Двигатель с распределенным впрыском топлива: Системы впрыска бензиновых двигателей

устройство, принцип подачи топлива, классификация

Системы впрыска топлива бензиновых двигателей –  это системы для дозированной подачи бензина в ДВС. Тип устройства, характеристика системы влияет на ряд важных показателей. Это экологический класс двигателя, его мощность, топливная эффективность.

Устройство системы впрыска бензинового двигателя может иметь различные конструктивные решения и модификации. О них мы расскажем, останавливаясь на конкретных видах систем впрыска.

Варианты топливных систем бензиновых двигателей

Впрыск топлива в воздушный поток может происходить как за счёт разрежения, так и за счёт избыточного давления. Например, в карбюраторе впрыскивание происходит за счёт разрежения, а в большинстве современных систем — за счёт избыточного давления.

• центральным (например, наддроссельный впрыск),
• распределённый или коллекторный (осуществляется отдельной форсункой в предкамеру, расположенную перед впускным клапаном каждого цилиндра двигателя),
• непосредственный (осуществляется напрямую в камеры сгорания, отдельными форсунками), встречается в разных вариациях, характерен для современных автомобилей..

Варианты топливных систем бензиновых двигателей (R R. Bosch)

Конструктивное решение с карбюраторами

Дольше всего человечество знакомо с подачей топлива посредством карбюратора. И не потому, что такие решения лучшие, а потому что они – первые. И через множество лет это были единственно доступные системы. Карбюратор был неотъемлемой частью топливной системы на протяжении сотни лет. Нельзя сказать, что сейчас карбюраторы полностью исчезли из жизни, но на легковой и коммерческий транспорт карбюраторы ставить перестали. Их можно увидеть только на средствах малой механизации, которые применяются для садовых, строительных работ.
 
Автопром же перестал выпускать машины с карбюраторной системой еще в 90-е годы прошлого века.
Принцип их действия основан на всасывании  топлива в поток воздуха, проходящего через сужение карбюратора. увеличение скорости движения воздуха в месте сужения воздушного канала формирует  разрежение воздуха. 

Объём воздуха, который проходит через сужение воздушного канала, пропорционален объёму топлива, поступающего через распылитель карбюратора. Благодаря этому несложно в автоматическом режиме поддерживать требуемое отношение топлива к воздуху.
. 

Как работает устройство?

1. Топливо из бака выбирает насос (управляемый механически или электрически – в зависимости от модели).
2. ДВС запускается, и поток воздуха, проходящий через сужение воздушного канала карбюратора, создает разрежение. 
3. В смесительную камеру карбюратора поступает топливо.
4. Жиклер (калиброванное отверстие) дозирует топливо.

С точки зрения работы всё достаточно просто. Так почему же карбюраторы уходят в историю? 

Здесь достаточно много причин:

• Низкая экономичность, а соответственно, и низкий уровень топливной эффективности.
• Проблемы при переменных режимах работы, снижающие динамические качества- автомобиля.
• Прямая зависимость от расположения двигателя в автомобиле.
• Выброс в окружающую среду большого количества вредных веществ (несоответствие нормативам эмиссии газообразных вредных выбросов в атмосферу).

Моновпрыск 

На смену карбюратору пришла система так называемого «над дроссельного впрыска» топлива. Она также известна как моновпрыск или система центрального впрыска.

Принцип базируется на впрыске топлива одной форсункой, установленной на впускном коллекторе двигателя.

Самыми популярными конструкциями системы центрального впрыска являются решения Mono-Jetronic от R. R. Bosch и Opel-Multec (как нетрудно догадаться из названия, это решение корпорации Opel).

Появление моновпрыска приходится на середину 70-х годов 20-го века. В то время системой Mono-Jetronic стали оснащать автомобили Volkswagen и Audi.

Главной задачей при разработке моновпрыска стало нахождение альтернативы карбюраторной системе впрыска. Важно было найти более эффективную систему топливоподачи, которая смогла бы удовлетворить возросшим экологическим требованиям.

Mono-Jetronic: конструктивные элементы

• Регулятор давления. Способен поддержать на стабильном уровне рабочее давление в системе впрыска, а после выключения ДВС сохранить остаточное давление в системе . Это важно для облегчения пуска, создание барьеров против образования паровых пробок.
• Электромагнитный клапан (форсунка). Обеспечивает импульсный впрыск топлива. Управление клапаном осуществляется посредством электросигнала. Он идёт от блока управления.
• Дроссельная заслонка. Регулятор объема поступающего воздуха.
• Привод. Он ответственный за работу дроссельной заслонки.
• Электронный блок управления. «Мозг», синхронизатор.

Входные датчики (момента впрыска, положения дроссельной заслонки, оборотов двигателя, концентрации кислорода и т.д.).

Распределённый впрыск

В 70-е годы появились и системы распределительного впрыска, основанные на подаче топлива отдельной форсункой в предкамеру, расположенную перед впускным клапаном каждого цилиндра двигателя. Впрыск может быть при этом может быть как импульсным, так и непрерывным. 

Мы остановимся на решении K-Jetronic производителя Robert R. Bosch с непрерывным впрыском. K-Jetroniс активно присутствовала на рынке с 1973-го по 1995 годы.  Сначала K-Jetroniс выпускалась с механической системой дозирования. С 1982 года — с электронной начинкой и электронным управлением дозирования. Начиная с версий (модификаций) с электронным управлением система стала называться KE-Jetroniс.

Экономические характеристики автомобилей, их уровень топливной эффективности был существенно улучшен, уровень выбросов вредных веществ в выхлопе также снизился.

В системах K/KE-Jetronic впрыск топлива осуществлялся непрерывно в смесительную камеру перед впускным клапаном. При этом количественное дозирование топлива, поступающего в поток воздуха, производилось за счет взаимосвязанных узлов «расходомер – дозатор».

Помимо дозатора-распределителя обязательный элемент решения – дроссельная заслонка, расположенная за дозатором, у первых версий были вакуумно-механические клапаны коррекции топлива(запуск клапанов в работу возможен как от терморегуляторов, так от разряжения воздуха во впускном коллекторе), в поздних модификациях появились электрические клапаны коррекции топлива. Кроме того, системы  стали оснащать кислородным датчиком (лямбда-зондом). Огромным плюсом схемотехнического решения стало то, что система впрыска могла быть оснащена  катализаторам-, но к уровню надёжности были существенные вопросы.

Дискретный впрыск топлива

Новой эрой стал дискретный впрыск топлива. Первой здесь стала электронная система распределенного впрыска топлива L-Jetronic – опять-таки от R. R. Bosch. С появлением этого решения стало возможным говорить о качественной управляемости, безотказности, надёжности. Да, сразу же стало ясно, что это средний и высокий ценовой сегмент. Поэтому долгое время системы дискретного впрыска топлива сосуществовали с системами непрерывного распределительного впрыска типа K/KE-Jetronic.

Но постепенно L-Jetronic обрела массовость. Её стал активно использовать практически весь европейский автопром. Явные плюсы оценили и водители, и персонал автосервиса: повысилась топливная экономичность авто. Для обслуживания перестали быть нужны сложные навыки (в первую очередь, это стало возможным за счёт того, что отпала надобность выполнять механические настройки).

L-Jetronic несколько раз модернизировалась и уверенно держалась на рынке до появления стандарта Евро-3. После чего более актуальными стали решения на основе термоанемометрических датчиков массметра (массового расхода воздуха). В частности, популярность приобрела модификация LH-Jetronic .

У новой разработки стала доступна индивидуальная регулировка подачи топлива в каждый из  цилиндров

Объединяющая черта систем Mono-Jetronic, L-Jetronic, LH-Jetronic состоит в том, это все эти решения управляют только впрыском топлива, при этом для воспламенения топлива задействована система зажигания с модулем электронного управления. 

Устройства, в которых система и зажигания и впрыск были синхронизированы и объединены, корпорация R.R. Bosch начала выпускать с 1979 года.

Ярким примером решения с объединёнными системами впрыска и зажигания – стала система Motronic от R.R. Bosch. 
Она существовала в нескольких модификациях, появившихся в 90-е годы 20-го века. В эти годы в их конструкции входили механические расходомеры воздуха. Но вскоре вместо них стали использоваться термоанемометрические датчики-расходомеры, расширились возможности для самодиагностики.

Правда, полностью удовлетворить запросам диагноста  системы не могли, поскольку  протокол выявления неисправностей не обладал высокой результативностью. В последующих модификациях эта проблема была успешно решена.

Но самым революционным решением Motronic стало появление датчика абсолютного давления во впускном коллекторе (MAP-sensor).

Использование  MAP-сенсора в системе управления двигателем позволило  готовить качественную топливовоздушную смесь, состав которой близок к желаемому, и, главное, не сложно соблюсти европейские требования к выхлопам автомобилей.

Но для выхода на американский рынок даже этого было недостаточно. По стандартам США в топливной системе должна быть обязательная система контроля утечек паров топлива из бака. Так появилось инновационное решение Motronic M5. С ним появились все условия для того, чтобы исключить эксплуатацию автомобиля с потерявшей герметичность пробкой заливной горловины или неисправной системой вентиляции топливного бака.

Кроме того, эта система соответствует требованиям самого строгого протокола самодиагностики OBD-II/CARB.

А благодаря электроуправлению дроссельной заслонкой отлажено взаимодействие между системой управления двигателем и системой торможения.  

Системы непосредственного впрыска 
 
Особое место среди систем впрыска бензиновых двигателей получили системы непосредственного впрыска.
Их принцип действия основан на том, что топливо посредством инжектора распыляется прямо в цилиндр двигателя.

• Это важно для достижения топливной экономичности.
• Плунжерный насос. Подаёт топливо в рампу, соединённую с форсунками. 
• Регулятор давления топлива. Поддерживает стабильное рабочее давление в топливной рампе. Топливная рампа. Здесь непосредственно происходит процесс распределения топлива по форсункам.
• Предохранительный клапан на рампе. Защищает рампу от предельных давлений.
• Датчик высокого давления. Замеряет давление в рампе, подаёт сигнал блоку управлением двигателя на коррекцию давления.

Согласование взаимодействия  узлов осуществляется посредством электронной системы управления двигателем. От блока электронного управления поступают команды на исполнительные механизмы.

Интересная деталь! Если среди дизельных систем впрыска такие топливные системы были популярны давно, то среди бензиновых распространение получили не сразу. Причина элементарно проста: бензин в отличие от дизельного топлива является плохой смазкой, что вызывало быстрый износ» топливного насоса.

Но с развитием технологий уплотнений разработчики снова смогли заняться бензиновыми системами с прямым впрыском топлива. Система непосредственного впрыска может обеспечивать несколько видов смесеобразования: послойное, однородное (гомогенное), и стехиометрическое. Послойное смесеообразование актуально при малых и средних оборотах, стехиометрическое и гомогенное – при сверхвысоких оборотах, а также при средних и высоких нагрузках.

Самые популярные решения – с послойным смесеобразованием. Их хорошо знают по названию FSI и TFSI (у Volkswagen и у Ауди). Буква “T” в названии свидетельствуют о наличии турбокомпрессора, то есть двигатель, как именуется в просторечии — “турбирован”.

В цилиндр таких бензиновых систем впрыска поступает небольшое количество топлива. Тщательная организация потока воздуха в цилиндре (его траектория движения, подобная «кувырку) и удачно подобранное время впрыска топлива в цилиндр создают  все условия, чтобы это небольшое количество топлива было подано к электродам  свечи зажигания, и произошло воспламенение этой порции горючей смеси.

Почему на эту бензиновую систему впрыска не переходят повсеместно. К сожалению, актуальна такая проблема, как «турбоямы» при резком нажатии на педаль газа.

Этот недостаток полностью устранен при наличии наддувочного агрегата с электроприводом. Такие системы недёшевы. Но оперативно выйти на режим максимальной мощности, избежать «турбоям» при резком нажатии педали на газ с ними – не проблема. Прямой впрыск SC-E актуален, например, для ряда спортивных автомобилей.

Очень высокий интерес – и к битопливным (бинарным) система с газотурбинным наддувом. При работе на бензине можно достичь очень хорошего крутящего момента.

Параметры применяемого топлива прописываются в постоянной памяти. Если нужно заменить бензин на альтернативное топливо, изменяется программа смесеобразования. Это очень удобно.

Какой впрыск лучше?

Очень часто спорят: какой впрыск лучше.  Дешевле всего обойдутся решения, ориентированные на распределённый  впрыск. Подкупает и то, что они не требовательны к качеству топлива.

Если вам важно, чтобы была высокая топливная эффективность при минимальных значениях  вредных выбросов, однозначно стоит выбирать непосредственный впрыск. Да, эти решения дороже. Но лучше  заплатить больше единожды, чем постоянно “съедать” лишнее топливо. 

Кстати, дороговизна решения связана, главным образом, с тем, что производителям пришлось внести кардинальные изменения в конструкцию головок цилиндров, однако в ремонте эти двигатели значительно дороже простых и надёжных двигателей с распределённым предкамерным впрыском топлива.

Не просто изучить топливные системы, а попрактиковаться работать в поиске различных неисправностей в них вам поможет специализированный тренажёр на платформе  ELECTUDE. Отличное подспорье для автомобильных механиков и диагностов. 

Распределенный впрыск топлива или непосредственный что лучше?

Дорогие друзья, сегодня узнаем много интересного о впрыске системы питания. И так: распределенный впрыск топлива или непосредственный? Что лучше и чем они отличаются?

Допустим у вас пришло время осуществить вашу мечту и вы серьезно взялись за выбор автомобиля. Дело серьёзное, и если выбор цвета и формы машины даётся довольно легко, то с подбором типа мотора могут возникнуть трудности, особенно у неподготовленных в техническом плане людей.

Если так, тогда вам однозначно следует внимательно прочитать эту статью.

Распределенный впрыск топлива: экономно и экологично

Не секрет, что распределённый впрыск топлива (инжекция)  – это современная технология, тесно связанная со сложной электроникой. Главной её «фишкой» является наличие индивидуальной форсунки у каждого цилиндра бензинового мотора.

Но, на самом деле, похожие системы, правда, имеющие механическое управление, появились ещё в конце ХIХ – начале ХХ веков. Использовались они в авиации, в гоночных машинах и иногда их интерпретации даже выходили на массовый автомобильный рынок.

Настоящий же бум распределенный впрыск пережил с появлением доступных микропроцессоров в конце 80-х годов и пользуется уважением у производителей транспортных средств и по сей день.

Перейдём к принципу работы и разновидностям системы распределенного впрыска (кстати, её ещё называют многоточечной системой).

Как мы уже упомянули, ключевой особенностью данной технологии являются топливные форсунки, которые устанавливаются по одной перед впускными клапанами каждого цилиндра двигателя.

Таким образом, в отличие от моновпрыска, удаётся добиться равномерного распределения топливно-воздушной смеси по цилиндрам, а также точной её дозировки.

В целом данная схема расположения форсунок позволила инженерам значительно повысить экологичность моторов, а также сделать их менее прожорливыми. Контролирует весь этот ансамбль электронный блок управления (ЭБУ).

Он при помощи многочисленных датчиков, передающих данные о температуре, положении педали газа, количестве поступающего воздуха и прочих параметрах, вычисляет оптимальный объём бензина для впрыска и в нужный для этого момент подаёт управляющий сигнал на открытие форсунок.

Момент впрыск топлива

Кстати, о времени открытия форсунок. Тут не всё так просто, и системы распределённого впрыска различаются в зависимости от того, в каком порядке происходит активация этих элементов. Существуют такие варианты впрыска:

• одновременный;
• попарно-параллельный;
• фазированный.

Одновременный

При одновременной инжекции бензина все форсунки открываются единомоментно, и происходит это за один полный рабочий цикл двигателя (два оборота коленчатого вала). Не считаю это разумным ходом и не понимаю зачем лишний расход топлива.

Видимо это практиковалось на заре изобретения такого метода, когда не очень беспокоились об экологии и бензин был дешевый.

Попарно-параллельный

При попарно-параллельном открытии процесс разбивается таким образом, чтобы в один момент времени впрыск производили только две форсунки и только тех цилиндров, которые переходят в такты впуска и выпуска.

Здесь тоже наблюдается лишний впрыск, зачем он нужен в такте выпуска. Говорят это помогает при запуске двигателя в аварийном режиме. Ну хоть единовременно, и то хорошо.

Фазированный

Но самым современным из перечисленной тройки является фазированный алгоритм работы системы  распределенного впрыска топлива и используется в современных автомобилях. Он предусматривает включение каждой форсунки непосредственно перед тактом впуска соответствующего ей цилиндра. Это конечно разумно и правильно.

Главное в таком впрыске то, что форсунка впрыскивает топливную смесь во впускной коллектор на входе в цилиндр, непосредственно на впускной клапан. Впрыск производится на такте ВПУСК.

В погоне за показателями

Выше мы уже говорили о том, что система многоточечной инжекции позволила двигателям стать гораздо более «чистыми» по сравнению с предшественниками, оснащёнными моновпрыском или карбюратором.

Тем не менее, защитникам окружающей среды этого было мало и с каждым годом автопроизводителям приходилось учитывать всё более жёсткие экологические нормы.

Чем же отличается распределенный впрыск топлива от непосредственного?

А вот в чем. Как уже было сказано выше, при распределенном впрыске, смесь поступает в коллектор в область впускного клапана. А при непосредственном впрыске, прямо в камеру сгорания, минуя впускной коллектор.

Непосредственный впрыск

Непосредственный впрыск более точен и подаваемое давление топливной смеси выше, чем у распределенного впрыска. Такой принцип экономичнее (до 20% экономии топлива). экологичнее (топливо лучше сгорает). Но все же такой тип системы не лишен недоствтков и конструкторы пошли дальше.

А вот что из этого вышло, и какие технологии появились в результате, в Комбинированная система впрыска топлива TFSI.

 

 

//www.youtube.com/watch?v=lW7UOR68poQ

 

До встречи на страницах блога!

Двигатели ЗМЗ-4052, -4062, -409.10 и УМЗ-4218.10

А. Дмитриевский

На двигателях отечественных грузопассажирских автомобилей и малых грузовиков применяются как карбюраторы, так и распределённый впрыск бензина. Карбюраторные системы питания были описаны в предыдущих номерах нашего журнала (часть 1, часть 2, часть 3). Рассмотрим теперь системы с распределённым впрыском бензина на впускной клапан.

Принципиальная система распределённого впрыска бензина приведена на рис. 1. Данные системы питания используются, в частности, на двигателях ЗМЗ-4052 и -409.10, устанавливаемых на «Газель» и УАЗ-315195, -3159, -3160, -3162 и ряд их модификаций. Рабочий объём двигателя 409.10 2,69 л. По ГОСТ 14846–81 мощность 105 кВт при 4 400 мин^–1, максимальный крутящий момент 230 Нм при 3 900 мин^–1, удельный расход топлива 265 г/кВт·ч (соответственно показатели нетто для автомобилей УАЗ – 94,1 кВт и 217 Нм при 2 500 мин^–1).

Другие модификации двигателей: ЗМЗ-4062 с рабочим объёмом 2,3 л и ЗМЗ-4052 с рабочим объёмом 2,46 л за счёт повышенной частоты вращения имеют более высокие значения номинальной мощности соответственно 110,3 и 118,8 кВт при 5 200 мин^–1. Максимальный крутящий момент этих моделей вследствие меньшего рабочего объёма цилиндров ниже, чем у двигателя ЗМЗ-409.10 – соответственно 206 и 210,9 Нм при 4 000–4 200 мин–1, а минимальный удельный расход топлива 252 и 265 г/кВт·ч.

По сравнению с карбюраторной системой питания у двигателей с распределённым впрыском бензина литровая мощность повышается на 36% при равной степени сжатия (9,3–9,5) и на 50% при сравнении с двигателем со степенью сжатия 8,0, эксплуатационный расход топлива снижается в среднем на 10%. Но, что самое главное, в сочетании с применением трёхкомпонентного каталитического нейтрализатора, обеспечивается существенное снижение токсичности отработавших газов (на 95% и более).

Повышение мощности достигается в основном за счёт использования инерционного наддува путём установки длинных патрубков (похожих на бараньи рога), идущих от общего ресивера к каждому цилиндру. Патрубки должны быть равной длины для достижения практически одинакового наполнение каждого цилиндра и, соответственно, равного состава смеси. В начале хода сжатия, когда впускные клапана ещё открыты, при высокой частоте вращения за счёт инерции потока воздуха происходит дозарядка цилиндра (на 5–10%) с соответствующим повышением мощности. Однако при низких и средних частотах вращения происходит обратный выброс смеси из цилиндра во впускной трубопровод. В этих зонах снижается крутящий момент, что крайне нежелательно особенно для двигателей грузовых и грузопассажирских машин. Для устранения этого недостатка в современных двигателях легковых автомобилей для повышения мощностных показателей на всех скоростных режимах применяются системы впуска с переменными фазами газораспределения и изменяемой длиной каналов. Однако это усложняет конструкцию и для отечественных двигателей массового производства пока не применяется.

Для УАЗ использовались также двигатели Ульяновского моторного завода (УМЗ) с распределённым впрыском бензина – УМЗ-4218.10 (номинальная мощность 61,8 кВт, крутящий момент 189 Нм при 2 200–2 500 мин^–1 на бензине А-76). По сравнению с карбюраторными двигателями с рабочим объёмом 2,445 л (УМЗ-4178.10 – 55,9 кВт, а ЗМЗ-4021 – 54,4 кВт и крутящий момент 159,8 Нм при 2 200– 2 500 и 155 Нм при 2 400–2 800 мин^–1) за счёт применения впрыска и инерционного наддува мощность повышается на 10–14%, а крутящий момент на 18–22%.

Топливоподающая аппаратура.

У двигателей с распределённым впрыском бензина его подача осуществляется электробензонасосом (рис. 2,а), подсоединённым к электрической цепи автомобиля через электромагнитное реле. Насосная часть бензонасоса находится в общем корпусе с электродвигателем, омываемом топливом. Производительность нового насоса в 3–4 раза превышает расход топлива при максимальной мощности, чтобы обеспечить подачу необходимого количества топлива при износе его деталей. У двигателей ЗМЗ применён насос с уплотнением цилиндрическими роликами (рис. 2,б). От насоса топливо через фильтр тонкой очистки подаётся в коллектор (рампу). В конце рампы расположен регулятор давления впрыска топлива, поддерживающий заданный перепад давления между рампой и впускным трубопроводом независимо от разрежения в нём. Для этого диафрагменный механизм регулятора соединен с задроссельным пространством. В системах распределённого впрыска давление впрыска задаётся в пределах 300–400, а иногда и 600 кПа. В двигателях ЗМЗ и УАЗ давление равно 3 бара (300 кПа). Избыточное топливо из регулятора давления возвращается в топливный бак. Особенностью системы питания автомобилей УАЗ является наличие двух баков (рис. 3). Перекачка бензина из второго бака в первый осуществляется эжекционным насосом.

Рампа устанавливается непосредственно на электромагнитных форсунках. Уплотнение обеспечивается кольцами из бензостойкой резины. В форсунке (рис. 4) на входе расположен фильтр с малой грязеёмкостью только для улавливания случайных частиц, попавших в систему после фильтра тонкой очистки. Статическая производительность форсунки 150 г/мин, динамическая активность 3,23 ±0,19 мг/цикл. Активное сопротивление обмотки 15,9 В. В современных системах с распределённым впрыском регулирование количества впрыскиваемого бензина осуществляется изменением времени открытия клапана (от 5 до 25 мс). Ход клапана форсунки остается постоянным (у двигателей ЗМЗ 0,16 мм). Угол факела топлива выбирается в зависимости от расположения форсунки и формы впускного канала. Основная часть топлива должна попадать на впускной клапан. При установке форсунки во впускной трубе угол факела меньше, при установке в головке блока угол больше. При двух впускных клапанах в каждом цилиндре факел топлива направлен на перемычку между клапанами (двигатели ЗМЗ).

Управление топливоподачей, зажиганием и антитоксичными устройствами осуществляется электронными блоками (контроллерами) «Микас» с микропроцессорным (МП) 8-разрядным управлением или на старых моделях «Автрон» с 16-разрядным управлением. Блоки располагаются в салоне автомобиля, где поддерживается более стабильная температура, чем в подкапотном пространстве.

Расположение датчиков положений коленчатого и распределительных валов двигателя ЗМЗ-406 дано на рис.5. Угловое положение коленчатого вала и его частота вращения фиксируется индуктивным датчиком, представляющим электромагнитную катушку с магнитным сердечником. Сопротивление обмотки датчика находится в пределах 880-900 Ом. Датчик установлен в зоне вращения зубчатого диска на переднем конце коленчатого вала. Зазор между датчиком и зубчатым диском, установленным на переднем конце коленчатого вала должен находиться в пределах 0,5–1,0 мм. Фазирование впрыска (впрыск должен начинаться при закрытом впускном клапане) у двигателей ЗМЗ осуществляется датчиком BOSCH или ДФ-1 (ОАО «Пегас»), установленным у распределительного вала, а у двигателей УМЗ на крышке шестерён распределительного вала. Величина воздушного зазора 0,1–1,9 мм.

Рис. 5. Схема расположения датчиков положений коленчатого и распределительного валов двигателей ЗМЗ-406: 1, 5, 20, 35, 50, 58 – условные номера зубьев диска синхронизации

Расход воздуха в системах впрыска автомобилей ГАЗ и УАЗ определяется термоанемометрическими датчиками 0280212014 BOSCH, ДМРВ-М и ДВРВ-П ОАО «Арзамасского приборостроительного завода» (АПЗ). Преимуществом датчиков АПЗ от датчиков BOSCH является защита от кондуктивных помех, от коротких замыканий, от переплюсовки питания, высокая стабильность выходной характеристики. В основном используются два типа датчиков: нитевые и плёночные. У нитевого датчика нагреваются тонкие (70 мкм) платиновые нити (рис.6,а). Схема управления датчика обеспечивает постоянную температуру нити (обычно 150°С). В зависимости от расхода воздуха изменяется напряжение на контактах нити, так чтобы температура нити оставалась постоянной. При этом соответственно изменяется сила тока, по величине которого устанавливается расход топлива. Датчик выбирается так, чтобы в зоне рабочих расходов воздуха его характеристика была близка к линейной. Для самоочищения платиновой нити при выключении зажигания она кратковременно нагревается примерно до 1 000°С.

Плёночные датчики имеют меньшую себестоимость, но при засорении требуют замены элемента. Для снижения степени засоренности через чувствительный элемент проходит только небольшая часть воздушного потока (рис.6,б). Особенностью датчика ДМРВ-П является выполнение чувствительного элемента на основе тонких резисторных плёнок. Питание 10,8–16 В, диапазон измерения 8–480 кг/ч, рабочая температура от –45 до +110°С, выходной сигнал 0,1–5 В.

Регулирование мощности двигателей осуществляется воздухоподающими модулями 40621148100 (АПЗ) и 406.1148090-10 (ОАО «Пегас»). Датчик положения дроссельной заслонки устанавливается обычно на её оси. Он позволяет фиксировать режим принудительного холостого хода (полное закрытие дроссельной заслонки). При повышенной частоте вращения коленчатого вала отключается подача топлива форсунками. В зоне полного открытия дроссельной заслонки электронный блок переводит регулировку топливоподачи на режим близкий к мощностному составу. Датчик представляет собой потенциометр с выходным напряжением 0,26–0,68 В при расходе воздуха 4±1 кг/ч (закрытая заслонка) и 3,97–4,69 В при расходе воздуха не менее 425 кг/ч.

Для поддержания оптимальных частот вращения коленчатого вала и состава смеси на режимах холостого хода используется регулятор добавочного воздуха (рис.7), подключенный в обход дроссельной заслонки: 0-280 140 545 BOSCH или РХХ-60 (максимальный расход воздуха 65±5 м³/ч) и 0-280 140 553 BOSCH РХХ-50 (максимальный расход воздуха 55±5 м³/ч). На режимах пуска и прогрева увеличивается подача воздуха через регулятор, обогащается смесь и задаются повышенные частоты вращения коленчатого вала для быстрого прогрева двигателя и нейтрализатора. После прогрева двигателя с целью снижения выброса токсичных веществ и расхода топлива поддерживается заданная минимальная частота вращения холостого хода независимо от дополнительных нагрузок на двигатель (на освещение, привод кондиционера и др.).

При заправке бензином с низким фактическим октановым числом для предотвращения работы с интенсивной детонацией у двигателей ЗМЗ у четвёртого цилиндра, а у двигателей УМЗ между вторым и третьим цилиндрами установлен пьезоэлектрический датчик детонации, поддерживающий углы опережения зажигания на пределе детонации.

Авторская статья «Что такое LSPI?» на сайте инженерной-технологической компании Механика

Для начала определимся с терминологией – чтоб было понятнее. Во-первых, речь в этой заметке пойдет исключительно о бензиновых моторах. Во-вторых, двигатель с распределенным впрыском – в нем форсунки подают топливо во впускные каналы головки блока. А двигатель с непосредственным впрыском – где бензин распыляется прямо в цилиндр, минуя впускной коллектор.

Что такое LSPI? Это аббревиатура от английского выражения «Low Speed Pre-Ignition». На русский это можно перевести так: «Преждевременное воспламенение на малых оборотах» и под этим понимают аномальное сгорание, характерное для современных бензиновых двигателей с непосредственным впрыском и турбонаддувом, приводящее к катастрофическим повреждениям деталей.

При «нормальном» воспламенении смесь в цилиндре поджигается искрой от свечи. А вот в случае LSPI сгорание начинается задолго до того, как между электродами проскочит искра, что вызывает резкий скачок давления в цилиндре. Ударная волна запросто может повредить или даже разрушить поршень.

На фото: Картина разрушения поршня при LSPI – типично детонационная: ломаются перемычки между кольцами.

Почему LSPI характерно именно для непосредственного впрыска?

Преждевременное воспламенение характерно для двигателей с непосредственным впрыском, не в последнюю очередь, из-за высокой степени сжатия и слишком малого времени на испарение топлива. Так, у типичного мотора с непосредственным впрыском, на распыление и испарение бензина отведено менее 160° поворота коленвала. Если сравнивать с двигателем карбюраторным или с распределенным впрыском – там аналогичный процесс занимает более чем 320° поворота коленвала. И вот это сочетание – «сильное» сжатие и короткое время распыления делает двигатели с непосредственным впрыском особо чувствительным случаям аномального сгорания, таким как LSPI.

Вот, для сравнения, величина степени сжатия в двух американских двигателях:

Двигатель	Степень сжатия
GM, модели LT1, непосредственный впрыск	11,5:1
GM 3.8V6, распределенный впрыск	8,5:1

Как распыление и испарение топлива влияют на LSPI?

Стоит отметить, что в цилиндрах горит не жидкое топливо. Бензин, наливаемый в бак, это разумеется – жидкость, но, чтобы его сжечь надо, чтоб он превратился в пар. Поэтому жидкий бензин, в виде облака из мельчайших капель, распыляется в горячий и завихренный поток воздуха в цилиндре. Однако, из-за очень короткого времени, отведенного на этот процесс, часть топлива не успевает испариться и сгореть. Часть такого несгоревшего топлива оказывается в зазоре между жаровым поясом поршня и стенкой цилиндра, где смешивается с моторным маслом, смазывающим стенки цилиндра. Из этой смеси легко образуются отложения нагара (смеси сажи и прочих химически активных веществ), приводящие к LSPI. А мельчайшие частички нагара, отделяющиеся от этого слоя, становятся очагами преждевременного воспламенения.

Как химический состав масла влияет на LSPI?

Тем не менее, поскольку двигатели с непосредственным впрыском позволяют сократить расход топлива и снизить выбросы вредных веществ, Министерство энергетики США предоставило исследовательский грант Национальной лаборатории Оук Ридж – для определения способов и методов преодоления подобных недостатков.

В свою очередь, лаборатория Оук Ридж заключила контракт с компанией Driven Racing Oil, которая могла «смешивать» небольшие партии экспериментальных моторных масел разного состава и хорошо «разбиралась» в устройстве двигателей. А Driven Racing Oil, в свою очередь, в сотрудничестве с частной образовательной организацией «Университет EFI», изучающей системы впрыска с электронным управлением, провела стендовые исследования на двигателе с непосредственным впрыском (GM, модели LT1) для подбора масел нужной рецептуры, настройки и конструкторских доработок подобных форсированных двигателей.

Так вот, исследователи установили, что состав и количество моющих присадок в моторном масле очень сильно влияет на появление LSPI. Так, уменьшение количества кальция и полное удаление натрия сокращает частоту и «степень тяжести» LSPI, да и других случаев аномального сгорания. Повышение содержания молибдена тоже способствует снижению тенденции к самовоспламенению.

Была выдвинута гипотеза о том, что присадки на основе кальция и натрия реагируют с топливом, в результате чего образуются химические соединения с октановым числом, ниже чем у бензина или моторного масла и, поэтому, плохо сопротивляющиеся детонации. Поэтому подобные «смешанные» молекулы становятся запальными ядрами для того типа аномального сгорания, которое мы и называем LSPI – низкоскоростным преждевременным воспламенением. Эта гипотеза получила подтверждение после того, как в двигатель залили экспериментальное масло – без натриевой присадки и с существенно меньшим содержанием кальция. Мотор на нем работал безукоризненно.

Выводы исследователей удалось подтвердить и натурными экспериментами. Компания Driven Racing Oil поработала с двигателями гоночных автомобилей Mini, участвующих в британской серии Mini Challenge. Форсированные двигатели этих автомобилей, с турбонаддувом и непосредственным впрыском, часто страдали от LSPI, поскольку их заправляли обычным «дорожным» моторным маслом, содержавшим более 2500 ppm (частиц на миллион) моющей присадки на основе кальция. Как только организаторы серии поняли, что частые поломки поршней вызваны LSPI, то, по совету поставщика топлива Sonoco, обратились в Driven Racing Oil. В результате «стандартное» моторное масло было заменено на специальное – XP9 Racing Oil, в котором содержится всего лишь 250 ppm кальциевой присадки и добавлено 1000 ppm молибдена. Это позволило устранить поломки, вызванные LSPI.

На фото: сравнение химического состава моторных масел

Почему малые обороты?

Вы можете спросить, почему основной упор делается на малые обороты двигателя. А вот почему. На малых оборотах турбулентность «входящего» воздуха гораздо меньше, чем на высоких. В подобном режиме бензин хуже испаряется и перемешивается с воздухом.

Представьте себе – автомобиль стоит на светофоре, а двигатель работает на холостом ходу, без нагрузки. При этом смесь завихряется меньше, а температура поршня ниже. Все это, вместе взятое, мешает качественному распылению и испарению бензина. Теперь добавьте сюда противодавление от турбокомпрессора, и вы получите эффект ухудшенной продувки цилиндра плохо приготовленной топливной смесью. Поэтому нет ничего удивительного в том, что в двигателях с непосредственным впрыском моторное масло сильнее разбавляется топливом, чем в двигателях с распределенным впрыском!

Длительная работа на холостом ходу и, следующее за ней, резкое ускорение под полным дросселем создают идеальные условиях для LSPI – смешению топлива и моторного масла, с последующим нарушением сгорания и внезапными скачками давления в цилиндре.

Еще одно доказательство этой теории было найдено в результате недавнего эксперимента в «Университете EFI». Тамошние исследователи, используя V-образную «восьмерку» GMC LT1, с непосредственным впрыском, проверила два вида топлива: VP C10 и VP C20. Несмотря на схожее октановое число (100 – для C10 и 98 – для C20), оба бензина различались по степени испаряемости. Чем выше температура испарения, тем труднее бензин превращается в пар. И наоборот, чем ниже эта температура – тем легче он испаряется.

Интересно, что более высокие температуры испарения бензина С10 заставляют двигатель детонировать больше, чем работа на бензине С20, с меньшим октановым числом и меньшей температурой разгонки. Это явление доказало, что «не испарившееся/жидкое топливо», способствует случаям аномального сгорания, таким как LSPI.

Как бороться с подобным явлением?

Проведенные исследования показали, какие присадки в масле способствуют LSPI, а какие – предотвращают. Значит, подобрав соответствующую рецептуру, можно получить моторное масло, защищающее от LSPI, без ущерба от повышенного износа двигателя. Поэтому API разработала новую спецификацию – SN Plus, для поколения масел, которое должно устранить проблемы, связанные с LSPI. К слову сказать, масла GM, серии dexos, тоже доработаны с учетом защиты от LSPI.

Ну и в завершение надо добавить, что следует избегать использования масел с высоким уровнем кальциевых и натриевых присадок, в бензиновых двигателях с непосредственным впрыском. Поскольку такие моторы очень чувствительны к качеству применяемых бензина и масла, то к выбору эксплуатационных жидкостей надо подходить очень тщательно.

ХОТИТЕ СТАТЬ АВТОРОМ?

Пришлите свою статью

Инжекторная система подачи топлива — это… Что такое Инжекторная система подачи топлива?

Двигатель АШ-82 в музее в Праге

Система впрыска топлива (англ. Fuel Injection System) — система подачи топлива, устанавливаемая на современных бензиновых двигателях. Основное отличие от карбюраторной системы — подача топлива осуществляется путем непосредственного впрыска топлива с помощью форсунок во впускной коллектор или в цилиндр. Автомобили с данной системой питания часто называют инжекторными.

Устройство

В инжекторной системе подачи впрыск топлива в воздушный поток осуществляется специальными форсунками — инжекторами (англ. Injector).

Классификация

По точке установки и количеству форсунок:

• Моновпрыск или центральный впрыск (нем. Ein Spritz) — одна форсунка на все цилиндры, расположенная, как правило, на месте карбюратора (на впускном коллекторе). В настоящее время непопулярна.
• Распределённый впрыск — каждый цилиндр обслуживается отдельной изолированной форсункой во впускном коллекторе. В то же время различают несколько типов распределённого впрыска:
  • Одновременный — все форсунки открываются одновременно.
  • Попарно-параллельный — форсунки открываются парами, причём одна форсунка открывается непосредственно перед циклом впуска, а вторая перед тактом выпуска. В связи с тем, что за попадание топливо-воздушной смеси в цилиндры отвечают клапаны, это не оказывает сильного влияния. В современных моторах используется фазированный впрыск, попарно-параллельный используется только в момент запуска двигателя и в аварийном режиме при поломке Датчика Положения Распределительного Вала ДПРВ (так называемой Фазы).
  • Фазированный впрыск — каждая форсунка управляется отдельно, и открывается непосредственно перед тактом впуска.
  • Прямой впрыск — форсунки расположены непосредственно возле цилиндров и впрыск топлива происходит прямо в камеру сгорания.

Управление системой подачи топлива

В настоящее время системами подачи топлива управляют специальные микроконтроллеры, этот вид управления называется электронным. Принцип работы такой системы основан на том, что решение о моменте и длительности открытия форсунок принимает микроконтроллер, основываясь на данных, поступающих от датчиков.

В прошлом, на ранних моделях системы подачи топлива, в роли контроллера выступали специальные механические устройства.

Принцип работы

В контроллер, при работе системы, поступает, со специальных датчиков, следующая информация:

• о положении и частоте вращения коленчатого вала,
• о массовом расходе воздуха двигателем,
• о температуре охлаждающей жидкости,
• о положении дроссельной заслонки,
• о содержании кислорода в отработавших газах (в системе с обратной связью),
• о наличии детонации в двигателе,
• о напряжении в бортовой сети автомобиля,
• о скорости автомобиля,
• о положении распределительного вала (в системе с последовательным распределенным впрыском топлива),
• о запросе на включение кондиционера (если он установлен на автомобиле),
• о неровной дороге (датчик неровной дороги),
• о температуре входящего воздуха.

На основе полученной информации контроллер управляет следующими системами и приборами:

• топливоподачей (форсунками и электробензонасосом),
• системой зажигания,
• регулятором холостого хода,
• адсорбером системы улавливания паров бензина (если эта система есть на автомобиле),
• вентилятором системы охлаждения двигателя,
• муфтой компрессора кондиционера (если он есть на автомобиле),
• системой диагностики.

Изменение параметров электронного впрыска может происходить буквально «на лету», так как управление осуществляется программно, и может учитывать большое число программных функций и данных с датчиков. Также, современные системы электронного впрыска способны адаптировать программу работы под конкретный экземпляр мотора, под стиль вождения и многие другие характеристики и спецификации.

Ранее использовалась механическая система управления впрыском.

Достоинства двигателей, оборудованных системой впрыска с микропроцессорным управлением

Преимущества, по сравнению с двигателями, оборудованными карбюраторной системой подачи топлива:

• Уменьшение расхода топлива.
• Упрощается запуск двигателя.
• Приближенная к линейной характеристика крутящего момента (улучшаются динамические и мощностные характеристики двигателя).
• Не требует ручной регулировки системы впрыска, т.к. выполняет самостоятельную настройку на основе данных, передаваемых датчиками кислорода.
• Поддерживает примерно стехиометрический состав рабочей смеси, что несколько уменьшает выброс несгоревших углеводородов и повышает экологичность (альфа ~ 0.98-1.2).

Недостатки

Основные недостатки двигателей с блоком управления по сравнению с карбюраторными:

• Высокая стоимость узлов,
• Низкая ремонтопригодность элементов,
• Высокие требования к фракционному составу топлива,
• Необходимость в специализированном персонале и оборудовании для диагностики, обслуживания и ремонта, высокая стоимость ремонта.
• Зависимость от электропитания и критически важное требование к постоянному наличию напряжения питания
• Уязвимость электронной системы от атомного излучения

История

Появление и применение систем впрыска в авиации

Карбюраторные системы для работы под углом к горизонту необходимо дополнять множеством устройств, либо применять специально спроектированные карбюраторы. Система непосредственного впрыска авиационных двигателей — удобная альтернатива карбюраторной, так как инжекционной системе впрыска в силу конструкции безразлично рабочее положение (подача топлива осуществляется независимо от положения двигателя относительно земной поверхности).

Первый мотор с системой впрыска был изготовлен в России в 1916 году Микулиным и Стечкиным. Он же стал первым авиационным двигателем, перешагнувшим 300-сильный рубеж мощности.

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

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

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

Применение систем впрыска в автомобилестроении

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 небольшой фирмой Goliath из Бремена. В 1954 году появилось легендарное купе Mercedes-Benz 300 SL («Крыло чайки»), двигатель которого оснащался аналогичной механической системой впрыска Bosch.^[1] Тем не менее, до эпохи появления дешёвых микропроцессоров и введения в странах Запада жёстких требований к экологической безопасности автомобилей идея непосредственного впрыска популярностью не пользовалась и только с конца 1970-х их массовым внедрением занялись все ведущие мировые автопроизводители.

Первой серийной моделью с электронным управлением системы впрыска бензина стал седан Rambler Rebel («Бунтарь») 1957 модельного года, который выпускала фирма Nash, входившая в качестве отделения в состав концерна AMC. Нижневальная V-образная «восьмерка» Rebel объёмом 5,4 л в карбюраторном варианте развивала 255 л.с., а в заказной версии Electrojector уже 290 л.с. Разгон до 100 км/ч у такого седана занимал менее 8 с.

К концу первого десятилетия 21 века системы распределённого и прямого электронного впрыска практически вытеснили карбюраторы на легковых и легких коммерческих автомобилях.

См. также

Примечания

1. ↑ Electrojector и его потомки

Ссылки

Особенности бензиновых двигателей с электронным управлением

Постоянное ужесточение норм выбросов токсичных веществ и выдвижение новых требований к диагностике, распространяющихся на автомобили с общей массой до 3 500 кг, в том числе малотоннажные грузовики и грузопассажирские, привело к тому, что большинство современных бензиновых двигателей имеют электронное управление системами и трехкомпонентный каталитический нейтрализатор.

Наиболее эффективный способ одновременного улучшения и экологических, и энергетических показателей – применение распределенного (многоточечного) впрыска бензина во впускные каналы в зоне впускных клапанов. Обычно для улучшения наполнения одновременно с ним используется инерционный наддув, т.е. устанавливаются длинные патрубки от общего ресивера к каждому цилиндру. В этом случае по сравнению с карбюраторной системой питания максимальная мощность повышается на 15 – 20%, а эксплуатационный расход топлива снижается в среднем на 10%. Кроме того, улучшаются ездовые качества автомобиля (плавный без рывков разгон, хорошая динамика), повышается надежность двигателя, упрощается его диагностика.

О введении в России норм Euro говорится немало. Однако большинству заводов от них удалось откреститься… – пока. Но все понимают, что уступки законодателей не могут быть вечными. Системы с электронным управлением распределенным впрыском бензина, зажиганием и антитоксичными устройствами уже разработаны для автомобилей УАЗ-3160 и УАЗ-31605, а также малотоннажных грузовиков ГАЗ. И скоро они в полном объеме придут в нашу жизнь. (Принципиальная схема такой системы дана на рис. 1). А потому остановимся подробнее на устройствах, входящих в такие системы, и особенностях их эксплуатации.

Забор топлива производится через фильтр грубой очистки с размером ячеек 50 мкм. Встречаются системы с двумя фильтрами – грубой и тонкой очистки. Для подачи топлива используется электробензонасос, который может располагаться в бензобаке, под кузовом или на лонжероне (УАЗ). Наиболее часто встречаются насосы эксцентриковые с роликовым уплотнением (рис. 2а) или шестеренные (рис. 2б). Они развивают рабочее давление от 300 до 400, а иногда и до 600 кПа. Производительность нового насоса обычно в 3 – 4 раза превышает расход топлива при максимальной мощности, что позволяет компенсировать уменьшение подачи из-за износа.

От насоса топливо через фильтр тонкой очистки (размер ячеек до 5 мкм) подается в коллектор (рампу), в конце которого расположен регулятор давления впрыска топлива (рис. 3). Диафрагменный механизм регулятора соединен с задроссельным пространством. Это позволяет поддерживать постоянный перепад давлений у форсунки независимо от разрежения во впускном трубопроводе. Избыточное топливо из регулятора возвращается в топливный бак. Рампа устанавливается непосредственно на электромагнитных форсунках (рис. 4). На входе в форсунку расположен фильтр для улавливания случайных частиц, попавших в систему после фильтра тонкой очистки.

В современных системах распределенного впрыска количество впрыскиваемого бензина регулируется изменением времени открытия клапана (5 – 50 мс). Ход клапана остается постоянным. Угол факела топлива зависит от конструкции распылителя и выбирается в зависимости от расположения форсунки: при ее установке во впускной трубе он меньше, при установке в головке блока – больше.

Частота вращения коленчатого вала и положение поршня определяется индуктивным датчиком, расположенным в приливе передней части двигателя в плоскости вращения зубчатого диска на коленчатом валу. Окружность диска разделена на 60 частей, причем вместо двух зубьев сделана просечка. Начало 20-го зуба диска по ходу вращения коленчатого вала соответствует ВМТ первого цилиндра. В системе зажигания применяется электронный коммутатор и, как правило, две двухискровые катушки зажигания, каждая из которых вырабатывает импульсы высокого напряжения одновременно для пары цилиндров (1 и 4-го, 2 и 3-го).

Фазирование впрыска (он должен начинаться при закрытом впускном клапане) осуществляется датчиком, установленным на крышке шестерен распределительного вала (двигатели УМЗ) или в головке блока цилиндров (двигатели ЗМЗ).

Расход воздуха в системах впрыска двигателей ЗМЗ и УМЗ определяется термоанемометрическим датчиком. Наиболее распространены два типа датчиков: пленочные и нитевые. Пленочные (рис. 5а) имеют меньшую стоимость, но при засорении требуют замены элемента. Нитевые устанавливались на двигателях с впрыском первых выпусков. В них нагреваются тонкие (70 мкм) платиновые нити (рис. 5б). Схема управления датчика обеспечивает постоянную температуру нити (150°С). В зависимости от расхода воздуха для стабилизации температуры изменяется напряжение на контактах нити и таким образом определяется расход топлива. Для самоочищения платиновой нити при выключении зажигания она кратковременно нагревается до 1 000°С.

Положение дроссельной заслонки контролируется установленным на ее оси потенциометром. По его показаниям отключается подача топлива на принудительном холостом ходу, а при полном открытии заслонки происходит переход на мощностные смеси. На корпусе дроссельных заслонок установлен и регулятор холостого хода. Он поддерживает заданную частоту вращения холостого хода, изменяя в зависимости от условий работы двигателя (температуры масла, охлаждающей жидкости, нагрузки на генератор) по сигналу блока управления (контроллера) количество подаваемого в обход дроссельной заслонки воздуха. На режиме прогрева двигателя этот регулятор поддерживает повышенную частоту вращения коленчатого вала для сокращения времени достижения рабочей температуры. Регулирование осуществляется поворотом шибера или перемещением клапана, регулирующего проходное сечение (рис. 6).

Для предотвращения работы с интенсивной детонацией устанавливается пьезоэлектрический датчик детонации (рис. 7) для поддержания угла опережения зажигания на пределе детонации при заправке бензином с низким фактическим октановым числом (в двигателях ЗМЗ в зоне 4-го цилиндра, в двигателях УМЗ – между 2-м и 3-м).

Управляют системами питания и зажигания двигателей УМЗ-420.10 и УМЗ-4213.10 блоки М1.5.4-У «Автрон» или «Микас-7.2», а двигателей ЗМЗ-4062.10 и их модификаций – М1.5.4 «Автрон» или «Микас М1.5.4». Отличительной особенностью блоков М1.5.4 «Автрон» являются шестнадцатиразрядные микропроцессоры, обеспечивающие по сравнению с ранее применявшимися восьмиразрядными более высокое быстродействие и лучшие показатели по топливной экономичности и токсичности.

Одна из важнейших проблем эксплуатации – выявление причин отказа и своевременное устранение неисправностей. Некоторые диагностические возможности заложены уже в самой системе электронного управления. При использовании контроллеров «Автрон» и «Микас» после включения зажигания контрольная лампа должна загораться на 0,6 с и гаснуть. Если она продолжает гореть, то необходимо провести техническое обслуживание и выявить неисправность. При устранении неисправности лампа выключается, но диагностический код сохраняется в памяти блока до отключения аккумулятора или ее очистки. Далее используются диагностические карты, приводимые в руководстве по техобслуживанию.

Есть несколько способов выявления причин нарушения работы систем управления двигателем. Наиболее просто определить характер неисправности вызовом ее кода. Стереть коды и запустить функциональный тест, в том числе и в дорожных условиях, можно при помощи контрольной лампы и диагностической кнопки. После замыкания контактов диагностического разъема по числу миганий контрольной лампы определяется код неисправности. В зависимости от этого водитель в дорожных условиях может принять решение как действовать дальше.

При отказе некоторых датчиков после включения контрольной лампы система автоматически переходит на аварийный режим. В частности, при выходе из строя датчика массового расхода воздуха для регулирования цикловой подачи топлива может использоваться датчик положения дроссельной заслонки. Однако при этом обычно ухудшаются ездовые качества автомобиля (появляются рывки, провалы) или/и увеличивается расход топлива. При повреждении датчика детонации во время движения автомобиля, особенно с низкой частотой вращения коленчатого вала и полной нагрузкой, нельзя допускать работы с интенсивной детонацией. В случае отказа датчика температуры охлаждающей жидкости ухудшаются пусковые качества холодного двигателя. При прогретом двигателе нарушений в его работе обычно нет. При повреждении регулятора напряжения в системе электрооборудования необходимо двигаться с невысокой частотой вращения коленчатого вала, чтобы не вывести из строя блок управления.

В случае отказа датчика положения дроссельной заслонки возможны пуск двигателя стартером и движение автомобиля, но не работает регулятор частоты вращения на холостом ходу и не отключается подача топлива при торможении двигателем, что увеличивает выброс токсичных веществ и расход топлива. Кроме того, не происходит переход на мощностную регулировку при больших нагрузках, что ограничивает максимальную скорость движения. При повреждении датчиков частоты вращения коленчатого вала пуск двигателя невозможен. Одной из наиболее частых причин нарушения работы двигателя является отказ системы регулирования состава топливовоздушной смеси.

Для выполнения требований к токсичности отработавших газов, предъявляемых большинством стран Европы, Америки и Японии, необходим трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, снижающий выброс СО, СН и N0х на 90 – 95%. Однако для его эффективной работы отношение расхода воздуха к расходу топлива должно находиться в пределах 14,6 – 14,8. Такую точность обеспечивает только система обратной связи с кислородным датчиком. Ею предусмотрено оснащение двигателей и ВАЗ и УАЗ в «европейском» исполнении.

Кислородный датчик представляет собой тонкостенный баллон из специальной керамики (обычно двуокиси циркония), покрытый тонким слоем платины (рис.8). Внутри полости датчика находится воздух. Датчик располагается в выпускном трубопроводе. Когда в отработавших газах имеется кислород, электрический потенциал датчика близок к нулю (рис.9). Поэтому блок управления увеличивает подачу топлива. Как только смесь обогатится и в отработавших газах содержание кислорода резко уменьшится, электрический потенциал датчика становится максимальным, а блок управления дает сигнал на уменьшение подачи топлива. Характеристика управления составом смеси имеет пилообразный вид, обеспечивая заданное соотношение воздуха и топлива.

Необходимо иметь в виду, что при работе двигателя на этилированном бензине и каталитический нейтрализатор, и кислородный датчик выходят из строя. Блок управления переходит на аварийный режим работы, что может сопровождаться увеличением расхода топлива или появлением рывков и провалов в работе двигателя. В случае крайней необходимости продолжать движение на этилированном бензине требуется вывернуть кислородный датчик, и заглушить отверстие под него. После выработки этилированного бензина датчик можно поставить на место. При этом нейтрализатор может быть выведен из строя и потребуется его замена.

Важно, чтобы система зажигания работала надежно, поскольку из-за перебоев в зажигании нейтрализатор перегревается. Автомобили с трехкомпонентным нейтрализатором и кислородным датчиком вследствие работы на неэкономичном составе смеси при прочих равных условиях расходуют бензина на 5 – 10% больше. Учитывая, что в России используется этилированный бензин, автомобили имеют модификации без каталитических нейтрализаторов и кислородных датчиков.

В двигателях автомобилей ГАЗ и УАЗ с распределенным впрыском топлива СО регулируется винтом на датчике массового расхода воздуха. Вращая винт, необходимо по газоанализатору установить концентрацию СО примерно 0,8%. При наличии трехкомпонентного нейтрализатора содержание СО устанавливается автоматически.

В условиях станций техобслуживания целесообразно использовать тестеры, подключаемые к диагностическому разъему. Код на индикаторе тестера указывает причину нарушения работы. В частности, можно выявить отсутствие сигнала от датчиков расхода воздуха, кислородного, частоты вращения и положения коленчатого вала. Определяется уровень (высокий или низкий) сигналов датчиков температуры охлаждающей жидкости, положения дроссельной заслонки, температуры воздуха, состава смеси. Для каждой системы управления существует свой тестер с набором кодов, приводимым в инструкции.

В блоках управления М1.5.4 «Автрон» автомобилей ГАЗ и М1.5.4-У «Автрон» автомобилей УАЗ для выдачи информации предусмотрены два канала связи. Первый (ISO-9141) используется для большинства современных автомобилей. Подключение к нему сканер-тестера СТМ-1.1 диагностического тестера DST-2 c картриджем «Автрон»v1.33НТС или другого системного сканера-тестера позволяет производить запись параметров управления, вызов и стирание кодов неисправностей. Второй канал связи (RS-232) позволяет подключаться к персональному компьютеру, получать графическое отображение и распечатку данных.

Использование персонального компьютера дает возможность адаптировать блоки для других двигателей, осуществлять контроль в процессе производства. Наиболее полную информацию обеспечивают жгутовые тестеры ГМ-1 и ГМ-2, подключаемые между разъемом блока управления и жгутом проводов. Их преимущество состоит в том, что такие тестеры оценивают параметры реальных сигналов в цепях датчиков и исполнительных устройств.

KIA представляет новый седан К5 для глобального рынка

17 декабря 2019 г.

Сеул, 17 декабря 2019 г. – Новый K5 – эволюционный шаг в истории самого популярного в модельном ряду KIA седана, предназначенного для продажи на различных мировых рынках (в России модель текущего поколения известна как KIA Optima). Автомобиль получил силуэт фастбека, его потрясающий облик великолепно гармонирует с ориентированным на водителя салоном.

KIA K5 не просто демонстрирует новое направление развития дизайна бренда. Впервые в истории KIA модель этого класса будет предлагаться с системой постоянного полного привода – она будет доступна наравне с привычным вариантом привода на передние колеса. Под капотом разместятся новые бензиновые двигатели, использующие технологии Smartstream и агрегатирующиеся с новой 8-ступенчатой роботизированной трансмиссией с двумя сцеплениями и «мокрым» картером.

Высокое качество исполнения салона, высокотехнологичные системы безопасности и обновленное шасси – все это делает новый К5 более комфортным, уверенным на ходу, интересным в управлении, чем когда-либо прежде.

Руководитель продуктового подразделения KIA Motors Томас Шемера (Thomas Schemera) представляет новинку: «К5 не просто будет играть ведущую роль в усилении позиций KIA на мировом рынке седанов. Прошло почти десятилетие с тех пор, как его давний предшественник изменил правила игры в своем сегменте. И теперь новый К5 – должен стать констатацией того факта, что наш бренд окончательно превратился в создателя автомобилей мирового уровня, автомобилей, которые желанны!».

Спортивный и изящный: новый седан К5 с силуэтом фастбека

K5 представляет новое направление развития «дизайнерского языка» бренда и отличается силуэтом фастбека – это решение используется впервые для седанов KIA бизнес-класса. Новый К5 стал автомобилем с одним из наиболее спортивных и изящных силуэтов за всю историю марки.

Основным элементом дизайна передней части нового седана стала «эволюция» фирменной радиаторной решетки KIA в стилистике «улыбка тигра» (tiger nose). Теперь в поверхность решетки интегрированы и основные светодиодные фары. Дневные ходовые огни получили оригинальный дизайн в стиле росчерков кардиограммы – такое «сердцебиение» выражает тот более эмоциональный дух автомобилей KIA, проводником которого должна стать новая модель.

Высота седана стала меньше на 20 мм (она теперь составляет 1 445 мм), габаритная длина увеличилась на 50 мм (до 4 905 мм), ширина не изменилась – 1860 мм. Колесная база также стала больше на 45 мм и составляет 2850 мм. Новый К5 – самый длинный, широкий и приземистый за всю историю модели. Изменилось и его поведение на дороге: седан стал более стабилен, а характер его управляемости – увлекательнее и интереснее для водителя.

Изменилась и «световая подпись» автомобиля – светодиодная полоса задних дневных ходовых огней протянулась по всей ширине задней части седана.

Более просторный салон с ориентированной на водителя архитектурой

Интерьер нового К5 отличается элегантным дизайном, имеет не подверженную влиянию времени лаконичную архитектуру. Он обеспечивает водителю и пассажирам возможность почувствовать себя в поездке спокойно и расслабленно. При этом интерьер нового седана выглядит достаточно футуристично. Он ориентирован на водителя, материалы отделки приятны на ощупь, а ширина салона, подчеркнутая горизонтальным симметричным зонированием, обеспечивает ощущение простора и гармонии.

Очертания широкой передней панели обусловлены интеграцией в нее информационно-развлекательных систем KIA. Это тоже пример нового поколения языка дизайна бренда – в дальнейшем такой стиль будет распространен и на остальной модельный ряд. В ряде версий мультимедийный дисплей с диагональю 10,25 дюйма расположен рядом с 12,3-дюймовым экраном новой цифровой панели приборов. В этом случае вся информация в цифровом виде удобно располагается перед глазами водителя лишь немного ниже направления его взгляда на дорогу перед автомобилем.

В зависимости от конкретного рынка для салона К5 могут предлагаться различные варианты цветовых сочетаний отделки – в однотонном или двухцветном исполнении, тканевые, из искусственной или натуральной кожи. В отделке передней панели – также в зависимости от конкретной комплектации – использованы элементы и поверхности с эффектом металла или натурального дерева, создающие более изысканную атмосферу.

Бензиновые двигатели Smartstream, новые трансмиссии и система полного привода

Для нового К5 будет предлагаться широкая гамма двигателей семейства Smartstream. Также, впервые в истории модели, доступна система полного привода. Силовые агрегаты нового К5 обеспечивают большую уверенность, более высокую степень эффективности и более выверенную работу, чем когда-либо в истории модели.

Система полного привода позволит клиентам оценить улучшенные динамические качества автомобиля в условиях плохого сцепления с покрытием. В зависимости от действий водителя и дорожных условий система передает часть тяги на задние колеса, но в стандартном варианте К5 сохраняет привычные для этой модели качества переднеприводного автомобиля.

Для К5 подготовлена широкая линейка бензиновых двигателей:

• Smartstream с рабочим объемом 1,6 л, оснащенный системой непосредственного впрыска топлива и турбонаддувом (T-GDI). В этом двигателе технология постоянного изменения фаз клапанов газораспределительного механизма – CVVD (Continuously Variable Valve Duration). Такое решение позволяет улучшить мощностные показатели на низких и средних оборотах двигателя. Максимальная мощность двигателя 1,6 T-GDI составляет 180 л.с., а максимальный крутящий момент 265 Нм. • 2-литровый с распределенным впрыском MPI (152 л.с., 192 Нм) • 2-литровый с системой регулировки высоты подъема клапанов CVVL (160 л.с., 196 Нм) или 2,5-литровый с непосредственным впрыском топлива GDi (194 л.с., 246 Нм). • 2,5-литровый мотор с турбонаддувом мощностью 290 л. с., и крутящим моментом 422 Нм. Двигатель оснащается двойной системой впрыска: на малых оборотах используется распределенный впрыск MPI, на высоких задействуется система непосредственного впрыска GDI, а в промежуточных режимах обе эти системы работают в комбинированном режиме. • Для седана также будет предложены гибридные силовые установки.

Все двигатели в стандартном исполнении агрегатируются с 6- или 8-ступенчатой автоматической трансмиссией. Двигатель 2,5 T-GDI работает в паре с трансмиссией 8DCT.

Передовые возможности доступа в информационные сети и информационно-развлекательные функции

Пакет самых передовых функций безопасности, доступа в информационные сети и информационно-развлекательных возможностей, который предлагается для KIA K5, делает новый седан одним из самых высокотехнологичных, хорошо оснащенных автомобилей в своем сегменте. Доступные для выбора опции избавляют процесс вождения автомобиля от излишнего стресса, делая его максимально простым и удобным.

Новый K5 может также комплектоваться 8-дюймовым проекционным дисплеем: в этом случае наиболее важная информация о движении проецируется на небольшую стеклянную панель, находящуюся непосредственно в поле зрения водителя. На проекционный дисплей может выводиться такая информация, как сигналы разнообразных систем помощи водителю, скорость движения, пошаговые инструкции навигации.

KIA K5 может быть оснащен мощной системой объемного звучания BOSE® с двенадцатью динамиками. Эта система обеспечивает высочайшее качество звучания, полное погружение находящихся в салоне людей в звуковую картину. Также на ряде рынков будет доступна новая функция «Звуки природы» (Sound of Nature), позволяющая создавать в салоне звуковой пейзаж, используя ряд естественных природных звуков, что обеспечивает дополнительную возможность отдохнуть и расслабиться.

Высокотехнологичные системы помощи водителю и новый Ассистент дистанционной парковки (Remote Smart Parking Assist)

Для нового KIA K5 предусмотрен широкий набор функций и систем пассивной и активной безопасности, систем помощи водителю. Все они в любой поездке обеспечивают высокий уровень защиты как водителя и пассажиров, так и других участников дорожного движения. Системы разрабатываемого KIA комплекса ADAS (Advanced Driver Assistance Systems – Высокотехнологичные системы помощи водителю) помогают снизить множество различных рисков и существенно снижают уровень стресса во время движения.

В зависимости от конкретного рынка и комплектации автомобиля, для нового К5 могут быть предложены различные наборы систем комплекса ADAS. В частности, доступны: ассистент предотвращения фронтальных столкновений (FCA), система мониторинга слепых зон (BVM) с системой кругового обзора (SVM) и ассистентом предотвращения столкновений с объектами в слепых зонах (BVA), интеллектуальный круиз-контроль (SCC) или интеллектуальный круиз-контроль с использованием информации от навигационной системы (NSCC), ассистент поддержания движения в полосе (LFA), ассистент движения по автомагистрали (HDA) и система контроля внимания водителя (DAW). Помимо всех перечисленных систем, для К5 предлагается система мониторинга пространства позади автомобиля (RVM) и ассистент предотвращения столкновений с поперечно движущимися транспортными средствами при движении задним ходом (RCCA).

Также новый К5 станет первым автомобилем KIA, который может быть оснащен еще одной новейшей разработкой компании – интеллектуальным ассистентом дистанционной парковки RSPA (Remote Smart Parking Assist). Эта система позволяет водителю ставить автомобиль на параллельную парковку в автономном режиме, используя движение вперед или назад, и дистанционно управляя им с кнопки на ключе. Ассистент разработан для облегчения выхода из автомобиля или посадки в него в узких парковочных местах, либо в том случае, если другой водитель запарковал свой автомобиль слишком близко, перекрыв доступ к какой-либо из дверей.

В Южной Корее всего за три дня, после объявления цен, было собрано более 10 000 предзаказов. Продажи нового KIA K5 на большинстве экспортных рынков начнутся в первом полугодии 2020 года. Информация в данном релизе относится к «глобальному» исполнению автомобиля. Более подробная информация о российской версии будет представлена ближе к дате начала продаж.

 

Что означает «стиль впрыска»?

Корпус дроссельной заслонки, многопортовый и прямой впрыск

Каждая система впрыска топлива будет иметь дроссельную заслонку с дроссельной заслонкой. Это контролирует воздушный поток. У них также будет одна или несколько топливных форсунок для подачи топлива. Что отличает их:

• Где расположены топливные форсунки.
• Как зажигаются топливные форсунки.

Система впрыска дроссельной заслонки (TBI)

Throttle Body Injection выглядит как карбюратор.Обычно бывает от одной до четырех форсунок. Некоторые настройки производительности могут иметь до восьми. TBI — самый экономичный способ перейти на систему впрыска топлива.

• Топливные форсунки установлены в корпусе дроссельной заслонки.
• Форсунки запускаются быстрыми импульсами, которые меняются в зависимости от числа оборотов двигателя.

Как и карбюратор, в цилиндры, наиболее удаленные от центра впускного коллектора, будет поступать немного меньше топлива. Охлаждающий эффект воздушно-топливной смеси, проходящей через впускное отверстие, может вызвать скопление топлива в коллекторе.

Многопортовый впрыск (MPI)

При многопортовом впрыске через корпус дроссельной заслонки проходит только воздух. Обычно на каждый цилиндр приходится по одной форсунке. В некоторых установках производительности будет два инжектора на цилиндр.

• Топливные форсунки находятся во впускном коллекторе рядом с впускными отверстиями.
• Форсунки срабатывают одновременно во время такта впуска. Это называется «групповым огнем».

С MPI каждый цилиндр получает одинаковое количество топлива.Лужа топлива в коллекторе устранена.

Последовательный многопортовый впрыск

Последовательный многопортовый впрыск — это модернизация многопортового впрыска. Как и в случае с многоточечным впрыском, на цилиндр приходится одна или две форсунки, и только воздух проходит через корпус дроссельной заслонки. Он немного эффективнее и еще больше снижает выбросы.

• Топливные форсунки находятся во впускном коллекторе рядом с впускными отверстиями.
• Каждая топливная форсунка запускается сразу после открытия впускного клапана (последовательно).

Последовательный впрыск в основном полезен при работе на низких оборотах. По мере увеличения числа оборотов разница между последовательным и групповым многопортовым впрыском очень мало.

Прямой впрыск

Прямой впрыск работает как последовательный многоточечный впрыск, за исключением того, что топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр. Он предлагает огромный выигрыш в сочетании с регулируемыми фазами газораспределения и принудительной индукцией. Из-за стоимости и сложности его обычно можно найти только в качестве оригинального оборудования.

• Топливные форсунки расположены в камере сгорания.
• Форсунки запускаются последовательно.

С расположением форсунок нет топлива для чистки клапанов. Прямой впрыск склонен к скоплению нагара на клапанах и форсунках.

ID ответа 5236 | Опубликовано 29.10.2019 14:51 | Обновлено 12.11.2019 10:58

Почему в некоторых двигателях есть и порт, и прямой впрыск

Половина U.Парк новых легковых и грузовых автомобилей S. теперь оснащен системой прямого впрыска бензина (также известной как GDI), что означает, что топливо впрыскивается прямо в камеру сгорания. Возникает вопрос: какие следующие инновационные двигатели выйдут из лаборатории?

Ответ заключается в том, чтобы подавать топливо в огонь двумя разными путями, и некоторые производители уже оснастили свои двигатели как левым, так и прямым впрыском. Toyota представила эту технологию, которую она называет впрыском D-4S, на двигателе V-6 более десяти лет назад, а теперь использует порт и прямой впрыск на своем 2.0-литровый четырехцилиндровый двигатель (который построен Subaru), 3,5-литровый V-6 и 5,0-литровый V-8. Audi использует его на своих 3,0-литровых двигателях V-6 и 5,2-литровых V-10.

Система Toyota D-4S была представлена ​​на 3,5-литровом двигателе V-6 Lexus IS350 2006 года.

Ford в настоящее время является доминирующим игроком в области так называемого двухтопливного прямого впрыска под высоким давлением (DI) и впрыска через порт низкого давления (PI). Применения включают в себя бензиновые двигатели V-6 и V-8 с турбонаддувом и без наддува — всего четыре — размером от двух.От 7 до 5,0 литров. И летающий пикап F-150 Raptor, и суперкар GT оснащены новыми 3,5-литровыми двигателями EcoBoost V-6. Наземные F-150 также в значительной степени полагаются на эту технологию с базовым 3,3-литровым двигателем V-6 с двойным топливом и дополнительными 2,7- и 3,5-литровыми двигателями V-6 EcoBoost. Самым последним заявленным заявлением Ford на данный момент является новый 5,0-литровый двигатель V-8, который будет установлен на Mustang GT 2018 года.

Основы

Прежде чем углубляться в тонкости объединения PI и DI, уместно сделать краткое руководство.Вопреки голливудским изображениям автомобилей, падающих со скал, самовозгорания не существует. Поскольку сжиженный бензин не горит, подготовка топлива из бака для сжигания внутри двигателя представляет собой двухэтапный процесс.

Первый этап — распыление жидкости на мелкие капли, что достигается путем нагнетания бензина под давлением с помощью насоса через крошечные отверстия форсунок. Исследование инженеров Hitachi показало, что топливо находится под давлением до 1000 фунтов на квадратный дюйм и впрыскивается через отверстия в диапазоне от 0.От 006 до 0,011 дюйма в диаметре образовался туман со скоростью 135 миль в час из капель диаметром всего 0,000003 дюйма. Это хорошо.

Испарение следует за распылением. Здесь мелкие капли топлива претерпевают фазовый переход из жидкости в газ, становясь паром, который может смешиваться с воздухом и воспламеняться свечой зажигания.

Поскольку во время этого фазового перехода поглощается тепло, возникает охлаждающий эффект, который можно использовать для повышения эффективности работы двигателя. В режиме PI воздух, проходящий через впускной коллектор, охлаждается до того, как достигнет камеры сгорания.При использовании DI охлаждение происходит внутри самой камеры.

Ford оснащает несколько двигателей EcoBoost V-6 с двойным впрыском, включая суперкар GT.

У каждой стратегии есть свои плюсы и минусы. PI удобен для двигателей без наддува, поскольку охлаждение поступающего воздуха увеличивает его плотность и потенциал производства энергии. Намного легче разместить форсунки во впускных каналах, подальше от клапанов и свечей зажигания.Такое расположение выше по потоку обеспечивает достаточно времени для полного испарения. Одним из недостатков является то, что капли топлива иногда оседают на стенках впускного канала, нарушая предполагаемое соотношение топлива и воздуха.

При использовании DI вероятность детонации — преждевременного воспламенения топливно-воздушной смеси — уменьшается, поскольку эффект охлаждения с фазовым переходом имеет место во время такта сжатия непосредственно перед зажиганием. Снижение температуры поверхности камеры сгорания позволяет повысить степень сжатия и повысить эффективность независимо от того, является ли двигатель безнаддувным или наддувным.Ford увеличил максимальный крутящий момент на 30 фунт-фут в своем новом 3,5-литровом двигателе V-6, сочетая новую стратегию двойного впрыска с более высоким давлением наддува.

У DI есть свои недостатки. Система DI более дорогая, потому что давление, необходимое для впрыскивания топлива в камеру сгорания, в 50-100 раз выше, чем с PI, а насос более высокого давления вызывает паразитные потери. Прямые форсунки обычно шумят. Отложения углерода — как на задней стороне впускных клапанов, так и на выхлопных трубах — являются проблемами обслуживания для некоторых пользователей DI.Поскольку время для испарения меньше, часть топлива выходит из камеры сгорания и каталитического нейтрализатора в виде твердых частиц или сажи. Эти частицы углерода похожи на частицы, выбрасываемые дизельными двигателями, но меньше по размеру.

Комбинация

Конечная стратегия — объединить преимущества PI и DI, используя каждое из них для уменьшения отрицательных сторон друг друга. Toyota, например, запускает обе форсунки при низких и средних нагрузках и оборотах, другими словами, при нормальном вождении.Это увеличивает плотность поступающего заряда без наддува и смывает нагар с впускных клапанов. В условиях высоких нагрузок и оборотов, когда требуется максимальное охлаждение камеры сгорания, поскольку детонация более вероятна, DI обрабатывает всю подачу топлива.

Каждый производитель использует свою стратегию относительно того, когда использовать порт, прямой или оба инжектора. Здесь показана одна из зависимостей крутящего момента Toyota от частоты вращения и использования форсунок.

Питер Даудинг, главный инженер Ford по бензиновым системам трансмиссии, раскрыл иную стратегию. Ford использует только PI на холостом ходу и на низких оборотах для плавной, тихой и эффективной работы двигателя. По мере увеличения числа оборотов и нагрузки подача топлива становится запрограммированной смесью PI и DI. В отличие от методологии Toyota, ИП Форда всегда работает, отвечая по крайней мере за 5-10 процентов поставок топлива.

Даудинг и его коллега по инженерам Ford Стивен Расс подчеркивают, что отложения углерода на выхлопных трубах и впускных клапанах никогда не были проблемой в их двигателях DI.Доудинг добавляет: «Теперь, когда электродвигателям отводится все больше ролей в силовых установках, наша задача — повышать эффективность двигателей, когда это возможно. Двухтопливная технология Ford уже зарекомендовала себя как ценная и рентабельная стратегия в этом направлении ».

Проектирование и разработка современных двигателей — это попытка уравновесить мощность, выбросы, пробег, долговечность, управляемость и другие проблемы. Двухтопливная стратегия дает инженерам дополнительный ключ к повороту, поскольку они стремятся высвободить больше энергии из каждой капли газа.По мере извлечения уроков и снижения затрат на компоненты можно ожидать, что все больше производителей примут на вооружение этот подход к разжиганию костров.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Прямой впрыск и последовательный впрыск топлива

Сравнение прямого впрыска и последовательного впрыска топлива

Больше крутящего момента и меньше топлива — Двигатели с прямым впрыском PCM

Прямой впрыск vs.Последовательный впрыск топлива

С тех пор, как PCM выпустила новые двигатели H5 и H6 с прямым впрыском, нас спрашивали, в чем разница между прямым и последовательным впрыском, и является ли PCM единственной компанией, использующей прямой впрыск. Я надеюсь ответить на оба вопроса ниже. Вот основная информация о системах впрыска.

В основном, система SFI (последовательного впрыска топлива) имеет топливную форсунку для каждого цилиндра. Каждая из этих форсунок подает топливо в систему под давлением 30-40 фунтов на квадратный дюйм перед впускным клапаном.Эта топливно-воздушная смесь втягивается в цилиндр мимо впускного клапана на такте впуска поршня, а затем сжимается и воспламеняется. Эта система была намного более экономичной и создавала намного больше мощности, чем системы карбюрации, которые она заменила. Последовательный впрыск топлива использовался в судовых двигателях в течение нескольких лет и является системой, которая в настоящее время используется в большинстве новых буксиров, а также в системе PCM, используемой в двигателях до 2016 года.

DI (Direct Injection) — это следующая эволюция системы впрыска топлива, при которой топливо впрыскивается после впускного клапана непосредственно в каждый цилиндр под давлением более 3000 фунтов на квадратный дюйм.В чем преимущества DI по сравнению со старой системой SFI? Антуан Гудвин (автор двигателя для Cnet) сказал, что читатели, возможно, заметили, что во время переходов от карбюрации к SPFI (одиночный порт) к MPFI (многопортовый) точка, в которой топливо добавляется во впускной заряд, сместилась с предыдущего. дроссель к впускному коллектору и далее к отдельным впускным направляющим — все ближе и ближе к камере сгорания. Прямой впрыск выводит эту эволюцию на новый уровень, помещая инжектор внутри камеры сгорания.Перемещая форсунку в камеру сгорания, GDI (непосредственный впрыск бензина) получает несколько преимуществ по сравнению с ранее обсужденными системами.

Поместив форсунку внутрь цилиндра, компьютер двигателя получает еще более точный контроль над количеством топлива, впрыскиваемого во время такта впуска, дополнительно оптимизируя воздушно-топливную смесь для создания чистого горящего взрыва с очень небольшим расходом топлива и увеличенной подачей мощности. .

Система GDI также имеет большую гибкость в отношении , когда в цикле сгорания добавляется в топливо.Системы MPFI могут добавлять топливо только во время такта впуска поршня, когда впускной клапан открыт. GDI может подливать топливо, когда это необходимо. Например, некоторые двигатели GDI могут регулировать время так, чтобы меньшее количество топлива впрыскивалось во время такта сжатия, создавая гораздо меньший контролируемый взрыв в цилиндре. Этот так называемый сверхбедный режим сжигания немного жертвует чистой мощностью, но значительно снижает количество топлива, используемого в то время, когда (лодка) требует очень небольшого рычания (холостой ход, замедление и т. Д.)).

Ну, хватит всей этой технической ерунды — Итак, , что для вас означает прямой впрыск ? Это означает, что у вас может быть двигатель с большим крутящим моментом (мощностью на нижнем уровне), чем у системы последовательного впрыска топлива, и вы получите эту дополнительную мощность при меньшем сжигании топлива. Я могу сказать вам по собственному опыту, что новый H5 просто вытесняет прошлогодний PCM ZR409 из ямы на Centurion FS33 с максимальным балластом. Но по-настоящему большой сюрприз случился, когда мы протестировали новый двигатель PCM H6 здесь, на высоте, в Юте.Мы смогли разогнать Ri237 с балластом (общий вес 10 500 фунтов) до скорости вейкборда в Дир-Крик. Мы были очень удивлены, потому что это максимальный вес, который мы могли бы получить для скорости вейкборда с моим 550-сильным PCM XR7 2015 года с наддувом. Мы протестировали их бок о бок, и разница была незначительной.

Излишне говорить, что после нашего личного опыта мы не были сильно удивлены, когда получили от PCM характеристики для сравнения двигателей. Новые PCM Direct Injection H5 и H6 на 33% быстрее от 0 до 23 миль в час, чем прошлогодние PCM ZR409 и ZR450.Но самое приятное то, что эти новые двигатели на 27% более экономичны по сравнению с аналогичными двигателями прошлого года. Больше мощности, меньше топлива. Это комбинация, с которой я могу жить. Неудивительно, что мой хороший друг, Трей Турман из PCM, год назад сказал мне, что в 2016 году у PCM есть что-то особенное, и что мне это понравится. Трей был прав, эти моторы очень и очень впечатляют.

Примечание: на всякий случай, PCM — единственный производитель двигателей для буксиров, использующий двигатели с прямым впрыском топлива в 2016 году.Это означает, что если буксир, на который вы смотрите, не является Centurion, Nautique или Supreme, он, скорее всего, не имеет прямого впрыска.

«Жизнь коротка, поехали»

Основы системы впрыска топлива

Эпоха карбюраторных легковых и грузовых автомобилей прекратилась к началу 90-х годов. Углеводы по-прежнему используются в некоторых мотоциклах, газонокосилках и другом силовом оборудовании, но электронный впрыск топлива (EFI) является стандартным оборудованием почти для всего, что мы водим. Итак, мы собираемся рассмотреть основные операции EFI, различные типы систем и новейшие технологии.

Давайте начнем с обновления карбюраторов. Углеводы производились в различных формах, размерах, брендах и моделях, причем некоторые из них крепились болтами на верхней части впускного коллектора V-8, другие устанавливались непосредственно на заднюю часть четырехцилиндровой головки цилиндров мотоцикла. Были одноцилиндровые карбюраторные, двухствольные и четырехствольные, с конфигурациями производительности, такими как сдвоенные квадроциклы (два четырехствольных), шестицилиндровый (три двухствольных) и так далее.

Просмотреть все 4 фотографии При работе с современными пикапами важно иметь базовые представления о системах впрыска топлива.Как видно здесь, системы последовательного впрыска топлива в настоящее время являются отраслевым стандартом.

Каждый цилиндр карбюратора является центром внимания. Здесь воздух проходит через горловину карбюратора и попадает в двигатель. Воздушный поток регулируется дроссельной заслонкой карбюратора, открывается и закрывается с помощью кабеля, проложенного к педали акселератора. Каждый ствол использует физику так называемого эффекта Вентури. Внутренний диаметр каждого ствола посередине уже по сравнению с верхним и нижним.Такая конструкция ускоряет воздушный поток и создает зону низкого давления. Это низкое давление воздуха всасывает топливо из корпуса карбюратора через каналы, где топливо смешивается с воздухом, образуя туман (распыление). Эта воздушно-топливная смесь, которая идеально подходит для сгорания, проходит через впускной коллектор и мимо впускных клапанов двигателя, затем сжимается поршнями и воспламеняется свечами зажигания.

Карбюраторы в некоторых отношениях сложнее топливных форсунок. Некоторые используют вторичную трубку Вентури в первичной части ствола.Есть переменные Вентури; большое количество воздушных и топливных контуров и жиклеров; регулируемая струя с дозирующими стержнями, калиброванный автоматический дроссель и установки обогащения с холодным пуском; и механизмы управления холостым ходом. Даже углеводы с компьютерным управлением были на рынке какое-то время.

Электронный впрыск топлива (EFI)

В отличие от карбюратора, который смешивает топливо с воздухом с помощью трубки Вентури, для топливной форсунки требуется высокое давление топлива. Это давление обычно создается из бака электрическим топливным насосом.Сам инжектор представляет собой простой электрический соленоид (открытый / закрытый клапан), который обычно закрыт, который открывается при подаче питания и заземления. При определенном давлении топлива на входе форсунки и включенном (открытом) соленоиде топливо выходит через форсунку в виде тонкой зонтичной формы распыления. Этот процесс обеспечивает лучшее распыление топлива, что улучшает сгорание.

Главным преимуществом EFI является точный контроль подачи топлива для снижения выбросов выхлопных газов при одновременном улучшении рабочих характеристик и экономии топлива.Каждая форсунка получает питание при включенном зажигании, но команда включения / выключения, которая завершает заземление цепи, подается модулем управления трансмиссией (PCM) в быстрой импульсной форме. Это называется широтно-импульсной модуляцией или временем, в течение которого инжектор управляется в миллисекундах. Рабочий цикл — это соотношение времени включения и выключения. Рабочий цикл 60 процентов означает, что на форсунку подана команда на впрыск топлива в 60 процентов времени.

Соотношение воздух / топливо по учебнику — 14.7: 1 (стехиометрическая смесь). Здесь сгорание сжигает почти 100 процентов топлива, поступающего в двигатель. Как мы узнали из многих других автомобильных электронных систем, необходимы три основных элемента: ввод данных, электронный блок управления для расшифровки данных, который завершается точными командами вывода от того же блока управления двигателем.

Просмотреть все 4 фотографии Впрыск топлива через дроссельную заслонку лучше всего рассматривать как переходную технологию между карбюраторами и современным впрыском топлива через порт.

Входы данных для управления EFI

• Частота вращения коленчатого вала / синхронизация
• Частота вращения / синхронизация распределительного вала
• Массовый расход воздуха
• Абсолютное давление в коллекторе (вакуум)
• Содержание кислорода в выхлопных газах
• Температура всасываемого воздуха
• Температура охлаждающей жидкости
• Положение дроссельной заслонки
• Барометрическое давление
• Состояние продувки адсорбера для улавливания паров топлива
• Давление топлива

PCM обрабатывает входящие данные и подает команду на соответствующий рабочий цикл форсункам, пытаясь оставаться как можно ближе к стехиометрической смеси.Это достигается на высокой скорости, чтобы поддерживать оптимальное соотношение воздух / топливо в различных условиях движения. Обычно крейсерская скорость 55 миль в час по шоссе при слабом газе настолько эффективна, насколько это возможно. Прижатие педали газа к полу требует гораздо более высокого рабочего цикла, чтобы обеспечить полную мощность при высоких нагрузках. Датчики кислорода, определяющие соотношение воздух / топливо по количеству O2, остающегося в выхлопных газах, имеют решающее значение для точной настройки распределения топлива и поддержания элитного уровня экономии топлива и низких выбросов.

На первый взгляд первые серийные двигатели с электронным впрыском топлива выглядели очень похоже на карбюраторные. В одноточечном впрыске использовался блок корпуса дроссельной заслонки, аналогичный по конструкции карбюратору, включая дроссельную заслонку (и) для управления воздушным потоком, но с одним или двумя очень большими топливными форсунками, установленными сверху. Затем распыленное топливо прошло через направляющие впускного коллектора к впускным клапанам каждого цилиндра — точно так же, как карбюратор. Одноточечный впрыск имел экономический смысл, потому что старые карбюраторные впускные коллекторы можно было использовать с небольшими модификациями.В блок корпуса дроссельной заслонки также входили регулирующий клапан холостого хода (IAC) и датчик положения дроссельной заслонки (TPS). Одна из немногих конфигураций корпуса дроссельной заслонки, Cross-Fire Injection, производилась GM с 82 по 84 год на некоторых 5,0-литровых и 5,7-литровых V-8 Corvettes, Camaros и Firebirds. К модифицированному впускному коллектору были прикреплены два блока впрыска корпуса дроссельной заслонки, каждый из которых питал четыре цилиндра на противоположной стороне двигателя — следовательно, Cross-Fire.

Многопортовый впрыск — основа современных систем EFI.Для каждого цилиндра предусмотрен отдельный инжектор, расположенный во впускном коллекторе непосредственно перед каждым впускным клапаном. Входные концы форсунок подключены к общей регулируемой топливной рампе, поэтому единственный насос высокого давления может подавать топливо по всем направлениям. И еще есть дроссельная заслонка, регулирующая поток воздуха на главном входе во впускную камеру. Камера статического давления представляет собой камеру между корпусом дроссельной заслонки и местом, где бегунки коллектора разделяются на каждое впускное отверстие головки блока цилиндров. Датчик положения дроссельной заслонки и регулирующий клапан холостого хода по-прежнему встроены в корпус дроссельной заслонки вместе с датчиком абсолютного давления в коллекторе в некоторых случаях.

Ранние многопортовые системы использовали пакетную команду форсунок (то есть рабочий цикл применялся к форсункам в группах) или одновременный, в котором все форсунки открывались одновременно. Этот процесс будет накапливать топливо на задней стороне каждого впускного клапана, пока этот цилиндр не достигнет своего такта впуска. Затем впускной клапан открывается и позволяет поступать расчетной топливно-воздушной смеси. Более современные многопортовые системы используют преимущества последовательного впрыска. Это позволяет каждой форсунке распылять топливо в порядке зажигания двигателя, в то время как PCM изменяет синхронизацию распыления в соответствии с заданным ходом впуска цилиндра.Этот метод очень похож на синхронизацию зажигания, когда свеча зажигается до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки своего хода сжатия.

Прямой впрыск подразумевает именно это. Более прочные топливные форсунки установлены в головке блока цилиндров и впрыскивают топливо под экстремальным давлением непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра, исключая подачу топлива через впускной коллектор (перед впускным клапаном).

Как и все формы подачи топлива в двигатели внутреннего сгорания, идеи и самые ранние системы прямого впрыска возникли более века назад.

При обсуждении прямого впрыска массовое производство всегда ориентировалось на применение в дизельных двигателях. Бензиновые двигатели с более низкой степенью сжатия позволяют воздушно-топливной смеси поступать в цилиндр мимо впускного клапана, сжиматься приближающимся поршнем и затем воспламеняться от искры. Дизельные двигатели с высокой степенью сжатия (без искры) используют тепло, выделяемое при сжатии воздуха, для воспламенения смеси. Следовательно, топливо должно впрыскиваться точно во время такта сжатия. В противном случае топливно-воздушная смесь воспламенится слишком рано и нарушит процесс сгорания.

Посмотреть все 4 фотографииДизельные форсунки Common Rail высокого давления очень точные и очень дорогие. Здесь изображен двигатель Ford 6.0L Power Stroke.

Самым распространенным способом впрыска автомобильного дизельного топлива на протяжении многих лет был механический впрыск с использованием топливного насоса. Точно так же, как распределитель искрового двигателя, ТНВД приводится в действие коленчатым валом / распределительным валом. Когда насос вращается, он подает потоки топлива мимо подпружиненных форсунок, откалиброванных для открытия при определенном давлении, во время такта сжатия каждого цилиндра.Топливо воспламеняется в момент попадания в камеру сгорания. В отличие от бензиновых двигателей, в дизелях используется полностью открытый воздухозаборник (без дроссельной заслонки), а частота вращения двигателя строго контролируется подачей топлива.

В современных дизельных двигателях используются сложные системы с электронным управлением, основанные на устаревших принципах. Высокое давление топлива по-прежнему обеспечивается насосом с механическим приводом, но форсунки теперь являются электронными соленоидами, управляемыми PCM. В алгоритме используется множество дополнительных входных данных, и давление топлива и время впрыска применяются динамически, при этом давление топлива в форсунках достигает 36000 фунтов на квадратный дюйм.

Прямой впрыск бензина

Автопроизводители находятся на ранних стадиях перехода на прямой впрыск бензина, точно так же, как мы перешли от карбюраторов к EFI. Технология отсутствует довольно давно. Около 15 лет назад мы спросили инженера GM о задержке производства бензина с прямым впрыском. Уже было известно, что GDI улучшает как производительность, так и экономию топлива, поэтому ответом было просто «стоимость». Форсунки для тяжелых условий эксплуатации, которые могут выдерживать высокое давление топлива в сочетании с экстремальным давлением сгорания и высокой температурой, были дорогими.Кроме того, к стандартной конфигурации многоточечного впрыска пришлось добавить топливный насос гораздо более высокого давления с соответствующими трубками и направляющими.

Посмотреть все 4 фотографии Хотя дизельные двигатели используют непосредственный впрыск в течение многих десятилетий, это относительно недавняя разработка для бензиновых двигателей.

Электронное управление дроссельной заслонкой в ​​настоящее время является стандартным оборудованием большинства серийных легковых и грузовых автомобилей с многоточечным впрыском топлива и будет продолжено с GDI.

Давление топлива с распределенным впрыском может варьироваться в диапазоне 35-65 фунтов на квадратный дюйм, создаваемое насосом с приводом от электродвигателя в баке.Это же устройство считается насосом подачи топлива для непосредственного впрыска. Подобно впрыску дизельного топлива, электрический насос теперь подает объем топлива под умеренным давлением в гидравлический насос, приводимый в действие коленчатым или распределительным валом. Насос с механическим приводом может выдавать от 500 до 3000 фунтов на квадратный дюйм в зависимости от частоты вращения двигателя. Когда оптимальное давление направлено на все форсунки на топливной рампе, команда рабочего цикла применяется для соответствия условиям движения. GDI исключает многоточечный впрыск с более точным выбором времени подачи топлива непосредственно на сгорание без внешней задержки впускного коллектора.В форсунках прямого действия часто используются форсунки, которые направляют топливо для отклонения от конструкции верхней части поршня и создания турбулентности для более эффективного горения.

Морской двигатель, впрыск дроссельной заслонки v Многопортовый впрыск

Сравнение производительности карбюраторов

и
TBI и порта впрыска топлива

TBI, или впрыск дроссельной заслонки, представляет собой номенклатуру, определяющую конкретный метод измерения воздуха и топлива в судовом двигателе. Механизм корпуса дроссельной заслонки напоминает карбюратор тем, что у него есть дроссельная заслонка, которая открывается и закрывается, впуская больше или меньше воздуха в двигатель.Но, в отличие от карбюратора, у него нет поплавка, главных жиклеров и воздухоотводчиков. Вместо этого есть две форсунки топливных форсунок, которые впрыскивают непрерывный поток паров бензина непосредственно в воздушный поток над дроссельной заслонкой. Микрокомпьютер определяет положение дроссельной заслонки и регулирует расход топлива в соответствии с ним.

Что выходит на коленчатом валу, так это более пологая кривая крутящего момента, больше мощности и лучшая экономия топлива. Другими словами, TBI может похвастаться лучшими универсальными характеристиками, чем карбюратор.Более того, эти и все другие судовые двигатели с электронным впрыском топлива проще в обращении. Даже ледяные двигатели TBI запускаются мгновенно и продолжают работать без брызг и кашля. На стартовой рампе, что приносит большие дивиденды, особенно неопытным рулевым.

Если техническая природа системы TBI кажется смехотворно простой, это потому, что это так. Хотя TBI стоит больше, чем карбюрация, цена все же значительно ниже, чем более сложные формы EFI.Короче говоря, обновление TBI обеспечивает эффективность и экономичность EFI с небольшими дополнительными затратами.

При многоточечном впрыске топлива все еще есть дроссельная заслонка. Но вместо двух форсунок их восемь: По одному на каждый цилиндр. И вместо того, чтобы располагаться над дроссельной заслонкой, форсунки устанавливаются на впускном коллекторе на небольшом расстоянии перед впускными клапанами. С точки зрения эффективности, впрыск через порт — это то же самое, что и TBI для карбюратора.С восемью форсунками, установленными в непосредственной близости от камеры сгорания, вместо впрыска непрерывного потока паров бензина, такого как TBI, впрыск через порт создает импульсный поток топлива. Кроме того, микрокомпьютер более точно рассчитывает подачу и количество бензина. Здесь снова оптимизированы мощность и экономия топлива.

Очевидно, что это заявление о техническом превосходстве порождает ряд вопросы, например: «Чувствуете ли вы разницу между карбюратором и топливом» впрыск у руля? Ответ однозначный: да.По сравнению с любым Лодка с двигателем EFI, карбюраторная установка требует настройки, даже когда двигатель действительно находится в хорошем состоянии.

Как насчет TBI по сравнению с инъекцией через порт? Может ли рулевой определить разницу между ними? Ответ зависит от размера лодки. На небольшой лодке, скажем, 20-футовой, двигатель с левым впрыском отходит от буровой установки TBI. Но на более тяжелой лодке, такой как круизер, даже с разницей в 40 л.с., вы, вероятно, не почувствуете реальной разницы между сиденьями.

Естественно, со всей дополнительной сантехникой и компьютерным программным обеспечением, двигатели с инжекторным двигателем стоят дороже, чем TBI. Оба требуют специально обученного механика для диагностики топливных систем. С другой стороны, оба стиля Двигатели EFI обычно более надежны, чем карбюраторные судовые двигатели.

Современные судовые двигатели, как TBI, так и многоточечный впрыск сложная система зажигания и управления двигателем. Время зажигания микропроцессора контролирует жизненно важные функции двигателя.Если низкокачественное топливо вызывает детонацию в двигателе, модуль немедленно реагирует, замедляя угол опережения зажигания, поэтому детонация прекращается. Ограничитель оборотов предохраняет двигатель от самоуничтожения, если большая вода когда-нибудь превратит нос в волну и оставит лопасти свободно вращаться в воздухе. Еще одно преимущество электронного мониторинга: в случае отказа системы охлаждения или смазки звуковой сигнал предупреждает рулевого до того, как произойдет повреждение.

EFi против MPFi против GDi: как работает технология электронного впрыска топлива?

EFi, MPFi, GDi —

EFi означает электронный впрыск топлива (EFi), тогда как MPFi или MPi означает многоточечный впрыск топлива, а GDi означает прямой впрыск бензина.Все это типы систем впрыска топлива, которые в основном используются в бензиновых или бензиновых двигателях. Все эти термины относятся к системам бензинового впрыска нового поколения.

Ранее в более старых двигателях использовался простой впрыск топлива (Fi), который заменял карбюратор для устранения некоторых его недостатков. Карбюратор, будучи механическим устройством, просто не мог полностью контролировать точное соотношение воздух-топливо для удовлетворения растущих требований к лучшему контролю за выбросами.

Таким образом, она была заменена на технологию впрыска топлива первого поколения.В этом методе бензиновое топливо распыляется путем нагнетания его через инжектор, в отличие от его всасывания, создаваемого в трубке Вентури в карбюраторе, который нагнетает бензин через свои отверстия. Таким образом, существует фундаментальная разница между карбюратором предыдущего поколения и системой впрыска топлива (EFi) нового поколения.

Ранее система впрыска топлива первого поколения отличалась простой конструкцией, состоящей из инжектора и механического топливного насоса. В основном топливный насос обеспечивал давление, достаточное для гидромеханического открытия форсунки.Позже эта система была модернизирована, чтобы включить в нее инжектор с электрическим приводом от ЭБУ, который представляет собой систему электронного впрыска топлива первого поколения или EFi.

Система впрыска дроссельной заслонки (TBI) —

Система впрыска дроссельной заслонки также известна как система центрального впрыска топлива. Он состоит из топливной форсунки с электрическим управлением, расположенной над дроссельной заслонкой (дроссельной заслонкой) и распыляющей топливо в корпус дроссельной заслонки.

EFi 1-го поколения — Система впрыска дроссельной заслонки — TBI

Одноточечный впрыск топлива —

Одноточечный впрыск топлива — это система впрыска топлива второго поколения, в которой используется впрыск топлива с электронным управлением (EFi).Кроме того, он точно регулировал время впрыска с помощью ЭБУ, датчиков и исполнительных механизмов. В нем использовался инжектор «общий для всех цилиндров», который подавал бензин в распыленной форме.

EFi 2-го поколения — одноточечная система впрыска — впрыск в коллекторе

Однако инженеры переместили ее с ее более раннего положения в корпусе дроссельной заслонки на впускной коллектор. Здесь бензин смешивается с поступающим воздухом. Затем топливовоздушная смесь (называемая зарядом) поступает в каждый цилиндр. Следовательно, эту систему также называют «впрыском в коллектор», поскольку впрыск бензина происходит во впускной коллектор.

Многоточечный впрыск топлива (MPFi) —

Кроме того, производители разработали систему впрыска в коллектор, включающую инжектор «один на каждый цилиндр», который обеспечивает четыре инжектора в четырехцилиндровом двигателе. Инженеры назвали эту превосходную технологию с электронным управлением как «Последовательный впрыск топлива», также известный как многопортовый / многоточечный впрыск топлива или, сокращенно, MPFi / MPi.

EFi 3-го поколения — многоточечный впрыск топлива — MPFi

MPFi использует отдельный инжектор для каждого цилиндра для подачи правильного количества топлива через «топливную рампу» в соответствии с «Порядком зажигания» или в «определенной последовательности».Кроме того, система MPFi обеспечивает дополнительную точность, изменяя количество топлива и время впрыска, управляя каждой форсункой отдельно. Таким образом, улучшаются характеристики и эффективно контролируются выбросы.

Данная технология состоит из следующих частей:

1. Форсунки
2. Топливный насос
3. Топливная магистраль
4. Датчик давления топлива
5. Блок управления двигателем
6. Регулятор давления топлива
7. Различные датчики — датчик положения кривошипа / кулачка, датчик давления в коллекторе, датчик кислорода

# Прямой впрыск бензина (GDI) —

Прямой впрыск бензина (GDI) также известен как Прямой впрыск бензина / Прямой впрыск с искровым зажиганием (SIDI) / Стратифицированный впрыск топлива (FSI), который является новейшей технологией EFi.Кроме того, в нем используются специальные форсунки, распыляющие бензин под очень высоким давлением. В отличие от системы MPFi, этот инжектор впрыскивает бензин прямо в камеру сгорания, как и дизельные двигатели.

EFi 4-го поколения — непосредственный впрыск бензина — GDi

Сложная «система управления двигателем» (EMS) точно контролирует смешивание воздуха и топлива. Смешивание воздуха и бензина происходит внутри камеры сгорания, а не во впускном коллекторе. Таким образом, этот метод обеспечивает больший контроль над процессом горения.Кроме того, он также обеспечивает несколько режимов сгорания, которые включают сверхбедное соотношение воздух-топливо. В настоящее время двигатели нового поколения используют GDI в сочетании с турбонагнетателем, что улучшает характеристики двигателя.

Преимущества впрыска топлива в бензиновых двигателях —

1. Более плавный и надежный отклик двигателя
2. Устранение дроссельной заслонки и более легкий запуск из холодного состояния
3. Улучшенная работа двигателя даже при экстремальных температурах окружающей среды
4. Более плавная работа двигателя на холостом ходу и работе
5.Повышенная топливная эффективность
6. Снижение выбросов CO2

Для получения дополнительной информации щелкните здесь.

Подробнее: Как работает технология CRDi? >>

О компании CarBikeTech

CarBikeTech — технический блог. Его члены имеют опыт работы в автомобильной сфере более 20 лет. CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильным технологиям.

Посмотреть все сообщения CarBikeTech

Плюсы и минусы покупки машины с прямым впрыском

На главную »Плюсы и минусы покупки машины с прямым впрыском

18 августа 2019

Обычный электронный впрыск топлива используется в серийных автомобилях с конца 1950-х годов.До недавнего времени почти все бензиновые автомобили имели многоточечный (многоточечный) впрыск топлива, или MPI, и он был очень надежным.

Форсунка высокого давления

Когда дело доходит до технического обслуживания или ремонта, это последнее, о чем вам следует беспокоиться.

В условиях ужесточения правил экономии топлива и более строгих законов о выбросах производители автомобилей внедряют новые технологии. Один из них — прямой впрыск бензина (DI или GDI).

Технология прямого впрыска улучшает экономию топлива на 10-20 процентов, но насколько она надежна? Автомобиль с прямым впрыском обходится дороже в обслуживании? Каковы плюсы и минусы? Во-первых, давайте посмотрим, как это работает по сравнению с обычным многоточечным впрыском топлива:

Принцип работы многопортового и прямого впрыска

Обычный впрыск топлива (MPI)

В бензиновом двигателе с обычным многоточечным (многоточечным) впрыском топлива электрический топливный насос, встроенный в бензобак, подает топливо в топливную рампу двигателя.Давление топлива относительно низкое: 35-60 фунтов на квадратный дюйм. Топливная рампа распределяет топливо по форсункам. В каждом цилиндре есть одна топливная форсунка (зеленая на изображении). По команде компьютера двигателя топливная форсунка распыляет топливо во впускной канал, где оно смешивается с воздухом. Оттуда воздушно-топливная смесь поступает в цилиндр через открытый впускной клапан во время такта впуска.

Прямой впрыск топлива (GDI)

При прямом впрыске топливный насос низкого давления сначала подает топливо к добавленному топливному насосу высокого давления.Топливный насос высокого давления — это механический насос, приводимый в действие одним из распределительных валов двигателя. Он подает топливо под очень высоким давлением (более 2000 фунтов на квадратный дюйм) в топливную рампу. Топливная рампа распределяет топливо к топливным форсункам высокого давления; по одному на каждый цилиндр. Топливная форсунка высокого давления испаряет топливо непосредственно в камеру сгорания во время такта сжатия, когда поршень находится близко к верху, см. Изображение.

Реклама — Продолжить чтение ниже

Требует ли двигатель с прямым впрыском большего обслуживания?

Если вы проверите график технического обслуживания автомобиля с прямым впрыском, вы вряд ли найдете какие-либо дополнительные услуги для автомобиля с прямым впрыском.Однако есть несколько отличий. Во-первых, двигатель с прямым впрыском более чувствителен к качеству бензина, учитывая конструкцию.

Топливный насос высокого давления приводится в действие распределительным валом, и эта точка трения смазывается моторным маслом.

ТНВД Ford EcoBoost

Это означает, что низкий уровень масла или его отсутствие могут вызвать проблемы, но это верно для любого двигателя.

Единственная проблема, характерная для прямого впрыска, — это скопление углерода на задней стороне впускных клапанов и на форсунках. Почему это происходит? В любом двигателе пары масла из системы вентиляции картера проходят через впускные клапаны. Однако при обычном впрыске топлива MPI форсунки распыляют непосредственно на впускные клапаны, «смывая» их. В двигателе с прямым впрыском топливо распыляется «под» клапанами, см. Изображения выше. Это означает, что со временем пары масла из системы вентиляции, проходящие через впускные клапаны, образуют нагар на задней стороне клапанов и на форсунках.

Эта проблема более заметна в двигателях с большим пробегом, особенно если автомобиль используется для частых коротких поездок. Турбокомпрессор также может усугубить ситуацию, потому что при большем пробеге утечка масла из уплотнений турбокомпрессора также попадает во впускное отверстие.

Это означает, что в некоторых автомобилях с прямым впрыском впускные клапаны могут нуждаться в очистке при большем пробеге.

.

Топливный насос высокого давления Audi. Audi называет непосредственный впрыск топлива с расслоенным впрыском топлива или FSI / TFSI

Если вы берете свой автомобиль с прямым впрыском топлива для настройки, дилер или независимая ремонтная мастерская могут предложить вам услугу впуска топлива или очистку впускного клапана.Многие владельцы BMW, например, знают о «очистке грецкого ореха», которая представляет собой способ очистки впускных клапанов средством из скорлупы черного ореха (450-700 долларов). Иногда может потребоваться ручная очистка впускных клапанов, и это может стоить немного дороже.

Мы поговорили с владельцем автомастерской, специализирующейся на немецких автомобилях. Он рекомендует чистить впускные клапаны каждые 75 000 миль. По его словам, отложения на впускных клапанах — одна из частых проблем его магазина.

Тем не менее, у многих автомобилей с прямым впрыском нет никаких проблем.Мы также нашли несколько сервисных бюллетеней, в которых различные автопроизводители рекомендуют использовать бензин с детергентом TOP TIER, чтобы избежать проблем с прямым впрыском: Перейдите на сайт www.toptiergas.com для получения списка поставщиков топлива, которые предлагают бензин с моющими средствами TOP TIER.

Есть некоторый прогресс и в технологии DI. Toyota, например, использует систему впрыска топлива D-4S в ряде последних автомобилей Toyota и Lexus. В двигателе D-4S каждый цилиндр имеет как инжектор прямого, так и портовый. Ford также внедрил систему двойной подачи топлива с двумя топливными форсунками на цилиндр в некоторых из последних моделей.Это называется PFDI-Port Fuel (PFI) и Direct-Injection (DI). Эта технология с двумя форсунками должна устранить проблемы, связанные с накоплением углерода на впускных клапанах.

Надежны ли двигатели с прямым впрыском?

Двигатель Mazda Skyactiv с непосредственным впрыском

В целом, чем сложнее автомобиль, тем больше может выйти из строя, хотя у некоторых автомобилей было больше проблем, связанных с прямым впрыском, чем у других.Например, у BMW были некоторые проблемы с насосами высокого давления и форсунками, и даже на некоторых моделях был отозван топливный насос высокого давления. У Volkswagen / Audi были проблемы с их бензиновым двигателем 2.0L-turbo FSI (термин Volkswagen для прямого впрыска) из-за износа толкателя топливного насоса высокого давления / кулачка. Однако, например, бензиновые двигатели Mazda Skyactiv с прямым впрыском топлива обычно хорошо выдерживают регулярную замену масла. Значит, проверяйте надежность каждой машины индивидуально.

Где можно посмотреть рейтинги надежности? Во-первых, это Consumer Reports. Мы считаем их оценки точными. Чтобы получить доступ к их рейтингам в Интернете, вам потребуется платная подписка, но вы можете найти копию их печатного журнала в местной библиотеке. J.D. Power также предлагает рейтинги надежности. Посетите CarComplaints.com, чтобы узнать, у каких автомобилей больше проблем.

Плюсы и минусы

Подводя итог: к недостаткам прямого впрыска можно отнести более сложную конструкцию с дорогими компонентами, более жесткие требования к качеству бензина и потенциально более высокие затраты на ремонт при большем пробеге из-за проблем, упомянутых выше.Часто некоторые из этих проблем трудно диагностировать, увеличивая счет за ремонт.
Основными преимуществами являются лучшая экономия топлива, меньшие выбросы и возможность увеличения мощности.

На что обращать внимание при покупке подержанного автомобиля с двигателем с прямым впрыском?

При проверке автомобиля с непосредственным впрыском следите за тем, чтобы индикатор проверки двигателя оставался включенным после запуска двигателя.

Не садитесь в машину, если под капотом чувствуется запах бензина.Низкий уровень моторного масла может указывать на чрезмерный расход масла. Слишком высокий уровень масла и запах бензина могут указывать на присутствие бензина в моторном масле, что также не является хорошим признаком. При тестовой езде следите за ненормальным шумом двигателя, а также отсутствием мощности, пропусками зажигания, резким холостым ходом или колебаниями. Заглох — еще один признак неисправности двигателя. Синий или белый дым из выхлопной трубы должен сказать вам, что нужно проехать мимо машины. Подробнее: Как осмотреть подержанный автомобиль.
Мы рекомендуем, чтобы автомобиль проверил доверенный механик перед подписанием контракта.Если это немецкая машина, отнесите ее механику, специализирующемуся на немецких машинах. Избегайте автомобиля, если на нем есть признаки отсутствия технического обслуживания.

---

.