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

Система питания двигателя (топливная система)

Главным предназначением топливной системы автомобиля являются подача топлива из бака, фильтрация, образование горючей смеси и подача ее в цилиндры. Существует несколько типов топливных систем для автомобильных двигателей. Самая распространенная в 20-ом веке была карбюраторная система подачи смеси топлива. Следующим этапом стало развитие впрыска топлива при помощи одной форсунки, так называемый моновпрыск. Применение этой системы позволило уменьшить расход топлива. В настоящее время используется третья система подачи топлива – инжекторная. В этой системе топливо под давлением подается непосредственно в впускной коллектор. Количество форсунок равно количеству цилиндров.

 

Схема топливной системы: инжекторный и карбюраторный вариант

Устройство топливной системы

Все cистемы питания двигателя похожи, отличаются только способами смесеобразования. В состав топливной системы входят следующие элементы:

1. Топливный бак, предназначен для хранения топлива и представляет собой компактную емкость с устройством забора топлива (насос) и, в некоторых случаях, элементами грубой фильтрации.
2. Топливопроводы представляют собой комплекс топливных трубок, шлангов и предназначены для транспортировки топлива к устройству смесеобразования.
3. Устройства смесеобразования (карбюратор, моновпрыск, инжектор) – это механизм в котором происходит соединение топлива и воздуха (эмульсии) для дальнейшей подачи в цилиндры в такт работы двигателя (такт впуска).
4. Блок управления работой устройства смесеобразования (инжекторные системы питания) – сложное электронное устройство для управления работой топливных форсунок, клапанов отсечки, датчиков контроля.
5. Топливный насос, обычно погружной, предназначен для закачивания топлива в топливопровод. Представляет собой электродвигатель, соединенный с жидкостным насосом, в герметичном корпусе. Смазывается непосредственно топливом и длительная эксплуатация с минимальным количеством топлива, приводит к выходу из строя двигателя. В некоторых двигателях топливный насос крепился непосредственно к двигателю и приводился в действие вращением промежуточного вала, или распредвала.
6. Дополнительные фильтры грубой и тонкой очистки. Установленные фильтрующие элементы в цепь подачи топлива.

 

Принцип работы топливной системы

Рассмотрим работу всей системы в целом. Топливо из бака всасывается насосом и по топливопроводу через фильтры очистки подается в устройство смесеобразования. В карбюраторе топливо попадает в поплавковую камеру, где потом через калиброванные жиклеры подается в камеру смесеобразования. Смешавшись с воздухом смесь через дроссельную заслонку поступает в впускной коллектор. После открытия впускного клапана подается в цилиндр. В системе моно впрыска топливо подается на форсунку, которая управляется электронным блоком. В нужное время форсунка открывается, и топливо попадает в камеру смесеобразования, где, как и в карбюраторной системе смешивается с воздухом. Дальше процесс такой же, как и в карбюраторе.

В инжекторной системе топливо подается к форсункам, которые открываются управляющими сигналами от блока управления. Форсунки соединены между собой топливопроводом, в котором всегда находится топливо. Во всех топливных системах существует обратный топливопровод, по нему сливается излишек топлива в бак.

Система питания дизельного двигателя похожа на бензиновую. Правда, впрыск топлива происходит непосредственно в камеру сгорания цилиндра, под большим давлением. Смесеобразование происходит в цилиндре. Для подачи топлива под большим давлением применяется насос высокого давления (ТНВД).

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

система питания двигателя, основные типы двс, система питания двигателя, принцип работы системы

Любой автомобиль состоит из многочисленных систем и агрегатов, в число которых входит и «сердце» авто – двигатель внутреннего сгорания. Чаще всего на автомобилях устанавливают именно ДВС, несмотря на то, что данные моторы относительно несовершенны, в частности они довольно шумные, обладают несколько меньшим ресурсом в отличите от некоторые других типов двигателей, а также оказывают негативное воздействие на окружающую среду своими выбросами.

ДВС созданы для преобразования химической энергии топлива, в качестве которой обычно выступает углеводородное топливо (оно может быть жидким или газообразным), что сгорает в рабочей зоне, в механическую работу.

Основные типы ДВС

Существует несколько основных типов ДВС. Так, есть поршневые двигатели, которые, в свою очередь, тоже подразделяются на несколько видов. У поршневых ДВС в качестве камеры сгорания используется цилиндр – именно тут тепловая энергия топлива преобразуется в механическую энергию, а она потом превращается во вращательную. Поршневые двигатели могут быть бензиновыми, дизельными, газовыми и газодизельными.

Помимо поршневых двигателей, существуют роторно-поршневые и газотурбинные ДВС. Интерес представляет ДВС с впрыском воды – это комбинированный двигатель, в котором совмещены поршневая и лопаточная машины. Ещё один вид ДВС – RCV, у которого система газораспределения реализована за счёт вращения цилиндра.

Одним из недостатков ДВС является то, что данный тип мотора способен производить высокую мощность только в узком диапазоне оборотов. Именно поэтому неотъемлемыми «атрибутами» ДВС являются трансмиссия и стартёр. Тем не менее, как уже упоминалось выше, ДВС являются одними из наиболее часто используемых двигателей.

Как правило, в автомобилях используют четырёхтактовые ДВС, получившие такое название потому, что их работу можно разделить на четыре равные по времени части.

Двигатель состоит из различных механизмов и систем, в том числе и системы питания двигателя.

Система питания двигателя

Для чего вообще нужна система питания двигателя? Она отвечает за подачу топлива из бака, фильтрацию, образование горючей смеси, а также подачу последней в цилиндры. В уже прошедшем столетии наиболее часто используемой была карбюраторная система подачи смеси топлива. Потом появилась улучшенная система питания двигателя, при которой смесь топлива подаётся впрыском с помощью одной форсунки – благодаря этому производители смогли сократить расход топлива. Однако сейчас обычно применяется инжекторная система подачи топлива, которая предусматривает подачу топлива под давлением непосредственно в впускной коллектор.

Перечисленные выше системы питания двигателя похожи – различаются же они способами смесеобразования. В целом, в топливной системе присутствует топливный бак, где хранится топливо, — это компактная ёмкость, у которой имеется устройство забора топлива, то есть насос, в редких случаях могут присутствовать и грубые элементы фильтрации.

Также в системе питания двигателя есть топливопроводы – это комплекс трубок и шлангов, которые нужны для того, чтобы переместить топливо к устройству смесеобразования. В качестве устройства смесеобразования может выступать карбюратор, моновпрыск или инжектор – данное устройство необходимо для соединения самого топлива с воздухом. У инжекторных систем питания двигателей имеется и блок управления инжектором, который представляет собой электронное устройство, назначение которого – управление работой топливных форсунок, а также датчиков контроля с клапанами отсечки.

Чтобы топливо поступило в топливопровод, необходим так называемый топливный насос (как правило, используется погружной насос). Это электродвигатель, который соединён с жидкостным насосом. Стоит отметить, что иногда топливный насос крепится к самому двигателю (по крайней мере, в более старых моделях) и приводится в действие с помощью вращения промежуточного вала.

Наконец, в систему питания двигателя могут входить дополнительные элементы как тонкой, так и грубой очистки, а устанавливаются они в цепь подачи топлива.

Принцип работы системы питания двигателя

Как именно работает система питания двигателя? Сначала в движение приходит насос – он высасывает топливо из бака и передаёт его в устройство смесеобразования по топливопроводу, где установлены фильтры очистки, благодаря чему в устройство смесеобразования топливо поступает очищенным.

В карбюраторе топливо начинает свой путь в поплавковой камере, откуда оно впоследствии поступает в камеру смесеобразования через калиброванные жиклеры. Там оно смешивается с воздухом, а затем поступает в впускной коллектор, проходя через дроссельную заслонку. Через некоторое время впускной клапан открывается, и топливо подаётся в цилиндр.

Немного иной принцип работы у системы моновпрыска – здесь топливо сначала подаётся на форсунку, управляемую электронным блоком. В камеру смесеобразования топливо попадает после открытия форсунка, что происходит в определённый срок. В камере смесеобразования, как и в карбюраторной системе, происходит смешение топлива с воздухом, а остальные процессы те же, что и в карбюраторе.

В инжекторной системе питания двигателя, как и в предыдущей, топливо поступает к форсункам – ими управляет блок управления. Форсунки соединяются между собой при помощи топливопровода, при этом в нём всегда есть топливо. Отметим, что в топливных системах имеется также и обратный топливопровод, благодаря которому излишки топлива сливаются в бак.

Если же сравнивать систему питания двигателя, работающего на дизеле, с бензиновой, то можно сказать, что они очень похожи. Однако в системе питания дизельного двигателя впрыск топлива осуществляется сразу в камеру сгорания цилиндра, и смесеобразование происходит непосредственно в цилиндре. Подача топлива в данной системе происходит под большим давлением, для чего используется насос высокого давления.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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

 

Инжекторная система

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

Рис. 1. Топливная рейка современного бензинового двигателя

 

Первый инжекторный двигатель

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

Рис. 2. Двигатель АШ-82ФН

 

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

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

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

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

 

Устройство впрыска

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

 

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

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

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

 

Типы выпрыска систем питания

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

 

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

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

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

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

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

 

Подтипы систем распределенного впрыска

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

Рис. 6. Диаграмма работы одновременного впрыска

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

Рис. 7. Диаграмма работы попарно-параллельного впрыска

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

Рис. 8. Диаграмма работы фазированного впрыска

 

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

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

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

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

 

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

 

его достоинства, виды, конструктивные особенности

Сейчас практически на любом бензиновом моторе легкового автомобиля, используется инжекторная система питания, которая пришла на смену карбюратору. Инжектор благодаря ряду рабочих характеристик превосходит карбюраторную систему, поэтому он является более востребованным.

Немного истории

Содержание статьи

Активно устанавливаться такая система питания на автомобилях стала со средины 80-х годов, когда начали вводиться нормы экологичности выбросов. Сама идея инжекторной системы впрыска топлива появилась значительно раньше, еще в 30-х годах. Но тогда основная задача крылась не в экологичном выхлопе, а повышении мощности.

Первые инжекторные системы применялись в боевой авиации. На то время, это была полностью механическая конструкция, которая вполне неплохо выполняла свои функции. С появлением реактивных двигателей, инжекторы практически перестали использоваться в военной авиатехнике. На автомобилях же механический инжектор особо распространения не получил, поскольку он не мог полноценно выполнять возложенные функции. Дело в том, что режимы двигателя автомобиля меняются значительно чаще, чем у самолета, и механическая система не успевала своевременно подстраиваться под работу мотора. В этом плане карбюратор выигрывал.

Но активное развитие электроники дало «вторую жизнь» инжекторной системе. И немаловажную роль в этом сыграла борьба за уменьшение выброса вредных веществ. В поисках замены карбюратору, который уже не соответствовал нормативам экологии, конструкторы вернулись к инжекторной системе впрыска топлива, но кардинально пересмотрели ее работу и конструкцию.

Что такое инжектор и чем он хорош

Инжектор дословно переводится как «впрыскивание», поэтому второе название его – система впрыска с помощью специальной форсунки. Если в карбюраторе топливо подмешивалось к воздуху за счет разрежения, создаваемого в цилиндрах мотора, то в инжекторном моторе бензин подается принудительно. Это самое кардинальное различие между карбюратором и инжектором.

Достоинствами инжекторного двигателя, относительно карбюраторных, такие:

1. Экономичность расхода;
2. Лучший выход мощности;
3. Меньшее количество вредных веществ в выхлопных газах;
4. Легкость пуска мотора при любых условиях.

И достигнуть этого всего удалось благодаря тому, что бензин подается порционно, в соответствии с режимом работы мотора. Из-за такой особенности в цилиндры мотора поступает топливовоздушная смесь в оптимальных пропорциях. В результате, практически на всех режимах работы силовой установки в цилиндрах происходит максимально возможное сгорание топлива с меньшим содержанием вредных веществ и повышенным выходом мощности.

Видео: Принцип работы системы питания инжекторного двигателя

Виды инжекторов

Первые инжекторы, которые массово начали использовать на бензиновых моторах все еще были механическими, но у них уже начал появляться некоторые электронные 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 три типа инжекторных систем впрыска, различающихся по типу подачи топлива:

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

  1. Центральная

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.

2. Распределенная

Распределенный впрыск топлива

Распределенная система – на данный момент самая оптимальная и используется на множестве автомобилей. У такого типа  инжекторных двигателей 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.

3. Непосредственная

Система непосредственного впрыска топлива

Система непосредственного впрыска 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 сложная по конструкции и очень требовательна к качеству бензина.

Конструкция и принцип работы инжектора

Поскольку система распределенного впрыска – самая распространенная, то на именно на ее примере рассмотрим конструкцию 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

Система питания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

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

Что касается назначения каждого из них, то все просто. 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.

Устройство электромагнитной форсунки

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;

Теперь коротко от том, как все работает. Элекробензонасос заполняет всю систему топливом. Контролер получает показания от все 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.

Что касается подачи топлива, то 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.

Система питания двигателя: устройство и техническое обслуживание

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

Устройство и функции

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

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

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

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

Базовый принцип действия

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

Виды систем

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

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

Карбюраторные

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

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

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

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

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

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

Впрысковые системы

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

Моновпрыск

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

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

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

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

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

Системы распределенного и непосредственного впрыска

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

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

Дизельные ДВС

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

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

Неисправности

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

Недостаточно топлива

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

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

Потеря мощности

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

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

Заключение

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