 
Модули увеличения мощности изготавливаются компаниями, работающими на послегарантийном рынке, и используются для повышения мощности двигателя. В блоке управления двигателем находится модуль, в котором хранятся все поисковые таблицы; модуль увеличения мощности заменяет его. Таблицы в модуле увеличения мощности содержат данные, которые позволяют увеличить подачу топлива в определенных условиях езды. Например, может подаваться больше топлива при полном дросселе на любых оборотах двигателя. Также может быть изменена установка момента зажигания (для этого также существуют таблицы). В связи с тем, что производители модулей увеличения мощности, в отличие от производителей автомобилей, не связаны такими обязательствами, как надежность, пробег и контроль выхлопа, они могут использовать более высокие значения в поисковых таблицах.
 
Для получения большей информации по системам впрыска топлива, рекомендуем ознакомиться с ссылками на следующей странице.

Источник:  https://auto.howstuffworks.com/fuel-injection6.htm
 

 

схемы подачи питания бензиновых и дизельных двигателей автомобиля, а также устройство и принцип работы, что такое обратка

Топливная система – важнейшая часть автомобиля, которая служит для подачи топлива из бака в камеру сгорания двигателя. Она состоит из множества элементов, предназначенных для транспортировки, фильтрации, учета, подготовки и отвода топлива. В статье подробнее рассмотрим топливные системы бензиновых и дизельных двигателей, а также узнаем, что такое линия возврата топлива (“обратка”) и зачем она нужна.

Состав и функции системы подачи топлива

Главная функция любой топливной системы – это подача необходимого количества топлива из бака в камеру сгорания в определенный момент времени. Функционально она разделяется на две основных системы:

  • транспортировка топлива, его фильтрация и создание давления в системе – выполняется механическими и гидравлическими устройствами;
  • расчет количества и момента впрыска топлива, а также распределение его по цилиндрам – осуществляется электронными устройствами.
фото 1фото 1Топливная система автомобиля

В состав топливной системы входят следующие элементы:

  • Бак – герметичная емкость для хранения топлива.
  • Трубопроводы (прямой и обратный) – трубки и гибкие шланги, по которым осуществляется транспортировка топлива.
  • Фильтры (грубой и тонкой очистки) – выполняют очистку от механических загрязнений.
  • Регулятор давления – необходим для обеспечения заданного уровня давления.
  • Насос – как правило, погружной, приводимый в движение электродвигателем.
  • ТНВД – для систем непосредственного впрыска (дизельных двигателей).
  • Топливные форсунки.

Виды питания бензиновых двигателей

В зависимости от типа бензинового двигателя, различают топливные системы:

  • карбюраторные;
  • инжекторные.

Они имеют отличия в конструкции и рабочих параметрах.

Карбюраторные

Работа карбюраторной системы осуществляется по следующему принципу:

  1. Насос всасывает топливо из бака. При этом он обеспечивает невысокое давление, достаточное лишь для подачи топлива.
  2. Двигаясь по трубопроводу, топливо проходит фильтрацию.
  3. В специальной камере (карбюраторе) горючее смешивается с воздухом.
  4. Готовая смесь подается напрямую в цилиндры двигателя, где она сгорает.

Инжекторные

Топливная система инжекторного двигателя отличается тем, что имеет систему впрыска, принудительно нагнетающую топливо в камеру сгорания. Какое давление в топливной системе инжекторного двигателя создает насос зависит от типа впрыска:

  • С индивидуальными форсунками для каждого цилиндра (распределенный впрыск). Создаваемое насосом давление в топливной рампе составляет от 2,5 бар до 4 бар.
  • С одной форсункой (моновпрыск), подающей топливо для всех цилиндров двигателя. Простая схема, которая в современном автомобилестроении практически не исполь

Элементы управления двигателем и чипы производительности — Как работают системы впрыска топлива

Алгоритмы управления двигателем достаточно сложные. Программное обеспечение должно позволять автомобилю соответствовать требованиям по выбросам на 100 000 миль, соответствовать требованиям EPA по экономии топлива и защищать двигатели от неправильного использования. И есть еще десятки других требований.

Блок управления двигателем использует формулу и большое количество справочных таблиц для определения ширины импульса для заданных условий эксплуатации.Уравнение будет представлять собой серию множества факторов, умноженных друг на друга. Многие из этих факторов будут взяты из справочных таблиц. Мы рассмотрим упрощенный расчет длительности импульса топливной форсунки . В этом примере в нашем уравнении будет только три фактора, тогда как в реальной системе управления их может быть сто или больше.

Ширина импульса = (основная ширина импульса) x (коэффициент A) x (коэффициент B)


Для расчета ширины импульса ЭБУ сначала ищет базовую ширину импульса в справочной таблице.Базовая длительность импульса является функцией оборотов двигателя (об / мин) и нагрузки (которая может быть рассчитана по абсолютному давлению в коллекторе). Допустим, частота вращения двигателя составляет 2000 об / мин, а нагрузка равна 4. Мы находим число на пересечении 2000 и 4, что составляет 8 миллисекунд.

об / мин Нагрузка
1 2 3 4 5
1 000 1 2 3 4 5
2 000 2 4 6 8 10
3 000 3 6 9 12 15
4 000 4 8 12 16 20


В следующих примерах A и B — это параметры, поступающие от датчиков.Допустим, A — температура охлаждающей жидкости, а B — уровень кислорода. Если температура охлаждающей жидкости равна 100, а уровень кислорода равен 3, справочные таблицы говорят нам, что коэффициент A = 0,8 и коэффициент B = 1,0.

А Фактор A
В Фактор B
0 1.2
0 1.0
25 1.1
1 1,0
50 1,0
2 1,0
75 0,9
3 1,0
100 0.8
4 0,75


Итак, поскольку мы знаем, что ширина основного импульса является функцией нагрузки и оборотов в минуту, и что ширина импульса = (ширина основного импульса) x (коэффициент A) x (коэффициент B) , общая ширина импульса в нашем примере равно:

8 x 0,8 x 1,0 = 6,4 миллисекунды


Из этого примера вы можете увидеть, как система управления выполняет настройки. Если параметр B представляет собой уровень кислорода в выхлопе, справочная таблица для B — это точка, в которой (по мнению разработчиков двигателей) слишком много кислорода в выхлопе; и, соответственно, ECU сокращает расход топлива.

Реальные системы управления могут иметь более 100 параметров, каждый со своей таблицей поиска. Некоторые параметры даже меняются со временем, чтобы компенсировать изменения в характеристиках компонентов двигателя, таких как каталитический нейтрализатор. И, в зависимости от частоты вращения двигателя, ЭБУ, возможно, придется выполнять эти вычисления более ста раз в секунду.

Performance Chips
Это подводит нас к обсуждению высокопроизводительных микросхем. Теперь, когда мы немного понимаем, как работают алгоритмы управления в ECU, мы можем понять, что делают производители микросхем производительности, чтобы получить больше мощности от двигателя.

Чипы Performance производятся компаниями вторичного рынка и используются для увеличения мощности двигателя. В ЭБУ есть микросхема, которая содержит все таблицы поиска; чип производительности заменяет этот чип. Таблицы в чипе производительности будут содержать значения, которые приводят к увеличению расхода топлива в определенных условиях движения. Например, они могут подавать больше топлива при полном открытии дроссельной заслонки на каждой скорости двигателя. Они также могут изменить время зажигания (для этого тоже есть справочные таблицы). Поскольку производители микросхем производительности не так озабочены такими проблемами, как надежность, пробег и контроль выбросов, как производители автомобилей, они используют более агрессивные настройки в топливных картах своих микросхем производительности.

Для получения дополнительной информации о системах впрыска топлива и других автомобильных темах перейдите по ссылкам на следующей странице.

Связанные статьи HowStuffWorks

Другие отличные ссылки
.

КАК РАБОТАЕТ ЭЛЕКТРОННЫЙ ВПРЫСК ТОПЛИВА

Электронный впрыск топлива (EFI) пришел на смену карбюраторам еще в середине 1980-х годов как предпочтительный метод подачи воздуха и топлива в двигатели. Основное отличие состоит в том, что карбюратор использует вакуум на впуске и перепад давления в трубке Вентури (узкая часть горловины карбюратора) для перекачивания топлива из топливного бака карбюратора в двигатель, тогда как впрыск топлива использует давление для распыления топлива непосредственно в двигатель.

В карбюраторе воздух и топливо смешиваются вместе, поскольку воздух протягивается двигателем через карбюратор.Затем воздушно-топливная смесь проходит через впускной коллектор к цилиндрам. Одним из недостатков этого подхода является то, что впускной коллектор является влажным (содержит капли жидкого топлива), поэтому топливо может образовывать лужу в зоне нагнетания коллектора при первом запуске холодного двигателя. Изгибы и повороты впускных направляющих также могут вызвать разделение смеси воздуха и топлива, как если бы она текла в цилиндры, что приводит к неравномерному распределению топливной смеси между цилиндрами. Центральные цилиндры обычно работают немного богаче, чем концевые цилиндры, что затрудняет настройку для максимальной экономии топлива, производительности и выбросов с карбюратором.

ВПРЫСК ДРОССЕЛЬНОЙ ЗАСЛОНКИ

При системе впрыска в корпус дроссельной заслонки (TBI) одна или две форсунки, установленные в корпусе дроссельной заслонки, распыляют топливо во впускной коллектор. Давление топлива создается электрическим топливным насосом (обычно установленным в топливном баке или рядом с ним), а давление регулируется регулятором, установленным на корпусе дроссельной заслонки. Топливо впрыскивается в двигатель, когда компьютер двигателя подает питание на форсунку (форсунки), что происходит скорее в виде быстрой серии коротких всплесков, чем непрерывного потока.Это вызывает жужжание форсунок при работающем двигателе.

Из-за этой настройки те же проблемы с распределением топлива, которые влияют на карбюраторы, также влияют на системы TBI. Однако системы TBI имеют лучшие характеристики холодного запуска, чем карбюратор, потому что они обеспечивают лучшее распыление и не имеют проблемного механизма дросселирования. Система TBI также упрощает регулирование топливной смеси электронной системе управления двигателем, чем карбюратор с электронной обратной связью.Системы впрыска дроссельной заслонки использовались недолго в течение 1980-х годов, когда производители автомобилей в США перешли с карбюраторов на впрыск топлива, чтобы соответствовать требованиям по выбросам. К концу 1980-х годов большинство систем TBI были заменены системами впрыска топлива с многоточечным впрыском (MPI).

ВПРЫСК МНОГОПОРТНОГО ТОПЛИВА

В системах многопортового впрыска для каждого цилиндра предусмотрена отдельная топливная форсунка. Преимущество этого подхода в том, что топливо впрыскивается непосредственно во впускной канал головки блока цилиндров.Поскольку через впускной коллектор проходит только воздух, впускной коллектор остается сухим, и не возникает проблем с лужами топлива при холодном двигателе или разделением топлива, вызывающим неравномерность топливных смесей в центральном и крайнем цилиндрах. Это позволяет более равномерно распределить топливную смесь во всех цилиндрах для лучшей экономии топлива, выбросов и производительности.

Некоторые ранние серийные системы многоточечного впрыска топлива были чисто механическими и датировались 1950-ми годами (например, Corvette 1957 года с системой впрыска топлива Rochester, а также системы Bosch D-Jetronic и K-Jetronic с их механическими распределителями топлива и инжекторами).Более поздние системы впрыска топлива, такие как системы Bosch L-Jetronic конца 1970-х годов, заменили механические форсунки электронными. Сегодня все производственные системы EFI полностью электронные с компьютерным управлением и электронными инжекторами.

Большинство систем EFI, которые предлагались в конце 1980-х и начале 1990-х годов, запускают все форсунки одновременно, обычно один раз за каждый оборот коленчатого вала. Более сложные системы последовательного впрыска топлива (SFI), появившиеся позже, запускают каждую форсунку отдельно, как правило, при открытии впускного клапана.Это позволяет гораздо более точно контролировать расход топлива для лучшей экономии топлива, производительности и выбросов.

ВПРЫСК ПРЯМОГО ТОПЛИВА БЕНЗИНА

В 2000-х годах некоторые производители автомобилей начали предлагать новый тип системы впрыска топлива под названием Gasoline Direct Injection (GDI). При такой настройке для каждого цилиндра по-прежнему используется отдельный инжектор, но инжекторы перемещаются на двигателе, чтобы распылять топливо непосредственно в камеру сгорания, а не во впускной канал. Это похоже на дизельный двигатель, который распыляет топливо прямо в цилиндр.Преимущество этого подхода — значительное улучшение (на 15–25 процентов!) Экономии топлива и мощности. Однако для этого требуются специальные топливные форсунки высокого давления и гораздо более высокое рабочее давление. Некоторые современные примеры прямого впрыска топлива включают двигатели VW TDI, двигатели Mazda с прямым впрыском, двигатели General Motors EcoTech и двигатели Ford EcoBoost.


ТОПЛИВНЫЙ ИНЖЕКТОР ИМПУЛЬС

Относительное богатство или обедненность топливной смеси в двигателе с впрыском топлива определяется изменением длительности импульсов форсунки (называемой шириной импульса).Чем больше длительность импульса, тем больше объем подаваемого топлива и тем богаче смесь.

Время и продолжительность работы форсунки контролируются компьютером двигателя. Компьютер использует данные различных датчиков двигателя, чтобы регулировать дозирование топлива и изменять соотношение воздух / топливо в ответ на изменение условий эксплуатации. Первичным датчиком контроля топливной смеси является кислородный датчик. Датчик O2 генерирует сигнал RICH или LEAN, который компьютер двигателя использует для регулировки топливной смеси.Для получения дополнительной информации об управлении подачей топлива с обратной связью и корректировках корректировки топливоподачи см. Что такое корректировка расхода топлива?

Компьютер откалиброван с помощью программы подачи топлива, которую лучше всего описать как трехмерную карту. Программа указывает компьютеру, как долго форсунка будет пульсировать при изменении частоты вращения двигателя и нагрузки. Во время запуска, прогрева, разгона и увеличения нагрузки двигателя карта обычно требует более богатой топливной смеси. Когда двигатель движется при небольшой нагрузке, карта позволяет использовать более бедную топливную смесь для повышения экономии топлива.А когда автомобиль замедляется и двигатель не нагружен, карта может позволить компьютеру на мгновение полностью выключить форсунки.

Программирование, управляющее системой EFI, содержится на микросхеме PROM (Program Read Only Memory) внутри компьютера двигателя. Замена микросхемы PROM может изменить калибровку системы EFI. Иногда это необходимо для обновления заводского программирования или для устранения проблемы с управляемостью или выбросами. Микросхему ППЗУ на некоторых автомобилях также можно заменить микросхемой для повышения производительности послепродажного обслуживания, чтобы улучшить работу двигателя.

На многих автомобилях 1996 года и новее программирование осуществляется на микросхеме EEPROM (электронно удаляемое запоминающее устройство для чтения программ) в компьютере. Это позволяет обновлять или изменять программу путем перепрошивки компьютера. Новое программирование загружается в компьютер через диагностический разъем OBD II с помощью диагностического прибора или инструмента перепрограммирования J2534.

ВХОДЫ ДАТЧИКА ТОПЛИВНОГО ВПРЫСКА

Электронный впрыск топлива требует ввода данных от различных датчиков двигателя, чтобы компьютер мог определять частоту вращения двигателя, нагрузку и рабочие условия.Это позволяет компьютеру регулировать топливную смесь по мере необходимости для оптимальной работы двигателя.

Существует два основных типа систем EFI: системы скорости-плотности и системы массового расхода воздуха. Системы измерения плотности скорости, такие как те, что используются во многих двигателях Chrysler и некоторых двигателях GM, на самом деле не измеряют поток воздуха в двигатель, а оценивают поток воздуха на основе входных сигналов от датчика положения дроссельной заслонки (TPS), датчика абсолютного давления в коллекторе (MAP) и оборотов двигателя. Преимущество этого подхода заключается в том, что для двигателя не требуется дорогостоящий датчик расхода воздуха, и на смесь воздуха и топлива меньше влияют небольшие утечки воздуха во впускном коллекторе, вакуумной системе или корпусе дроссельной заслонки.


Датчик массового расхода воздуха Ford также включает внутри датчик температуры воздуха на впуске (IAT).

В системах массового расхода воздуха некоторые типы датчиков воздушного потока используются для прямого измерения расхода воздуха, поступающего в двигатель. Это может быть датчик воздушного потока с механической заслонкой, датчик воздушного потока с нагревательной проволокой или вихревой датчик воздушного потока. Компьютер также использует входные данные от всех других своих датчиков, но полагается в первую очередь на датчик воздушного потока для управления топливными форсунками.

Система EFI обычно работает без сигнала от датчика MAP, но она будет работать плохо, потому что компьютер должен полагаться на входы других датчиков для оценки воздушного потока.Распространенная проблема с датчиками массового расхода воздуха скопление грязи или лака на нагретом проводе внутри датчика. Очистка провода массового расхода воздуха внутри датчика с помощью очистителя для электроники часто восстанавливает нормальную работу и устраняет бедную смесь, вызванную загрязнением датчика воздушного потока.

В системах обоих типов (скорость-плотность и массовый расход воздуха) входные данные от подогреваемого кислородного датчика (HO2) также являются ключевыми для поддержания оптимального соотношения воздух / топливо. Датчик кислорода (или датчик воздуха / топлива на многих новых автомобилях) установлен в выпускном коллекторе и контролирует уровень несгоревшего кислорода в выхлопных газах как индикатор относительного богатства или бедности топливной смеси.На двигателях V6 и V8 будет отдельный датчик кислорода для каждого ряда цилиндров, а на некоторых рядных шестицилиндровых двигателях (например, BMW) могут быть отдельные датчики кислорода для первых трех цилиндров и последних трех цилиндров. Сигнал обратной связи от кислородного датчика или датчика воздуха / топлива используется компьютером двигателя для постоянной точной настройки топливной смеси для достижения оптимальной экономии топлива и выбросов.

Когда датчик кислорода сообщает компьютеру, что двигатель работает на обедненной смеси (более высокий уровень несгоревшего кислорода в выхлопных газах), компьютер компенсирует это за счет обогащения топливной смеси (увеличения ширины импульса форсунок).Если двигатель работает на богатой смеси (меньше кислорода в выхлопе), компьютер сокращает ширину импульса форсунок для обеднения топливной смеси.

Ввод положения дроссельной заслонки обеспечивается датчиком положения дроссельной заслонки (TPS). Он расположен сбоку на корпусе дроссельной заслонки и использует переменный резистор, который изменяет сопротивление при открытии и закрытии дроссельной заслонки.

Нагрузка двигателя измеряется датчиком абсолютного давления в коллекторе (MAP). Он может быть установлен на впускном коллекторе или прикреплен к впускному коллектору с помощью вакуумного шланга.

Также необходимо контролировать температуру воздуха, поступающего в двигатель, чтобы компенсировать возникающие изменения плотности воздуха (более холодный воздух более плотный, чем горячий). Это контролируется датчиком температуры воздуха на входе (IAT) или датчиком температуры воздуха в коллекторе (MAT), который может быть встроен в датчик воздушного потока или установлен отдельно на впускном коллекторе.

Температура охлаждающей жидкости контролируется датчиком температуры охлаждающей жидкости (CTS). Это сообщает компьютеру, когда двигатель холодный, а когда он имеет нормальную рабочую температуру.Компьютер должен знать температуру, потому что холодный двигатель требует более богатой топливной смеси при первом запуске. Когда охлаждающая жидкость достигает определенной температуры, двигатель переходит в режим замкнутого цикла, что означает, что он начинает использовать входные сигналы от кислородных датчиков для точной настройки топливной смеси. Когда он работает в разомкнутом контуре (в холодном состоянии или когда нет сигнала от датчика охлаждающей жидкости), топливная смесь фиксирована и не изменяется.

Неправильные входные сигналы от любого из датчиков двигателя могут вызвать проблемы с управляемостью, выбросами или производительностью.Многие проблемы с датчиками приводят к установке диагностического кода неисправности (DTC) и включению контрольной лампы двигателя. Считывание кода (ов) с помощью диагностического прибора поможет вам диагностировать проблему.


Корпус дроссельной заслонки EFI.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ХОЛОСТОГО ХОДА ТОПЛИВА ВПРЫСКА

Обороты холостого хода двигателей с впрыском топлива контролируются компьютером через перепускной контур холостого хода на корпусе дроссельной заслонки. Небольшой электродвигатель или соленоид используется для открытия и закрытия байпасного отверстия.Чем больше отверстие, тем больший объем воздуха может пройти в обход дроссельных заслонок и тем выше скорость холостого хода.

На новых автомобилях с электронным управлением дроссельной заслонкой компьютер также управляет открытием дроссельной заслонки, когда водитель нажимает на педаль газа. Датчики положения в педали газа сигнализируют компьютеру, насколько далеко открыть дроссельную заслонку.

Проблемы на холостом ходу в системах EFI могут быть вызваны отложениями лака и грязи в цепи управления холостым ходом корпуса дроссельной заслонки.Очистка корпуса дроссельной заслонки с помощью Очиститель корпуса дроссельной заслонки часто может решить проблемы на холостом ходу (следуйте инструкциям на изделии). Проблемы на холостом ходу также могут быть вызваны утечками воздуха между датчик расхода воздуха и дроссельная заслонка, корпус дроссельной заслонки и впускной коллектор, а также впускной коллектор и головка (и) цилиндров, или в системах PCV или EGR, или в вакуумных шлангах.


В большинстве систем EFI напряжение подается непосредственно на форсунки, и PCM подает питание на форсунку, заземляя цепь.

ИНЖЕКТОРЫ

Топливная форсунка — это не что иное, как подпружиненный электромагнитный игольчатый клапан. При подаче питания от компьютера соленоид открывает клапан. Это позволяет топливу брызгать из форсунки в двигатель. Когда компьютер отключает цепь питания форсунки, клапан внутри форсунки закрывается, и подача топлива прекращается.

Общее количество поданного топлива регулируется путем очень быстрого включения и выключения напряжения форсунки.Чем больше длительность импульса, тем больше объем подаваемого топлива и тем богаче топливная смесь. Уменьшение длительности импульса сигнала форсунки приводит к уменьшению количества подаваемого топлива и вымыванию смеси.

Грязные топливные форсунки — частая проблема. Накопление отложений топливного лака внутри наконечника форсунки форсунки может ограничить подачу топлива и помешать созданию хорошей формы распыления. Это может привести к обеднению топлива и пропускам зажигания.Очистка форсунок очистителем для впрыска топлива или снятие форсунок и их очистка на машине для очистки топливных форсунок обычно может восстановить нормальную работу. Использование бензина высшего уровня, содержащего достаточное количество очистителя форсунок, также может предотвратить образование отложений лака.


Регулятор давления топлива обычно устанавливается на топливной рампе, которая питает форсунки.

КОНТРОЛЬ ДАВЛЕНИЯ ТОПЛИВА

Еще один важный фактор, который помогает определить, сколько топлива подается через форсунку в импульсном режиме, и это давление топлива за ней.Чем выше давление за форсункой, тем больший объем топлива вылетит из форсунки при ее открытии.

Давление топлива создается электрическим топливным насосом высокого давления, который обычно устанавливается внутри или рядом с топливным баком. Давление на выходе насоса может находиться в диапазоне от 8 до 80 фунтов. в зависимости от приложения. Насос обычно имеет напорный клапан для сброса избыточного давления и обратный клапан для поддержания давления в системе при выключенном зажигании.

В многопортовой системе EFI перепад давления между топливом за форсунками и разрежением или давлением во впускном коллекторе является постоянно изменяющейся переменной.При небольшой нагрузке или на холостом ходу во впускном коллекторе существует относительно высокий вакуум. Это означает, что для распыления определенного объема топлива через форсунку требуется меньшее давление топлива. При большой нагрузке вакуум в двигателе падает почти до нуля. В этих условиях требуется большее давление для подачи того же количества топлива через форсунку. А в двигателях с турбонаддувом разрежение в коллекторе может составлять от 8 до 14 фунтов. положительного давления, когда в игру вступает турбо наддув. Требуется еще большее давление топлива, чтобы пропустить такое же количество топлива через форсунку.

В многопортовой системе EFI должно быть предусмотрено средство регулирования давления топлива в соответствии с вакуумом двигателя, чтобы поддерживать одинаковый относительный перепад давления между топливной системой и впускным коллектором. Это делает регулятор давления топлива. Регулятор установлен на топливной рампе, питающей форсунки. В безвозвратных системах EFI регулятор является частью топливного насоса в топливном баке.

Регулятор давления топлива имеет простую подпружиненную вакуумную диафрагму с вакуумным подключением к впускному коллектору.Регулятор снижает давление топлива при небольшой нагрузке и увеличивает его при большой нагрузке или режиме наддува. Избыточное давление топлива отводится через перепускной канал обратно в топливный бак для поддержания требуемого перепада давления. Большинство систем откалиброваны для поддержания перепада давления от 40 до 55 фунтов на квадратный дюйм.

В более старых системах TBI регулятор выполняет более простую работу, поскольку форсунки установлены над дроссельными заслонками. Поскольку вакуум / наддув двигателя не влияет на подачу топлива из форсунки в системе TBI, регулятор должен только поддерживать равномерное давление.В системах TBI General Motors регулятор давления откалиброван для поддержания примерно 10 фунтов на квадратный дюйм в топливной системе, но большинство других работает около 40 фунтов на квадратный дюйм.

Низкое давление топлива приведет к ухудшению характеристик двигателя, возможным пропускам зажигания и может помешать запуску двигателя. Низкое давление топлива может быть вызвано слабым топливным насосом (изношенным насосом или низким напряжением в насосе, из-за которого он работал медленно), ограничениями в топливной магистрали, засоренным топливным фильтром или негерметичным регулятором давления топлива.Для нормальной работы двигателя давление топлива ДОЛЖНО соответствовать техническим характеристикам. Давление топлива можно проверить с помощью манометра, подключенного к сервисному клапану на топливной рампе или в топливопроводе.


Щелкните здесь, чтобы загрузить или распечатать эту статью.






fuel injection Другие статьи о впрыске топлива:

Тест самопроверки системы впрыска топлива (Загрузите или распечатайте файл PDF)

Соотношение воздух / топливо

Диагностика впрыска топлива

Проблемы с впрыском топлива

Как впрыск топлива влияет на выбросы

Впрыск топлива: диагностика системы EFI без возврата топлива

Что такое регулировка топливной системы?

Что такое прямой впрыск бензина (GDI)?

Отложения на впускных клапанах в двигателях с прямым впрыском бензина

Топливные форсунки (очистка)

Топливные форсунки (поиск неисправностей)

Диагностика топливного насоса

Советы по диагностике топливного насоса от Carter

Топливный насос (как заменить насос в баке)

Топливный насос (электрический)

Топливные фильтры

Toyota Fuel Injection

Системы впуска холодного воздуха

Датчик EFI Статьи по теме:
Определение датчиков двигателя

Датчики температуры воздуха

Датчики охлаждающей жидкости

Датчики положения коленчатого вала CKP

Общие сведения о датчиках кислорода (O2)

Расположение датчиков кислорода

Датчики воздуха с широким соотношением сторон (WRAF)

Датчики массы

MAP Датчики воздушного потока MAF

Датчики воздушного потока VAF

Датчики положения дроссельной заслонки

Общие сведения о системах управления двигателем

.

Объяснение: Карбюратор VS Впрыск топлива

Мотоциклы с впрыском топлива быстро вытесняют карбюраторные , которые до начала нового тысячелетия господствовали на насесте. Только в 1980 году система впрыска топлива использовалась в уличных мотоциклах. На сегодняшний день почти каждый мотоцикл премиум-класса оснащен системой FI . Итак, в то время как старые добрые обезьяны-смазщики все еще клянутся надежностью, простотой настройки и удобством обслуживания карбюраторов, новые гонщики считают, что впрыск топлива лучше во всех отношениях.Итак, как именно работают эти две системы? Чем они отличаются и каковы их достоинства и недостатки? Давайте разберемся!

Карбюратор

Карбюратор является самой базовой и до недавнего времени наиболее распространенной системой заправки топливом, используемой в двухколесных транспортных средствах, особенно в Индии. Чтобы объяснить основную работу карбюратора , представьте его как трубку, которая подает топливно-воздушную смесь в цилиндр с одного конца, с воздушным фильтром, прикрепленным к другому.Теперь, где-то в середине этой трубы область прохода воздуха ограничена для увеличения скорости проходящего через нее воздуха. Эта небольшая область или часть карбюраторной системы известна как Вентури . За счет увеличения скорости воздуха через узкую область создается карман низкого давления, который, в свою очередь, облегчает всасывание топлива из сопла, расположенного рядом с трубкой Вентури. Это явление соответствует принципу Бернаулли, который гласит, что скорость жидкости (или воздуха), проходящей через трубку, обратно пропорциональна создаваемому ею давлению.

Количество всасываемого в карбюратор воздуха определяется клапаном на конце трубки, соединенной с цилиндром. Этот клапан называется дроссельной заслонкой и соединен с рукояткой акселератора вашего двухколесного велосипеда и управляет потоком воздух-топливо через дроссельные заслонки, предоставляемые водителем. Когда вы выкручиваете дроссельную заслонку, дроссельная заслонка открывается, обеспечивая обильный поток воздуха через карбюратор. И наоборот, он закрыт, когда дроссельная заслонка на руле полностью откатывается назад.

Топливный жиклер, расположенный рядом с трубкой Вентури, всасывает топливо непосредственно из топливного бака через поплавковую камеру, которая представляет собой небольшой резервуар для топлива, с поплавковым клапаном, который перекрывает подачу топлива, когда она заполнена, и возобновляет ее, когда жиклер черпает из него топливо. Образовавшаяся воздушно-топливная смесь затем подается в цилиндр, где происходит сгорание.

Это очень простое объяснение того, как работает карбюратор, хотя современные карбюраторы, включая карбюраторы постоянной скорости или карбюраторы CV, обычно более сложны по конструкции.В этих карбюраторах используются такие компоненты, как диафрагма, игольчатый клапан и пилотный жиклер для управления воздушно-топливной смесью. Однако здесь важно отметить, что вся эта установка довольно проста и полностью механическая, без каких-либо электронных компонентов или датчиков.

Впрыск топлива

В отличие от карбюраторов система впрыска топлива состоит из сложного набора электроники и датчиков. В карбюраторных системах топливо забирается из бака, в то время как в системе с впрыском топлива это зависит от топливного насоса, установленного внутри бака для точного управления потоком топлива.Форсунка для впрыска топлива также проходит непосредственно внутрь камеры сгорания. Топливо под давлением очень хорошо распыляется в виде гомогенного тумана в случае систем FI, обеспечивая очень эффективное и чистое сгорание.

Подача топлива в случае FI управляется электрическим мозгом или ЭБУ, который постоянно выполняет сложные вычисления на очень высокой частоте, чтобы обеспечить наилучшую возможную топливно-воздушную смесь. Основываясь на целом ряде параметров, таких как частота вращения двигателя, положение дроссельной заслонки, температура и нагрузка двигателя и т. Д., ЭБУ дает команду инжекторам впускать только нужное количество топлива при каждом такте впуска для обеспечения наиболее эффективного сгорания.

Также прочтите: Мощность против крутящего момента — Различия объяснены, и как две величины влияют на производительность автомобиля

Теперь, хотя было доказано, что эффективность системы FI превосходит карбюратор, две системы не работают. не имеют своих явных преимуществ и недостатков. Здесь мы кратко обсудим достоинства и недостатки двух систем.

Преимущества карбюраторов

  • Карбюраторы дешевле, просты в эксплуатации и легко ремонтируются или заменяются
  • Карбюраторы позволяют пользователям настраивать их в соответствии со своими требованиями
  • Поскольку карбюраторы не встроены в двигатели, их можно обслуживать или ремонтировать. заменен, не касаясь двигателя

Недостатки карбюраторов

  • Не самые эффективные системы, устаревшая конструкция
  • Большинство карбюраторов имеют небольшую задержку, что приводит к относительно медленному отклику дроссельной заслонки
  • Некоторые компоненты, такие как диафрагма, относительно хрупкие и склонны к повреждение
  • Воздушно-топливная смесь колеблется, влияя на плавность работы двигателя

Преимущества впрыска топлива

  • Оптимизированная топливно-воздушная смесь и распыление позволяют более чистое и эффективное сгорание
  • Более резкий отклик дроссельной заслонки
  • Лучшая топливная эффективность и немного больше мощности, чем карбюраторные системы 9 0042
  • Обычно они не требуют обслуживания и не ломаются.

Недостатки впрыска топлива

  • Значительно дороже, чем карбюраторы.
  • Не подлежат ремонту с помощью простых инструментов, необходимо заменять, а это дорого.
  • Невозможно настроить, если вы не используете пользовательские карты ECU, что опять же дорого. довольно ясно, несмотря на его стоимость, вы все равно будете одним из миллионов, которые все еще верят в старый добрый карбюратор. Какие технологии вы предпочитаете и почему? Сообщите нам свое мнение в комментариях ниже.

    «Простое руководство по подготовке велосипеда к внедорожным трюкам: что для этого нужно? Руководство для начинающих профессионалов ».

    малый двигатель EFI | ЭКОТРОНЫ

    400cc to 800cc Small Engine fuel injection Kits
    От 400кк до 800кк наборы для впрыска топлива малых двигателей

    По сравнению с другими нашими комплектами Small Engine EFI, это сравнительно «большой» комплект EFI для двигателей. Он предназначен для преобразования некоторых карбюраторных двигателей объемом от 400 куб. См в 800 куб. См. Из-за большего смещения все (почти) должно быть большего размера; а именно больший топливный насос, больший топливный инжектор; Кроме того, этот 38-миллиметровый корпус дроссельной заслонки оснащен встроенным двигателем управления холостым ходом.Этот комплект облегчает задачу тем, у кого все еще есть карбюраторный двигатель в диапазоне от 400 до 800 куб. См, и который хочет преобразовать его на впрыскиваемый. Как и другие наши комплекты, этот легко установить и настроить. Главное — убедиться, что ваш карбюратор можно заменить 38-миллиметровым корпусом дроссельной заслонки. Или вам может понадобиться обработать проставку. Этот комплект имеет все функции меньших комплектов EFI, например, возможность самонастройки. В этом комплекте по умолчанию будет работать 1-цилиндровый двигатель. Для 2-цилиндровых двигателей, таких как V-образные или параллельные близнецы, требуются дополнительные модификации, во многих случаях потребуется новый коллектор или новый комплект дроссельной заслонки.свяжитесь с нами для уточнения деталей.

    Новости: Теперь у нас есть корпуса дроссельных заслонок диаметром 38 мм, , 45 мм, 50 мм, 55 мм, 60 мм и 65 мм, подходящие для двигателей различных размеров.
    Примечание: для DR650 двигатель работает лучше с немного богатым AFR в некоторых случаях, например, на холостом ходу и WOT.

    Этот комплект EFI имеет следующие характеристики:
    Электронный впрыск топлива (EFI)
    Система зажигания, управляемая ЭБУ (через CDI)
    Замкнутый контур управления с датчиком O2
    Двойные топливные карты выбираются ручным переключателем (Performance Switch: ECO vs.RICH Mode)
    Высокая топливная эффективность и низкий уровень выбросов углерода
    Отключение топлива-торможения
    Встроенная самодиагностика с помощью лампы MIL
    Настройка производительности для опытных пользователей
    Запчасти:
    1.ЭБУ (алюминиевый корпус, полная водонепроницаемость и защита от электромагнитных помех *)
    2.Жгут (включая разъемы, водонепроницаемый)
    3.Корпус дроссельной заслонки с креплением форсунки
    Корпус дроссельной заслонки 38 мм / 45 мм / 52 мм (включая датчик TPS)
    Регулятор холостого хода (IAC)
    большой топливный инжектор (190 г, 240 г / мин)
    4. Топливный насос в сборе
    большой топливный насос (расход: 45 л / ч, 120 л / ч)
    Регулятор давления топлива (3бар)
    Топливный фильтр (металлический корпус)
    топливные шланги и хомуты
    5.Датчик MAP (1,05бар)
    6. датчик температуры двигателя
    7. датчик температуры всасываемого воздуха
    8. Органы управления зажиганием — для управляемого ЭБУ опережения зажигания (опция, НЕ входит в комплект)
    9. датчик кислорода и заглушки (ВКЛЮЧЕНЫ)
    10.Кабель последовательной связи (к компьютеру)
    11. преобразователь последовательного порта в USB (в комплекте)
    12.CD — бесплатная программа для настройки (также можно загрузить)
    13.Легко обновить до турбо-версии (датчик MAP 2,5 бар и более крупные форсунки

    * EMI: Электромагнитные помехи. Без металлического корпуса ECU чувствителен к шумам EMI и может вести себя нестабильно и даже опасно. При параллельных гонках вашему ECU может мешать шум EMI, исходящий от вашего конкурента рядом с вами.

    Этот комплект может потребовать некоторой настройки, в зависимости от того, насколько особенным ваш двигатель. Настройка проста, и мы можем легко ее настроить. следуйте руководству по настройке.(через программу настройки EcoCAL).


    Внизу: Корпус дроссельной заслонки 40 мм с адаптером и креплением для форсунки

    Чтобы увидеть размеры, щелкните изображение. 40mmTB-01 40mmTB-02
    Внизу: корпус дроссельной заслонки 38 мм с креплением для форсунки

    Щелкните изображение, чтобы увидеть размеры 38mm Throttle Body 38mm Throttle Body .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *