Перечислите основные устройства систем впрыскивания топлива: какие они бывают и чем отличаются

Содержание

Что такое система впрыска топлива автомобиля и как работает (основы)

Впрыск топлива автомобиля — это система дозированной подачи топлива в цилиндры двигателя. Расскажем про электронные системы подачи топлива, как работают и из каких датчиков состоят.

Как работает

На рисунке схематично показан принцип работы распределенного впрыска.

Подача воздуха (2) регулируется дроссельной заслонкой (3) и перед разделением на 4 потока накапливается в ресивере (4). Ресивер необходим для правильного измерения массового расхода воздуха — измеряет общий массовый расход или давление в ресивере.

Последний должен быть достаточного объема для исключения воздушного «голодания» цилиндров при большом потреблении воздуха и сглаживания пульсаций на пуске. Форсунки (5) устанавливаются в канал в непосредственной близости от впускных клапанов.

Датчики системы впрыска топлива

Для функционирования электронной системы управления двигателем необязательно наличие всех датчиков.

Комплектации зависят от системы впрыска, норм токсичности. В программе управления есть флаги комплектации, которые информируют ПО о наличии или отсутствии каких-либо датчиков. Например, в системах Евро-2 отсутствуют датчик неровной дороги.


  • Датчик кислорода (ДК) — рассчитывает содержание О2 в отработанных газах. Используется в системах с катализатором под нормы токсичности начиная с Евро-2 и дальше. В Евро-3 используется два датчика кислорода — до катализатора и после.

    Датчик фазы нужен для более точного расчета времени впрыска в системах с фазированным впрыском.

    Датчик положения коленвала (ДПКВ) — считывает частоту вращения коленвала и его положение. Нужен для общей синхронизации системы, расчета оборотов двигателя и положения коленвала в определенные моменты времени. ДПКВ — полярный датчик. При неправильном включении двигатель заводится не будет. Это единственный «жизненно важный» в системе датчик, при котором движение автомобиля невозможно. Аварии всех остальных датчиков позволяют своим ходом добраться до автосервиса.

    Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) — определяет массовый расход воздуха, поступающего в двигатель. Измеряется массовый расход воздуха, который потом пересчитывается программой. При аварии датчика его показания игнорируются, расчет идет по аварийным таблицам.

    Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) — следит за температурой охлаждающей жидкости. Нужен для определения коррекции топливоподачи и зажигания по температуре и управления электровентилятором. При аварии датчика его показания игнорируются, температура берется из таблицы в зависимости от времени работы двигателя. Сигнал ДТОЖ подается только на электронный блок управления, для индикации на панели используется другой датчик. Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) — определяет положение дросселя (нажата педаль «газа» или нет). Служит для расчета фактора нагрузки на двигатель и его изменения в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки, оборотов двигателя и циклового наполнения.

    Датчик детонации — контроль детонации мотора. При обнаружении, блок управления двигателем включает алгоритм гашения детонации, оперативно корректируя угол опережения зажигания. В первых системах впрыска применялся резонансный датчик детонации, но был заменён на широкополосный датчик.

    Датчик скорости (ДС) — определение скорость движения машины. Используется при расчетах блокировки/возобновления топливоподачи при движении. Этот сигнал так же подается на приборную панель для расчета пробега. 6000 сигналов с ДС примерно соответствуют 1 км. пробега автомобиля.

    Датчик фазы (ДФ) — определяет положение распредвала. Нужен для точной синхронизации по времени впрыска в системах с фазированным (последовательным) впрыском. При аварии или отсутствие датчика система переходит на попарно — параллельную (групповую) систему подачи топлива.

    Датчик неровной дороги — для оценки уровня вибраций двигателя. Необходим для правильной работы системы обнаружения пропусков воспламенения, чтобы определить причину неравномерности (применяется с Евро-3).

    Исполнительные механизмы

    По результатам опроса датчиков системы впрыска, программа электронного блока управления осуществляет управление исполнительными механизмами (ИМ). Форсунка — электромагнитный клапан с нормированной производительностью. Служит для впрыска вычисленного для данного режима движения количества топлива.

    Бензонасос — предназначен для нагнетания горючего в топливную рампу. Давление в топливной рампе поддерживается вакуумно-механическим регулятором давления. В некоторых системах регулятор давления топлива совмещен с бензонасосом.

    Модуль зажигания — электронное устройство управления искрообразованием. Содержит два независимых канала для поджига смеси в цилиндрах. В последних модификациях низковольтные элементы модуля зажигания помещены в электронный блок управления, а для получения высокого напряжения используются выносная двухканальная катушка зажигания или катушки зажигания непосредственно на свече.

    Регулятор холостого хода — для поддержания заданных оборотов холостого хода. Это шаговый двигатель, регулирующий канал воздуха в корпусе дроссельной заслонки для обеспечения двигателя воздухом и поддержания холостого хода при закрытой дроссельной заслонке.

    Вентилятор системы охлаждения — управляется электронным блоком управления по сигналам датчика температуры охлаждающей жидкости. Разница между включением/выключением обычно 4-5°С.

    Сигнал расхода топлива — выдается на маршрутный компьютер — 16000 импульсов на 1 расчетный литр израсходованного топлива. Данные приблизительные, т.к рассчитываются на основе суммарного времени открытия форсунок с учетом некоторого коэффициента. Он необходим для компенсации погрешностей измерения, вызванных работой форсунок в нелинейном участке диапазона, асинхронной топливоподачей и другими факторами.

    Адсорбер — элемент замкнутой цепи рециркуляции паров бензина. Нормами Евро не предусмотрен контакт вентиляции бензобака с атмосферой, пары бензина должны собираться (адсорбироваться) и при продувке посылаться в цилиндры на дожиг.

    Электронный блок управления

    Это микрокомпьютер, обрабатывающий данные, поступающие с датчиков и по определенному алгоритму управляющий исполнительными механизмами.

    Сама программа хранится в микросхеме ПЗУ, английское название — CHIP. Содержимое «чипа» — обычно делится на две функциональные части — собственно программа, осуществляющая обработку данных и математические расчеты и блок калибровок. Калибровки — набор (массив) фиксированных данных (переменных) для работы программы управления.

    Для правильной работы системы впрыска необходимо наличие исправных датчиков и исполнительных механизмов.

    • Типы систем питания инжекторных двигателей.


    Классификация инжекторных двигателей


    

    Типы систем питания с впрыском бензина

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

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

    При центральном впрыске (Рис. 1, а) используется одна форсунка, которая устанавливается на месте карбюратора и осуществляет впрыск во впускной трубопровод, обслуживая все цилиндры двигателя.

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

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

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

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

    Одновременный впрыск.
    В этом случае форсунки, хоть и расположены во впускном коллекторе каждая у «своего» цилиндра, но открываются в одно время. Можно сказать, что это усовершенствованный вариант моновпрыска, так как здесь работает несколько форсунок, но электронный блок управляет ими, как одной.

    Однако одновременный впрыск дает возможность индивидуальной регулировки впрыска топлива для каждого цилиндра. В целом, системы с одновременным впрыском просты и надежны в работе, но по характеристикам уступают более современным системам.

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

    Фазированный впрыск.

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

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

    

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

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

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

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

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

    ***

    Системы с центральным впрыском топлива

    
    Главная страница


    Дистанционное образование

    Специальности

    Учебные дисциплины

    Олимпиады и тесты

    Общее устройство системы питания дизелей

    Основными механизмами и узлами топливной аппаратуры дизелей ЯМЗ-236 и -238 (рис. 8.2, а) являются: топливный насос 10 высокого давления, топливоподкачивающий насос низкого давления, муфта опережения впрыскивания топлива, форсунки, расположенные в головках цилиндров, топливный бак с фильтром грубой очистки топлива, фильтр тонкой очистки топлива, топливопроводы низкого давления, топливопроводы 9 высокого давления, сливные топливопроводы.

    Привод насоса высокого давления осуществляется от распределительного вала дизеля посредством зубчатой передачи. Вал 15 привода установлен в подшипниках, закрытых крышкой. При помощи автоматической муфты опережения впрыскивания он соединяется с кулачковым валом насоса, на заднем конце которого под крышкой смонтирован всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала дизеля.

    Взаимодействие механизмов и узлов топливной аппаратуры, а также циркуляция топлива в них происходят следующим образом. Топливоподкачивающий насос низкого давления через топливопровод засасывает топливо из бака через фильтр грубой очистки и нагнетает его под избыточным давлением по топливопроводу в фильтр тонкой очистки. Из этого фильтра по топливопроводу топливо поступает к насосу высокого давления, откуда оно под большим давлением по топливопроводам подается в соответствии с порядком работы дизеля к его форсункам, через которые впрыскивается в цилиндры.

    Так как насос низкого давления подает больше топлива, чем это необходимо для работы двигателя, то часть топлива, не использованного в насосе высокого давления, через перепускной клапан по сливным топливопроводам отводится обратно в бак. Просочившееся через зазоры в деталях форсунок топливо сливается в бак по сливным топливопроводам. При этом не использованное топливо обеспечивает смазывание и охлаждение деталей насоса и форсунки.

    В дизелях семейства КамАЗ-740 (рис. 8.2, б) топливо из бака под действием разрежения, создаваемого топливоподкачивающим насосом низкого давления, проходят фильтры грубой и тонкой очистки.

    По топливопроводам магистрали низкого давления топливо поступает к насосу высокого давления и от него по топливопроводам высокого давления подается к форсункам в соответствии с порядком работы двигателя. Неиспользованное топливо и попавший в систему воздух отводятся через перепускной клапан насоса высокого давления и клапан-жиклер фильтра тонкой очистки по сливным топливопроводам. Из форсунок лишнее топливо по топливопроводам поступает в бак через тройник и топливопровод.

    У дизелей автомобилей ЗИЛ-4331 и семейства КамАЗ к топливной системе присоединено электрофакельное устройство для облегчения их пуска в условиях отрицательных температур. В это устройство входят факельные свечи, устанавливаемые во впускном трубопроводе и служащие для подогрева воздуха, поступающего в цилиндры. Топливо к факельным свечам поступает из топливопровода через магнитный клапан. Электрофакельное устройство является эффективным средством облегчения пуска двигателя при температурах до — 25 °С, а также предохраняет аккумуляторные батареи от перегрузки в процессе пуска, ускоряет начало работы дизеля под нагрузкой и снижает дымность отработавших газов у непрогретого двигателя.

    СИСТЕМА ВПРЫСКА

    : КОМПОНЕНТЫ, ТИПЫ И ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ

    «Топливная форсунка — это механическое устройство с электронным управлением, которое отвечает за распыление (впрыск) нужного количества топлива в двигатель, чтобы создать подходящую воздушно-топливную смесь для оптимального сгорания».

    Технология создана в начале 20 века и впервые реализована на дизельных двигателях. К последней трети 20-го века он также стал популярным среди обычных бензиновых двигателей.

    Электронный блок управления (ECU в системе управления двигателем) определяет точное количество и конкретное время необходимой дозы бензина (бензина) для каждого цикла, собирая информацию с различных датчиков двигателя. Таким образом, ЭБУ посылает командный электрический сигнал правильной продолжительности и времени на катушку топливной форсунки. Таким образом, открывается форсунка, и бензин проходит через нее в двигатель.

    На одну клемму катушки форсунки напрямую подается 12 вольт, которые контролируются ЭБУ, а другая клемма катушки форсунки разомкнута.Когда ЭБУ определяет точное количество топлива и время его впрыска, он активирует соответствующую форсунку, переключая другую клемму на массу (массу, т.е. отрицательный полюс).

    КОМПОНЕНТЫ

    Задачей системы впрыска топлива является дозирование, распыление и распределение топлива по воздушной массе в цилиндре. В то же время он должен поддерживать требуемое соотношение воздух-топливо в соответствии с нагрузкой и частотой вращения двигателя.

    * Насосные элементы:

    Для перемещения топлива из топливного бака в цилиндр.

    * Измерительные элементы:

    Для измерения подачи топлива в зависимости от скорости и нагрузки на двигатель

    * Управление дозированием:

    Для регулировки скорости дозирующих элементов при изменении нагрузки и частоты вращения двигателя.

    * Контроль смеси:

    Для регулировки соотношения топлива и воздуха в зависимости от нагрузки и скорости.

    * Элементы распределительные:

    Распределить измеренное топливо поровну между цилиндрами.

    * Контроль времени:

    Для фиксации запуска и остановки процесса топливовоздушной смеси.

    ТИПЫ ТОПЛИВНЫХ ФОРСУНОК

    1. Верхняя подача – Топливо поступает сверху и выходит снизу.

    2. Боковая подача – топливо поступает сбоку на штуцер форсунки внутри топливной рампы.

    3. Форсунки корпуса дроссельной заслонки – (TBI) Расположены непосредственно в корпусе дроссельной заслонки.

    ТИПЫ СИСТЕМ ВПРЫСКА ТОПЛИВА

    1.Одноточечный впрыск топлива или корпус дроссельной заслонки

    Также известный как однопортовый, это был самый ранний тип впрыска топлива, появившийся на рынке. Все автомобили имеют впускной коллектор, через который чистый воздух сначала поступает в двигатель. TBFI работает, добавляя правильное количество топлива в воздух, прежде чем оно будет распределено по отдельным цилиндрам. Преимущество TBFI в том, что он недорогой и простой в обслуживании. Если у вас когда-нибудь возникнут проблемы с инжектором, вам нужно будет заменить только один.Кроме того, поскольку этот инжектор имеет довольно высокий расход, его не так просто засорить.

    Технически системы корпуса дроссельной заслонки очень надежны и требуют меньше обслуживания. При этом впрыск в корпус дроссельной заслонки сегодня используется редко. Транспортные средства, которые все еще используют его, достаточно старые, поэтому техническое обслуживание будет более проблематичным, чем с более новым автомобилем с меньшим пробегом.

    Еще одним недостатком TBFI является его неточность. Если вы отпустите педаль акселератора, в воздушной смеси, подаваемой в ваши цилиндры, все еще будет много топлива.Это может привести к небольшой задержке перед замедлением, а в некоторых автомобилях это может привести к выбросу несгоревшего топлива через выхлопную трубу. Это означает, что системы TBFI далеко не так экономичны, как современные системы.

    2. Многоточечный впрыск

    Многоточечный впрыск просто перемещает форсунки дальше вниз к цилиндрам. Чистый воздух поступает в первичный коллектор и направляется к каждому цилиндру. Инжектор расположен в конце этого порта, прямо перед тем, как он всасывается через клапан в ваш цилиндр.

    Преимущество этой системы в том, что топливо распределяется более точно, при этом каждый цилиндр получает свое распыление топлива. Каждая форсунка меньше и точнее, что обеспечивает экономию топлива. Минус в том, что все форсунки распыляют одновременно, а цилиндры срабатывают один за другим. Это означает, что у вас может быть остаточное топливо между периодами впуска, или у вас может быть возгорание цилиндра до того, как форсунка сможет подать дополнительное топливо.

    Многопортовые системы

    отлично работают, когда вы путешествуете с постоянной скоростью.Но когда вы быстро ускоряетесь или убираете ногу с педали газа, эта конструкция снижает либо экономию топлива, либо производительность.

    3. Последовательный впрыск

    Системы последовательной подачи топлива очень похожи на многоточечные системы. При этом есть одно ключевое отличие. Последовательная подача топлива — это раз. Вместо одновременного срабатывания всех форсунок топливо подается одна за другой. Время согласовано с вашими цилиндрами, что позволяет двигателю смешивать топливо прямо перед тем, как клапан откроется, чтобы всосать его.Такая конструкция позволяет улучшить топливную экономичность и производительность.

    Поскольку топливо остается в порту только в течение короткого промежутка времени, последовательные форсунки, как правило, служат дольше и остаются чище, чем другие системы. Из-за этих преимуществ последовательные системы впрыска топлива сегодня являются наиболее распространенным типом впрыска топлива в автомобилях.

    , у этой платформы есть один небольшой недостаток — она оставляет меньше места для ошибок. Топливно-воздушная смесь всасывается в цилиндр только через несколько секунд после открытия форсунки. Если он грязный, засоренный или не отвечает, вашему двигателю будет не хватать топлива. Форсунки должны поддерживать свою максимальную производительность, иначе ваш автомобиль начнет работать с перебоями.

    4. Прямой впрыск

    Если вы начали замечать закономерность, вы, вероятно, догадались, что такое непосредственный впрыск. В этой системе топливо впрыскивается прямо в цилиндр, полностью минуя воздухозаборник. Производители автомобилей премиум-класса, такие как Audi и BMW, хотят, чтобы вы поверили, что непосредственный впрыск — это новейшее и лучшее изобретение.Что касаемо характеристик бензиновых автомобилей, то они абсолютно правы! Но эта технология далеко не нова. Он использовался в авиационных двигателях со времен Второй мировой войны, а дизельные автомобили почти все имеют непосредственный впрыск, потому что топливо намного гуще и тяжелее.

    В дизельных двигателях непосредственный впрыск очень надежен. Доставка топлива может потребовать много злоупотреблений, а проблемы с техническим обслуживанием сведены к минимуму.

    В бензиновых двигателях непосредственный впрыск встречается почти исключительно в автомобилях с высокими характеристиками.Поскольку эти автомобили работают с очень точными параметрами, особенно важно обслуживать вашу систему подачи топлива. Несмотря на то, что автомобиль будет продолжать работать в течение длительного времени, когда им пренебрегают, производительность быстро снизится.

    МЕТОДЫ ВПРЫСКА ТОПЛИВА

    Существует два метода впрыска топлива в систему воспламенения от сжатия

    1. Впрыск воздуха
    2. Безвоздушный или твердый впрыск

    1. Нагнетание струи воздуха

    Первоначально этот метод использовался в больших стационарных и судовых двигателях.Но сейчас это устарело. В этом методе воздух сначала сжимается до очень высокого давления. Затем поток этого воздуха впрыскивается вместе с топливом в цилиндры. Скорость впрыска топлива регулируется изменением давления воздуха. Воздух под высоким давлением требует многоступенчатого компрессора, чтобы держать баллоны с воздухом заряженными. Топливо воспламеняется от высокой температуры воздуха, вызванной высокой степенью сжатия. Компрессор потребляет около 10% мощности, развиваемой двигателем, что снижает полезную мощность двигателя.2. Этот метод используется для всех типов малых и больших дизельных двигателей. Его можно разделить на две системы

    1. Индивидуальная насосная система: в этой системе каждый цилиндр имеет свой индивидуальный насос высокого давления и измерительный блок.

    2. Система Common Rail: в этой системе топливо нагнетается многоцилиндровым насосом в систему Common Rail, давление в рампе регулируется предохранительным клапаном. Отмеренное количество топлива подается в каждый цилиндр из общей топливной рампы.

    Это все о системе впрыска топлива.Если у вас есть какие-либо вопросы относительно этой статьи, задайте их в комментариях. Если вам понравилась эта статья, не забудьте поделиться ею в социальных сетях. Подпишитесь на наш сайт, чтобы получать больше информативных статей. Спасибо, что прочитали это.

    ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ

    Форсунки управляются блоком управления двигателем (ECU). Во-первых, ECU получает информацию о состоянии двигателя и требованиях, используя различные внутренние датчики. После определения состояния и требований двигателя топливо забирается из топливного бака, транспортируется по топливопроводам, а затем нагнетается топливными насосами.Надлежащее давление проверяется регулятором давления топлива. Во многих случаях топливо также распределяется с помощью топливной рампы для подачи в разные цилиндры двигателя. Наконец, форсункам приказано впрыскивать необходимое топливо для сгорания.

    Точная требуемая топливно-воздушная смесь зависит от двигателя, используемого топлива и текущих требований двигателя (мощность, расход топлива, уровень выбросов выхлопных газов и т. д.)

    (Автомобильный мир)

    Лучшие автомобильные инновации: Компоненты электронного впрыска топлива

    Одним из величайших достижений в мире автомобилестроения стало изобретение электронных систем впрыска топлива (EFI) с компьютерным управлением для легковых автомобилей и легких грузовиков. В то время как многих автомобильных техников и владельцев автомобилей пугает возможность диагностики, ремонта и даже обслуживания этих сложных систем подачи топлива, как только мы немного узнаем о них, они могут быть намного проще и проще, чем старые автомобили с карбюратором.

    Современные компьютеризированные системы управления двигателем и подачи топлива OBD-II могут связываться с техниками, сообщая нам об условиях, которые находятся за пределами нашего поля зрения, и анализировать данные об отказах, которые произошли за доли секунды, часы, дни и даже месяцы до .

    Ключом к четкому пониманию принципов работы электронной системы впрыска топлива является знакомство с ее основными компонентами.

    Модуль управления силовым агрегатом (PCM)

    Модуль управления силовым агрегатом (PCM) лучше всего можно описать как «мозг» системы EFI. Он использует данные, полученные от датчиков в двигателе, выхлопе, трансмиссии и топливном баке, чтобы определить силу тока, необходимую для достижения ширины импульса рабочего цикла, подходящей для подачи оптимального количества требуемого топлива. Это можно измерить для каждого цилиндра или для любой равной комбинации цилиндров. Например; в системе впрыска в корпус дроссельной заслонки используются две топливные форсунки, расположенные недалеко от центра впускного коллектора. Топливо подается к правому ряду двигателей от одной топливной форсунки, а ряд двигателей 2 получает топливо от второй форсунки. Системы многоточечного впрыска топлива подают топливо во впускные каналы отдельных цилиндров, а системы непосредственного впрыска топлива подают топливо непосредственно в камеру сгорания каждого отдельного цилиндра.Массовый расход воздуха, содержание кислорода в отработавших газах, температура двигателя, давление воздуха во впускном коллекторе, температура всасываемого воздуха и положение дроссельной заслонки, а также угол наклона распределительного и коленчатого валов — все это факторы, определяющие количество и время подачи топлива.

    Большинство современных систем впрыска топлива используют систему импульсного сигнала заземления. После включения зажигания на топливные форсунки подается постоянное напряжение. Когда двигатель работает, топливные форсунки получают импульсный сигнал заземления от PCM.Сочетание постоянного напряжения и импульса заземления, подаваемого точно в нужное время, заставляет топливную форсунку выбрасывать струю топлива в соответствующий цилиндр в соответствующую секунду.

    Топливная форсунка

    Топливная форсунка, обеспечивающая непосредственное распыление бензина, обычно устанавливается в корпусе корпуса дроссельной заслонки или в топливной рампе. Бензин под давлением подается топливным насосом. Инжектор представляет собой соленоид под давлением, оснащенный двумя электрическими полюсами, которые замыкают электрическую цепь и открывают инжектор, создавая эффект распыления бензина под давлением, выбрасываемого из наконечника.Наконечник вставляется во впускной коллектор, камеру сгорания или корпус дроссельной заслонки, в зависимости от конструкции.

    Снятие топливного насоса

    Топливный насос обычно находится в топливном баке. Он также имеет электрическое управление, которым управляет PCM и реле топливного насоса. Он работает постоянно при провернутом двигателе и подает топливо под разной степенью давления к форсункам. Степень давления, которое получают форсунки, определяется в первую очередь с помощью встроенного регулятора давления топлива. Между топливным насосом и форсунками часто имеется встроенный топливный фильтр для улавливания чрезмерного количества мусора из грязного топлива.

     

    Система впрыска топлива 101

    Вас когда-нибудь интересовала система впрыска топлива вашего автомобиля? Это то, что мы принимаем как должное каждый раз, когда поворачиваем ключ в замке зажигания. В то время как впрыск топлива изменился за последнее десятилетие или около того, поскольку промышленность движется к конструкциям с непосредственным впрыском, основы остаются прежними.

    Вот самые важные компоненты системы впрыска топлива вашего автомобиля и их роль в поддержании работы двигателя.

    Топливные форсунки

    Название такое простое и описательное, но оно не объясняет, куда впрыскивается топливо и почему. Системы впрыска топлива полагаются на тщательно дозированные выбросы топлива в цилиндры двигателя, и эта задача возложена на топливную форсунку. Эти компоненты в основном представляют собой клапаны, которые открываются для распыления тонкого тумана топлива по команде, а затем закрываются до тех пор, пока они снова не потребуются. Чем дольше они остаются открытыми, тем больше топлива они дают.

    Топливный насос

    Чтобы обеспечить подачу топлива из бака к форсункам, в системе впрыска топлива используется один или несколько топливных насосов. Насосы не только перекачивают топливо из бака в переднюю часть автомобиля, но и поддерживают давление в топливной системе, так что при открытии форсунок бензин выбрасывается наружу, а не капает.

    Датчики

    Требуемое вашему двигателю количество топлива зависит от того, сколько воздуха поступает в двигатель через дроссельную заслонку. Чтобы знать, что дроссельная заслонка открыта, системе впрыска топлива нужен датчик, который сообщает ей, что клапан сработал педалью газа. Количество воздуха, поступающего в двигатель, измеряется другим датчиком (массовый расход воздуха), так что соотношение воздух-топливо в двигателе поддерживается в пределах оптимальных параметров. Еще одна группа датчиков (датчики кислорода) следит за выбросами в выхлопных газах, чтобы дать системе еще один взгляд на фактическое соотношение воздух-топливо, сгорающее в двигателе.

    Другие датчики, играющие ключевую роль, включают датчик абсолютного давления во впускном коллекторе, который измеряет величину давления воздуха во впускном коллекторе (и, как следствие, вырабатываемую мощность), а также датчик частоты вращения двигателя, который измеряет, сколько оборотов в минуту вращается двигатель.

    ECU

    ECU вашего автомобиля, или электронный блок управления, представляет собой компьютер, который выполняет все расчеты, необходимые для использования данных датчиков. Он решает, когда активировать топливные форсунки, как долго они должны оставаться открытыми и какие корректировки должны быть выполнены в режиме реального времени в соответствии с требованиями водителя и условиями окружающей среды, такими как температура.

    Поддержание работоспособности и эффективности двигателя означает обучение уходу за его различными системами и компонентами.

    Ознакомьтесь со всеми деталями топливной и выхлопной системы , доступными в NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17 000 центров NAPA AutoCare для планового технического обслуживания и ремонта. Для получения дополнительной информации о системе впрыска топлива вашего автомобиля поговорите со знающим специалистом в вашем местном магазине NAPA AUTO PARTS.

    Фото предоставлено Flickr.

    Каковы функции топливных насосов и форсунок?

    Топливные форсунки и топливные насосы являются двумя важными частями современных автомобилей.Оба компонента дизельного двигателя выполняют очень разные функции во время нормального рабочего цикла двигателя, несмотря на схожие характеристики.

    ТНВД или топливная форсунка — это «сердце» дизельного двигателя и наиболее важный компонент в системе подачи топлива. Он повышает давление дизеля и регулярно и количественно подает топливо в топливную камеру.

    История впрыска топлива

    Впрыск топлива не новый.С самого начала автомобильной промышленности он был там, но стал мейнстримом в 1980-х годах. Со временем система управления двигателем объединяет все современные функции, включая зажигание, подачу топлива, синхронизацию и охлаждение, с компьютерной технологией, позволяющей двигателю развивать максимальную мощность при минимальном расходе топлива.

    Именно благодаря системе впрыска топлива вы можете мгновенно запустить двигатель в холодные дни. Без топливных форсунок мы все еще устанавливали бы воздушную заслонку и прогревали бы двигатели в течение нескольких минут, выбрасывая больше дыма и загрязнения.

    Какова роль форсунки?

    Топливные форсунки дизельных генераторов являются важным компонентом системы подачи топлива дизельных двигателей для обеспечения впрыска топлива. Топливные форсунки распыляют топливо на мелкие капли в соответствии с характеристиками смеси дизельного двигателя. Затем они также впрыскивают его в конкретную камеру сгорания. Топливные форсунки также соответствуют характеристикам распыления различных типов камер сгорания.

    Закрытые топливные форсунки широко используются в высокоскоростных дизель-генераторах и в основном состоят из корпуса топливной форсунки и устройства регулирования давления.Топливная форсунка закрытых форсунок представляет собой пару прецизионных деталей, содержащих игольчатые клапаны и корпус игольчатого клапана. Это сопло имеет соответствующий зазор всего 0,002～0,004 мм. Поэтому, после окончания, спаривание и шлифование все равно остаются, но мы можем менять их местами во время использования.

    Игольчатый клапан

    Обычно игольчатый клапан изготавливается из быстрорежущей стали с хорошей термостойкостью. С другой стороны, корпус игольчатого клапана изготовлен из высококачественной легированной стали с ударопрочностью.

    В соответствии с различными конструкциями топливных форсунок закрытые топливные форсунки можно разделить на два типа: штифтовые форсунки и дырчатые форсунки в зависимости от их использования в различных типах камер сгорания.

    Производительность топливных форсунок играет фундаментальную роль в работе двигателя. Из-за плохого топлива топливная форсунка не работает должным образом, что приводит к сильному нагарообразованию в цилиндре, а также к ускоренному износу гильзы цилиндра и поршневого кольца.Кроме того, это приводит к нестабильным оборотам холостого хода, повышенному расходу топлива, слабому ускорению, затруднению запуска и чрезмерным выбросам.

    Масляные ниппели повреждают двигатель. Поэтому необходима регулярная очистка топливной форсунки. Длительное отсутствие очистки или частая очистка форсунки приведет к ее выходу из строя или повреждению. В тяжелых случаях он полностью блокирует инъекцию. Если это произойдет, немедленно посетите Diesel Components Inc.

    Что важно знать при покупке ТНВД

    Вы, должно быть, уже поняли важность топливных форсунок или топливных насосов высокого давления.Но вопрос в том, как правильно выбрать ТНВД? Это важнее, чем люди понимают, что правильный насос поможет вашему автомобилю работать без сбоев долгие годы.

    Помните, покупайте только те насосы, которые идеально подходят для вашего автомобиля. Если давление и расход топлива низкие, то, скорее всего, возникнут проблемы, связанные с производительностью и выбросами. Некоторые производители выпускают насосы, совместимые с различными моделями и размерами и работающие в любых условиях движения.

    Функции топливного насоса

    Системы двигателя нуждаются в постоянной подаче топлива, которое производится через топливный бак.Топливо забирается из указанных топливных баков и подается в двигатель внутреннего сгорания с помощью топливных насосов.

    Топливные насосы перекачивают бензин из топливного бака в двигатель. Они также отвечают за распределение топлива под низким давлением в систему впрыска топлива (или карбюратор) под более высоким давлением. В карбюраторных двигателях используются насосы низкого давления, расположенные вне топливного бака. Обычно электрические топливные насосы, установленные в топливном баке, полностью используют инжекторные двигатели.

    Вы также должны знать, что электрические топливные насосы создают положительное электрическое давление в топливопроводах.Они также подают топливо в двигатель внутреннего сгорания. Кроме того, выключатель зажигания активирует реле, которое управляет более высоким током, необходимым для повышения давления топлива.

    Топливная форсунка и топливный насос

    Как правило, топливные форсунки имеют длину от 3 до 4 дюймов и диаметр от 1 до 2 дюймов. Для сравнения, топливные насосы в баке обычно имеют длину от 5 до 7 дюймов и диаметр от четырех до пяти дюймов.

    Топливная форсунка распыляет топливо под давлением. Он также впрыскивает его в камеру сгорания.Для сравнения, топливные насосы нагнетают топливо и направляют его через топливную магистраль и топливные форсунки.

    Топливные форсунки снижают давление в топливной системе, а топливные насосы повышают давление в топливной системе.

    И топливные форсунки, и топливные насосы работают за счет электричества от электрической системы вашего автомобиля.

    Топливный насос включается, когда давление топлива в топливопроводах падает ниже установленного уровня. Как только он достигает этого уровня, топливный насос отключается.Функция топливной форсунки заключается в том, чтобы открыть ее после получения импульса, сгенерированного компьютером автомобиля. Измерение цикла для этого импульса в миллисекундах. А время включения и выключения топливного насоса измеряется в секундах.

    Если ваш топливный инжектор неисправен, обратитесь в компанию Diesel Components, Inc. для ремонта ТНВД

    Зная функции и важность топливных форсунок, мы не ошибемся, если скажем, что они определяют характеристики автомобиля.

    Проверка дизельных топливных форсунок является важным аспектом надлежащего технического обслуживания для обеспечения максимальной производительности двигателя. Тестирование топливных форсунок необходимо для обеспечения максимальной экономии топлива и соблюдения требований по выбросам выхлопных газов, а также для продления срока службы других компонентов, контактирующих с выхлопными газами двигателя. Кроме того, ремонт дизельных топливных форсунок является одной из основных услуг, которые компания Diesel Components, Inc. предлагает с момента своего основания в 1977 году. 

    Если вы планируете провести проверку дизельных топливных форсунок или ремонт дизельных топливных форсунок, обратитесь в компанию Diesel Components Inc.в настоящее время.

    Как работает впрыск топлива?

    Когда дело доходит до работы двигателя, мало что важнее, чем подача топлива. Весь воздух, который вы можете нагнетать в цилиндры, ничего не сделает без соответствующего количества топлива для сжигания. По мере развития двигателей на протяжении двадцатого века наступил момент, когда карбюраторы стали самым слабым звеном в трансмиссии с точки зрения эффективности и надежности. Впрыск топлива с тех пор стал стандартной функцией в каждом новом автомобиле.

    Топливные форсунки

    распыляют газ, обеспечивая более равномерное и стабильное воспламенение в камере сгорания. В отличие от карбюраторов, которые полагаются на разрежение, создаваемое двигателем для подачи топлива в цилиндры, системы впрыска топлива точно подают постоянный объем топлива. В современных автомобилях используются электронные системы впрыска топлива, которые контролируются ЭБУ.

    Рост популярности впрыска топлива был столь же предсказуем, как и рост популярности самих автомобилей. На рубеже 20-го века для автомобиля было невероятно развивать скорость 60 миль в час.На рубеже 21-го века люди стонали из-за пробок, движущихся по шоссе со скоростью всего 60 миль в час. Автомобили сегодня более надежны и более приспособлены к комфорту и безопасности пассажиров, чем кто-либо мог себе представить столетие назад.

    Что заменил впрыск топлива?

    Системы впрыска топлива предлагались в качестве модернизации карбюраторов, когда они впервые появились, и оставались в этой роли до 1980-х годов, когда они стали стандартным оборудованием на каждом новом автомобиле.Впрыск топлива предлагает ряд преимуществ по сравнению с карбюратором, но в конечном итоге стоимость производства убила карбюратор.

    Долгое время карбюраторы были для автопроизводителей самым простым и дешевым способом подачи топлива в цилиндры их двигателей. Серия нехватки нефти в 1970-х годах вынудила правительство регулировать экономию автомобильного топлива. Когда производителям потребовалось разработать более эффективные конструкции карбюраторов и изготовить более сложные детали, стоимость производства автомобилей с карбюратором стала достаточно высокой, и впрыск топлива стал более рентабельным решением.

    Для потребителей это была отличная новость. Автомобили с впрыском топлива ездят более стабильно и требуют обслуживания и настройки значительно реже. Выбросы также легче контролировать, а экономия топлива повышается за счет более эффективной подачи топлива. Существует множество различных систем впрыска топлива, но все их можно разделить на две категории: механический впрыск топлива и электронный впрыск топлива.

    Электронный впрыск топлива (EFI)

    Электронный впрыск топлива позволяет очень точно контролировать количество топлива, впрыскиваемого в цилиндры.Для этого следует довольно простой процесс:

    1. Топливо выходит из топливного бака через топливный насос . Он проходит через топливопроводы к двигателю.

    2. Регулятор давления топлива сужает поток топлива и пропускает к форсункам только расчетное количество.

    3. Регулятор давления топлива знает, сколько топлива пропустить к форсункам, по сигналу датчика массового расхода воздуха (ДМРВ).Этот датчик отслеживает, сколько воздуха поступает в двигатель в любой момент времени. Общий объем воздуха, поступающего в двигатель, вместе с оптимальным соотношением воздух/топливо, установленным производителем, дает электронному блоку управления (ЭБУ) достаточную информацию для расчета точного количества топлива, необходимого двигателю.

    4. Сами топливные форсунки открываются, чтобы направить распыленный газ прямо в камеру сгорания или в корпус дроссельной заслонки.

    Механический впрыск топлива

    Механический впрыск топлива был разработан до EFI и проложил путь к разработке технологии EFI.Основное различие между этими двумя системами заключается в том, что в механических системах впрыска топлива используются механические устройства для дозирования правильного количества топлива в двигатель. Эти системы должны быть настроены на оптимальную производительность, как и карбюраторы, но также подавать топливо через форсунки.

    Помимо того, что эти системы были более точными, они не сильно отличались от своих карбюраторных аналогов. Однако они были чрезвычайно полезны для авиационных двигателей. Карбюраторы плохо работают против гравитации.Чтобы справиться с перегрузками, создаваемыми самолетами, был разработан впрыск топлива. Без впрыска топлива нехватка топлива привела бы к остановке многих авиационных двигателей во время сложных маневров.

    Впрыск топлива будущего

    В будущем впрыск топлива будет становиться все более и более точным, а его эффективность и безопасность будут повышаться. С каждым годом двигатели имеют больше лошадиных сил и производят меньше отходов на одну лошадиную силу.

    Как контролируется электронный впрыск топлива (EFI)?

    EFI использует датчики, чтобы определить, сколько топлива необходимо в любой момент.Каждая система EFI будет иметь некоторую комбинацию следующих частей.

    Электронный блок управления (ЭБУ)

    ЭБУ — это мозг операции. Он использует обороты двигателя и сигналы от различных датчиков для измерения расхода топлива. Он делает это, сообщая топливным форсункам, когда и как долго стрелять. ЭБУ часто управляет другими функциями, такими как топливный насос и опережение зажигания.

    Датчик положения дроссельной заслонки (TPS)

    TPS крепится к концу вала дроссельной заслонки. Он точно сообщает ЭБУ, насколько открыт дроссельный клапан.ЭБУ использует эту информацию для подачи нужного количества топлива.

    Датчик абсолютного давления в коллекторе (MAP)

    Датчик MAP установлен во впускном коллекторе или рядом с ним. Он определяет нагрузку двигателя на основе вакуума двигателя. Низкий уровень вакуума может указывать на высокую нагрузку, например, при движении в гору. Для этого требуется больше топлива.

    Датчик массового расхода воздуха (MAF)

    Датчик массового расхода воздуха расположен во впускной трубе перед дроссельной заслонкой. Он измеряет объем воздуха, поступающего в двигатель.Затем ECU использует измерения для регулировки количества топлива.

    Датчик кислорода (O2)

    Датчики O2

    расположены в выхлопной трубе рядом с выпускным коллектором. Они измеряют количество кислорода в выхлопе. Существует 2 типа датчиков O2, стандартные и широкополосные. Оба сообщают ECU правильность соотношения воздух/топливо.

    • Стандартный датчик O2 посылает в ECU сигнал либо о богатой, либо о обедненной смеси.
    • Широкополосный кислородный датчик или датчик воздуха/топлива (A/F) может точно определить, сколько кислорода содержится в выхлопных газах.Широкополосный датчик более полезен в качестве средства настройки.

    ЭБУ использует сигнал O2 для регулировки количества топлива. Компенсация, основанная на датчике O2, называется «коррекцией подачи топлива».

    Датчик температуры впускного воздуха (IAT)

    Датчики IAT

    расположены во впускном коллекторе. Он сообщает ЭБУ, насколько теплый или холодный воздух. Поскольку холодный воздух более плотный, ЭБУ может компенсировать это, подавая больше топлива.

    Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя (ECT)

    Датчик ЕСТ обычно находится рядом с термостатом. Он сообщает ЭБУ, когда двигатель прогрет. Холодному двигателю требуется больше топлива и более высокие обороты холостого хода для облегчения запуска. Когда он прогревается, ECU может включить вентилятор охлаждения или увеличить опережение зажигания.

    Датчик детонации

    Датчики детонации

    расположены на блоке цилиндров. Они очень чувствительны и обнаруживают детонацию, как только она происходит. Он сигнализирует ЭБУ о задержке синхронизации.

    Клапан/привод регулятора холостого хода (IAC)

    РХХ расположен на корпусе дроссельной заслонки.Он управляется ЭБУ. Он обеспечивает достаточное количество воздуха, чтобы двигатель мог поддерживать обороты холостого хода. Клапан IAC подает воздух, пока дроссельная заслонка остается закрытой. Привод IAC физически открывает дроссельную заслонку.

    Идентификатор ответа 5222 | Опубликовано 15.08.2019 12:43 | Обновлено 25.08.2020 15:11

    Впрыск топлива | Тракторно-строительный завод Wiki

    В этой статье несколько ошибок. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения .
    {{{сообщение}}} Отмечен с июня 2010 г. {{{сообщение}}} Отмечен с мая 2010 г.

    Топливная рампа, соединенная с форсунками, установленными над впускным коллектором на четырехцилиндровом двигателе.

    Впрыск топлива — это система подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания.Он стал основной системой подачи топлива, используемой в автомобильных бензиновых двигателях, почти полностью заменив карбюраторы в конце 1980-х годов.

    Система впрыска топлива разработана и откалибрована специально для того типа топлива, с которым она будет работать. Большинство систем впрыска топлива предназначены для бензиновых или дизельных двигателей. С появлением электронного впрыска топлива (EFI) дизельное и бензиновое оборудование стало похожим. Программируемая прошивка EFI позволяет использовать общее оборудование с разными видами топлива.

    Карбюраторы были преобладающим методом измерения топлива в бензиновых двигателях до широкого использования впрыска топлива. Различные системы впрыска существовали с самого начала использования двигателя внутреннего сгорания.

    Основное различие между карбюраторами и впрыском топлива заключается в том, что впрыск топлива распыляет топливо, принудительно прокачивая его через небольшое сопло под высоким давлением, в то время как карбюратор полагается на всасывание, создаваемое всасываемым воздухом, проходящим через трубку Вентури для всасывания топлива в воздушный поток. .

    Цели

    Функциональные задачи систем впрыска топлива могут различаться. Все они разделяют центральную задачу подачи топлива в процесс сгорания, но то, как будет оптимизирована конкретная система, является проектным решением. Есть несколько конкурирующих целей, таких как:

    • выходная мощность
    • топливная экономичность
    • производительность выбросов
    • возможность использования альтернативных видов топлива
    • надежность
    • управляемость и плавность хода
    • начальная стоимость
    • стоимость обслуживания
    • диагностические возможности
    • диапазон работы в условиях окружающей среды
    • Тюнинг двигателя

    Некоторые комбинации этих целей противоречат друг другу, и одной системе управления двигателем нецелесообразно одновременно полностью оптимизировать все критерии. На практике автомобильные инженеры стремятся наилучшим образом удовлетворить потребности клиентов на конкурентной основе. Современная цифровая электронная система впрыска топлива способна последовательно оптимизировать эти конкурирующие цели гораздо лучше, чем карбюратор. Карбюраторы могут лучше распылять топливо (см. патенты Pogue и Allen Caggiano).

    Преимущества

    Работа двигателя

    Эксплуатационные преимущества для водителя автомобиля с впрыском топлива включают в себя более плавную и надежную реакцию двигателя при быстром переключении дроссельной заслонки, более легкий и надежный запуск двигателя, лучшую работу при экстремально высоких или низких температурах окружающей среды, увеличенные интервалы технического обслуживания и повышенную топливную экономичность.На более базовом уровне впрыск топлива устраняет воздушную заслонку, которая на автомобилях с карбюратором должна работать при запуске двигателя из холодного состояния, а затем регулироваться по мере прогрева двигателя.

    Соотношение воздух/топливо в двигателе должно точно контролироваться во всех условиях эксплуатации для достижения желаемых характеристик двигателя, выбросов, управляемости и топливной экономичности. Современные электронные системы впрыска топлива очень точно дозируют топливо и используют регулирование количества впрыска топлива с обратной связью на основе различных сигналов обратной связи от датчика кислорода, датчика массового расхода воздуха (MAF) или датчика абсолютного давления в коллекторе (MAP), дроссельной заслонки. положение (TPS) и по крайней мере один датчик на коленчатом валу и/или распределительном валу (ах) для контроля положения вращения двигателя.Системы впрыска топлива могут быстро реагировать на изменяющиеся входные данные, такие как внезапные движения дроссельной заслонки, и контролировать количество впрыскиваемого топлива в соответствии с динамическими потребностями двигателя в широком диапазоне условий эксплуатации, таких как нагрузка двигателя, температура окружающего воздуха, температура двигателя, октановое число топлива. , и атмосферное давление.

    Система многоточечного впрыска топлива обычно подает более точную и равную массу топлива в каждый цилиндр, чем карбюратор, тем самым улучшая распределение между цилиндрами.Выбросы выхлопных газов чище, потому что более точное и точное дозирование топлива снижает концентрацию токсичных побочных продуктов сгорания, выходящих из двигателя, а также потому, что устройства очистки выхлопных газов, такие как каталитический нейтрализатор, могут быть оптимизированы для более эффективной работы, поскольку выхлоп имеет постоянный и предсказуемый состав.

    Впрыск топлива обычно повышает топливную экономичность двигателя. Благодаря улучшенному распределению топлива от цилиндра к цилиндру требуется меньше топлива для той же выходной мощности.Когда распределение от цилиндра к цилиндру далеко от идеального, как это всегда бывает в некоторой степени с карбюраторным или дроссельным впрыском топлива, некоторые цилиндры получают избыточное топливо как побочный эффект обеспечения того, чтобы все цилиндры получали достаточное количество топлива. Выходная мощность несимметрична по соотношению воздух/топливо; сжигание лишнего топлива в богатых цилиндрах не снижает мощность почти так же быстро, как сжигание слишком малого количества топлива в обедненных цилиндрах. Однако цилиндры с богатой работой нежелательны с точки зрения выбросов выхлопных газов, эффективности использования топлива, износа двигателя и загрязнения моторного масла.Отклонения от идеального распределения воздух/топливо, даже самые незначительные, влияют на выбросы, поскольку не позволяют событиям сгорания происходить при химически идеальном (стехиометрическом) соотношении воздух/топливо. Более серьезные проблемы с распределением в конечном итоге начинают снижать эффективность, а самые серьезные проблемы с распределением в конечном итоге влияют на мощность. Все более плохое распределение воздуха/топлива влияет на выбросы, эффективность и мощность в указанном порядке. Благодаря оптимизации однородности распределения смеси от цилиндра к цилиндру все цилиндры приближаются к своему максимальному потенциалу мощности, а общая выходная мощность двигателя улучшается.

    Двигатель с впрыском топлива часто производит больше мощности, чем эквивалентный карбюраторный двигатель. Сам по себе впрыск топлива не обязательно увеличивает максимальную потенциальную мощность двигателя. Увеличенный поток воздуха необходим для сжигания большего количества топлива, что, в свою очередь, высвобождает больше энергии и производит больше мощности. В процессе сгорания химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию независимо от того, подается ли топливо через топливные форсунки или карбюратор. Тем не менее, поток воздуха часто улучшается за счет впрыска топлива, компоненты которого обеспечивают большую свободу проектирования для улучшения пути воздуха в двигатель.Напротив, возможности установки карбюратора ограничены, поскольку он больше, он должен быть тщательно ориентирован по отношению к силе тяжести и должен быть максимально равноудален от каждого из цилиндров двигателя. Эти конструктивные ограничения обычно ухудшают подачу воздуха в двигатель. Кроме того, карбюратор использует ограничительную трубку Вентури для создания локальной разницы давлений воздуха, которая нагнетает топливо в воздушный поток. Однако потери потока, вызванные трубкой Вентури, малы по сравнению с другими потерями потока в системе впуска.В хорошо спроектированной системе впуска карбюратора трубка Вентури не является значительным ограничением потока воздуха.

    Экономия топлива во время движения автомобиля накатом, поскольку движение автомобиля помогает поддерживать вращение двигателя, поэтому для этой цели используется меньше топлива. Блоки управления современных автомобилей реагируют на это и уменьшают или прекращают подачу топлива к двигателю, уменьшая износ тормозов [ необходима ссылка ] .

    История и развитие

    Герберт Акройд Стюарт разработал первую систему, основанную на современных линиях (с высокоточным «рывковым насосом» для дозирования мазута под высоким давлением в инжектор.Эта система использовалась на двигателе с горячим термометром и была адаптирована и улучшена Робертом Бошем и Клесси Камминс для использования на дизельных двигателях — в оригинальной системе Рудольфа Дизеля использовалась громоздкая система «воздушного дутья», использующая сильно сжатый воздух [ требуется разъяснение ] [ необходима ссылка ] .

    Впервые система непосредственного впрыска бензина использовалась в двигателе Хессельмана, изобретенном шведским инженером Йонасом Хессельманом в 1925 году. топливо впрыскивается ближе к концу такта сжатия, а затем воспламеняется свечой зажигания.Их часто заводят на бензине, а потом переключают на дизель или керосин. [3] Впрыск топлива широко использовался в коммерческих целях в дизельных двигателях к середине 1920-х годов. Из-за большей невосприимчивости к резко меняющимся перегрузкам двигателя эта концепция была адаптирована для использования в самолетах с бензиновым двигателем во время Второй мировой войны, а непосредственный впрыск применялся в некоторых известных конструкциях, таких как Junkers Jumo 210, Daimler-Benz. DB 601, BMW 801, Швецов АШ-82ФН (М-82ФН) и более поздние версии Wright R-3350, используемые в B-29 Superfortress.

    Alfa Romeo провела испытания одной из самых первых систем электрического впрыска (Caproni-Fuscaldo) на Alfa Romeo 6C2500 с кузовом «Ala spessa» в 1940 г. , Mille Miglia. Двигатель имел шесть форсунок с электрическим приводом и питался от системы циркуляционного топливного насоса полувысокого давления. [ ссылка необходима ]

    Механический

    Термин Механический применительно к впрыску топлива используется для обозначения того, что функции измерения впрыска топлива (как определяется и подается правильное количество топлива для любой данной ситуации) не выполняются электронными средствами, а скорее только механическими средствами. .

    В 1940-х годах хот-роддер Стюарт Хилборн предложил механический впрыск для гонщиков, соляных автомобилей и карликов. [4]

    Одной из первых коммерческих систем впрыска бензина была механическая система, разработанная Bosch и представленная в 1952 году на моделях Goliath GP700 и Gutbrod Superior 600. По сути, это был дизельный насос прямого впрыска высокого давления с впускным дросселем. клапан настроен. (Дизель меняет только количество впрыскиваемого топлива для изменения мощности; дроссельной заслонки нет.) В этой системе использовался обычный бензиновый топливный насос для подачи топлива к ТНВД с механическим приводом, который имел отдельные плунжеры на каждую форсунку для подачи очень высокого давления впрыска непосредственно в камеру сгорания.

    Другая механическая система, также от Bosch, но с впрыском топлива в порт над впускным клапаном, позже использовалась Porsche с 1969 по 1973 год для модельного ряда 911 и до 1975 года на Carrera 3.0 в Европе. Porsche продолжала использовать его на своих гоночных автомобилях в конце семидесятых и начале восьмидесятых годов.Гоночные варианты Porsche, такие как 911 RSR 2,7 и 3,0, 904/6, 906, 907, 908, 910, 917 (в обычном атмосферном или 5,5-литровом/1500 л. с. с турбонаддувом) и 935, все подержанные варианты производства Bosch или Kugelfischer. инъекции. Система Kugelfischer также использовалась в BMW 2000/2002 Tii и некоторых версиях Peugeot 404/504 и Lancia Flavia. Лукас также предложил механическую систему, которая использовалась в некоторых моделях Maserati, Aston Martin и Triumph между ок. 1963 и 1973 годы.

    Система, аналогичная встроенному механическому насосу Bosch, была построена SPICA для Alfa Romeo и использовалась на Alfa Romeo Montreal и на моделях 1750 и 2000 для рынка США с 1969 по 1981 год.Это было специально разработано для соответствия требованиям США по выбросам и позволило Alfa выполнить эти требования без потери производительности и снижения расхода топлива.

    Chevrolet представила вариант механического впрыска топлива, сделанный подразделением General Motors Rochester Products, для своего двигателя 283 V8 в 1956 году (модель 1957 года для США). Эта система направляла впускной воздух двигателя через поршень в форме ложки, который перемещался пропорционально объему воздуха. Плунжер соединен с системой дозирования топлива, которая механически дозирует топливо в цилиндры через распределительные трубки.Эта система была не «импульсным» или прерывистым впрыском, а скорее системой постоянного потока, дозирующей топливо во все цилиндры одновременно из центральной «паука» линий впрыска. Счетчик топлива регулировал количество потока в зависимости от частоты вращения и нагрузки двигателя и включал топливный резервуар, который был похож на поплавковую камеру карбюратора. С помощью собственного топливного насоса высокого давления, приводимого в движение кабелем от распределителя к счетчику топлива, система обеспечивала необходимое давление для впрыска. Однако это был «расходный» впрыск, при котором форсунки расположены во впускном коллекторе, очень близко к впускному клапану.(Прямой впрыск топлива — относительно недавнее нововведение для автомобильных двигателей. В 1954 году он появился в вышеупомянутом Mercedes-Benz 300SL или в Gutbrod в 1953 году.) Самая мощная версия двигателя с впрыском топлива имела мощность 283 л.с. (211,0 кВт) от 283 кубических дюйма (4,6 л). Это сделало его одним из первых серийных двигателей в истории, мощность которого превысила 1 л.с. / дюйм³ (45,5 кВт / л), после двигателя Chrysler Hemi и ряда других. Двигатель General Motors с впрыском топлива, обычно называемый «топливным», был необязательным для Corvette модели 1957 года.

    В течение 1960-х годов другие механические системы впрыска, такие как Hilborn, иногда использовались на модифицированных американских двигателях V8 в различных гоночных приложениях, таких как дрэг-рейсинг, овальные гонки и шоссейные гонки. [5] Эти гоночные системы не подходили для повседневного уличного использования, поскольку не имели приспособлений для измерения низкой скорости или часто даже для запуска (топливо приходилось впрыскивать в трубки форсунок при прокручивании двигателя, чтобы запустить его ). Однако они были фаворитами в вышеупомянутых соревнованиях, в которых преобладала работа с полностью открытой дроссельной заслонкой.Системы впрыска с постоянным расходом по-прежнему используются на самых высоких уровнях дрэг-рейсинга, где ключевую роль играет работа на полном газу при высоких оборотах. [6]

    Электронный

    Первой коммерческой системой электронного впрыска топлива (EFI) была Electrojector , разработанная корпорацией Bendix и предлагавшаяся American Motors (AMC) в 1957 году. [7] [8] , Rambler Rebel, продемонстрировал новый двигатель AMC объемом 327 куб. Дюймов (5,4 л).Электрожектор был опцией и имел мощность 288 л.с. (214,8 кВт). [9] Без эффекта Вентури или карбюратора с подогревом (для облегчения испарения бензина) двигатель AMC, оборудованный EFI, дышал легче с более плотным холодным воздухом, чтобы быстрее набирать больше мощности, достигая пикового крутящего момента при 500 об / мин ниже, чем эквивалентный двигатель без впрыска топлива . [5] В Руководстве пользователя повстанцев описана конструкция и работа новой системы. [10] Первоначальная информация в прессе о системе Bendix в декабре 1956 г., за которой в марте 1957 г. последовал бюллетень с ценами, в котором опцион был привязан к цене 395 долларов США, но из-за трудностей с поставщиком Rebels с впрыском топлива будут доступны только после 15 июня. [11] Это должен был быть первый серийный двигатель EFI, но проблемы с прорезыванием зубов Electrojector означали, что таким оборудованием оснащались только предсерийные автомобили: таким образом, было продано очень мало автомобилей, оборудованных таким образом [12] , и ни один из них не был доступен. публике. [13] Система EFI в Рамблере была гораздо более продвинутой, чем механические типы, появлявшиеся тогда на рынке, и двигатели работали нормально в теплую погоду, но с трудом запускались при более низких температурах. [11]

    Компания Chrysler предлагала электрожектор на автомобилях Chrysler 300D, Dodge D500, Plymouth Fury и DeSoto Adventurer 1958 года, возможно, первых серийных автомобилях, оснащенных системой EFI.Он был разработан совместно Chrysler и Bendix. Однако ранние электронные компоненты не соответствовали суровым требованиям обслуживания под капотом и были слишком медленными, чтобы не отставать от требований управления двигателем «на лету». Большинство из 35 автомобилей, изначально оборудованных таким образом, были модернизированы в полевых условиях 4-камерными карбюраторами. Впоследствии патенты на электрожектор были проданы компании Bosch.

    Компания Bosch разработала электронную систему впрыска топлива под названием D-Jetronic ( D от Druck , по-немецки «давление»), которая впервые была использована на VW 1600TL/E в 1967 году. Это была система скорости / плотности, использующая скорость двигателя и плотность воздуха во впускном коллекторе для расчета расхода «массы воздуха» и, следовательно, потребности в топливе. Эта система была принята VW, Mercedes-Benz, Porsche, Citroën, Saab и Volvo. Лукас лицензировал систему для производства у Jaguar. Bosch заменила систему D-Jetronic системами K-Jetronic и L-Jetronic в 1974 году, хотя некоторые автомобили (например, Volvo 164) продолжали использовать D-Jetronic в течение следующих нескольких лет.

    Двигатель Chevrolet Cosworth Vega с электронным впрыском топлива Bendix

    Cadillac Seville был представлен в 1975 году с системой электронного впрыска топлива производства Bendix по образцу системы Bosch D-Jetronic. L-Jetronic впервые появился на Porsche 914 1974 года и использует механический расходомер воздуха (L для Luft , по-немецки «воздух»), который выдает сигнал, пропорциональный «объему воздуха». Этот подход требовал дополнительных датчиков для измерения атмосферного давления и температуры, чтобы в конечном итоге рассчитать «массу воздуха». L-Jetronic был широко распространен на европейских автомобилях того периода, а вскоре и на некоторых японских моделях.

    Ограниченный выпуск Chevrolet Cosworth Vega был представлен в марте 1975 года с использованием системы Bendix EFI с импульсно-временным впрыском в коллектор, четырьмя клапанами форсунок, электронным блоком управления (ECU), пятью независимыми датчиками и двумя топливными насосами. Система EFI была разработана для удовлетворения строгих требований по контролю за выбросами и потребностей рынка в технологически продвинутых и отзывчивых автомобилях.Было произведено 5000 двигателей Cosworth Vega ручной сборки, но до 1976 года было продано только 3508 автомобилей. модуль, который теперь является стандартным подходом. Появление цифрового микропроцессора позволило интегрировать все подсистемы трансмиссии в единый модуль управления. [15]

    В 1981 году Chrysler Corporation представила систему EFI с датчиком, который непосредственно измеряет расход воздуха в двигателе на автомобиле Imperial (5. 2L V8) в качестве стандартного оборудования. В датчике массового расхода воздуха используется нагретая платиновая проволока, помещенная в поток входящего воздуха. Скорость охлаждения проволоки пропорциональна массе воздуха, протекающей через проволоку. Поскольку датчик с горячей проволокой непосредственно измеряет массу воздуха, необходимость в дополнительных датчиках температуры и давления отпала. Эта система была независимо разработана и спроектирована в Хайленд-Парке, штат Мичиган, и произведена в подразделении Chrysler Electronics в Хантсвилле, штат Алабама, США. [16] [17]

    Замена карбюраторов

    Когда в двигателе внутреннего сгорания происходит эффективное сгорание, необходимое количество молекул топлива и молекул кислорода направляется в камеру (камеры) сгорания двигателя, где происходит сгорание топлива (т.е., окисление топлива). Когда происходит эффективное сгорание, не остается ни лишнего топлива, ни лишних молекул кислорода: каждой молекуле топлива соответствует соответствующее количество молекул кислорода. Это сбалансированное состояние называется стехиометрией.

    В 1970-х и 1980-х годах в США федеральное правительство ввело все более строгие нормы выбросов выхлопных газов. В то время подавляющее большинство бензиновых двигателей автомобилей и легких грузовиков не использовали впрыск топлива.Чтобы соответствовать новым правилам, производители автомобилей часто вносили обширные и сложные модификации в карбюратор (ы) двигателя. В то время как простая карбюраторная система имеет определенные преимущества по сравнению с системами впрыска топлива, которые были доступны в 1970-х и 1980-х годах (включая более низкую стоимость производства), более сложные карбюраторные системы, устанавливаемые на многие двигатели с начала 1970-х годов, обычно не имели этих преимуществ. Таким образом, чтобы легче соответствовать государственным нормам по контролю за выбросами, производители автомобилей, начиная с конца 1970-х годов, оснащали больше своих бензиновых двигателей системами впрыска топлива и меньше — сложными карбюраторными системами.

    Существует три основных типа токсичных выбросов двигателя внутреннего сгорания: угарный газ (CO), несгоревшие углеводороды (HC) и оксиды азота (NOx). CO и HC возникают в результате неполного сгорания топлива из-за недостатка кислорода в камере сгорания. NOx, напротив, является результатом избытка кислорода в камере сгорания. Противоположные причины этих загрязняющих веществ затрудняют контроль всех трех одновременно. Как только допустимые уровни выбросов упали ниже определенного уровня, возникла необходимость в каталитической очистке этих трех основных загрязнителей.Это потребовало особенно большого повышения точности и точности дозирования топлива, поскольку одновременный катализ всех трех загрязняющих веществ требует, чтобы топливно-воздушная смесь поддерживалась в очень узком диапазоне стехиометрии. Системы впрыска топлива с открытым контуром уже улучшили распределение топлива между цилиндрами и работу двигателя в широком диапазоне температур, но не обеспечивали достаточного контроля топливно-воздушной смеси для обеспечения эффективного катализа выхлопных газов. Системы впрыска топлива с замкнутым контуром улучшили контроль воздушно-топливной смеси с датчиком кислорода в выхлопных газах.Датчик O 2 устанавливается в выхлопной системе перед каталитическим нейтрализатором и позволяет компьютеру управления двигателем точно и быстро определять и регулировать соотношение воздух/топливо.

    Система впрыска топлива вводилась постепенно в течение последних 70-х и 80-х годов с ускорением темпов, при этом рынки США, Франции и Германии лидировали, а рынки Великобритании и Содружества несколько отставали, а с начала 1990-х годов были проданы почти все бензиновые легковые автомобили. на первых мировых рынках, таких как США, Канада, Европа, Япония и Австралия, были оснащены электронным впрыском топлива (EFI).Многие мотоциклы по-прежнему используют карбюраторные двигатели, хотя все современные высокопроизводительные конструкции перешли на EFI.

    Системы впрыска топлива претерпели значительные изменения с середины 1980-х годов. Современные системы обеспечивают точный, надежный и экономичный метод дозирования топлива и обеспечивают максимальную эффективность двигателя с чистыми выбросами выхлопных газов, поэтому системы EFI заменили карбюраторы на рынке. EFI становится более надежным и менее дорогим благодаря широкому использованию.В то же время карбюраторы становятся менее доступными и более дорогими. Даже морские приложения внедряют EFI по мере повышения надежности. Практически все двигатели внутреннего сгорания, включая мотоциклы, внедорожники и наружное силовое оборудование, в конечном итоге могут использовать ту или иную форму впрыска топлива.

    Карбюратор по-прежнему используется в развивающихся странах, где выбросы транспортных средств не регулируются, а диагностическая и ремонтная инфраструктура скудна. Впрыск топлива постепенно заменяет карбюраторы и в этих странах, поскольку они принимают правила выбросов, концептуально аналогичные действующим в Европе, Японии, Австралии и Северной Америке.NASCAR легализует и примет на вооружение топливные форсунки вместо карбюраторов, начиная с сезона NASCAR Sprint Cup Series 2012 года. [18] [19] [20]

    Основная функция

    Процесс определения необходимого количества топлива и его подачи в двигатель известен как дозирование топлива. Ранние системы впрыска использовали механические методы дозирования топлива (неэлектронный или механический впрыск топлива). Современные системы почти все электронные и используют электронный соленоид (инжектор) для впрыска топлива.Электронный блок управления двигателем рассчитывает массу впрыскиваемого топлива.

    Современные схемы впрыска топлива во многом аналогичны. На впуске имеется датчик массового расхода воздуха или датчик абсолютного давления во впускном коллекторе, который обычно устанавливается либо в воздушной трубке, идущей от корпуса воздушного фильтра к корпусу дроссельной заслонки, либо непосредственно на самом корпусе дроссельной заслонки. Датчик массового расхода воздуха делает именно то, что следует из его названия; он определяет массу воздуха, проходящего мимо него, давая компьютеру точное представление о том, сколько воздуха поступает в двигатель.Следующим компонентом в очереди является корпус дроссельной заслонки. На корпусе дроссельной заслонки установлен датчик положения дроссельной заслонки, обычно на дроссельной заслонке корпуса дроссельной заслонки. Датчик положения дроссельной заслонки (TPS) сообщает компьютеру положение дроссельной заслонки, которое ECM использует для расчета нагрузки на двигатель. Топливная система состоит из топливного насоса (обычно установленного в баке), регулятора давления топлива, топливопроводов (состоящих из высокопрочного пластика, металла или армированной резины), топливной рампы, к которой подключаются форсунки, и топливного бака. инжектор(ы).Имеется датчик температуры охлаждающей жидкости, который сообщает о температуре двигателя в ECM, который двигатель использует для расчета надлежащего требуемого соотношения топлива. В системах последовательного впрыска топлива есть датчик положения распределительного вала, который ECM использует для определения того, какая топливная форсунка должна срабатывать. Последним компонентом является кислородный датчик. После того, как автомобиль прогреется, он использует сигнал кислородного датчика для точной настройки корректировки подачи топлива.

    Топливная форсунка действует как топливораздаточная форсунка.Он впрыскивает жидкое топливо непосредственно в воздушный поток двигателя. Почти во всех случаях для этого требуется внешний насос. Насос и форсунка являются лишь двумя из нескольких компонентов полной системы впрыска топлива.

    В отличие от системы EFI, карбюратор направляет всасываемый воздух через трубку Вентури, что создает небольшую разницу в давлении воздуха. Незначительные перепады давления воздуха эмульгируют (предварительно смешивают топливо с воздухом) топливо, а затем действуют как сила, выталкивающая смесь из сопла карбюратора в поток всасываемого воздуха.Чем больше воздуха поступает в двигатель, тем больше разница давлений, и в двигатель подается больше топлива. Карбюратор представляет собой автономную систему дозирования топлива, и его стоимость конкурентоспособна по сравнению с полной системой EFI.

    Для системы EFI требуется несколько периферийных компонентов в дополнение к форсункам, чтобы дублировать все функции карбюратора. Во время ремонта счетчиков топлива стоит отметить, что ранние системы EFI склонны к диагностической неоднозначности.Одна замена карбюратора может выполнить то, что может потребовать многочисленных попыток ремонта, чтобы определить, какой из нескольких компонентов системы EFI неисправен. Более новые системы EFI с момента появления диагностических систем OBD II могут быть очень легко диагностированы благодаря расширенным возможностям мониторинга потоков данных в реальном времени от отдельных датчиков. Это дает специалисту по диагностике обратную связь в режиме реального времени о причине проблемы с управляемостью и может значительно сократить количество диагностических шагов, необходимых для установления причины неисправности, что не так просто сделать с карбюратором.С другой стороны, системы EFI требуют небольшого регулярного обслуживания; карбюратор обычно требует сезонных и / или высотных корректировок.

    Подробная функция

    Примечание. Эти примеры относятся конкретно к современному бензиновому двигателю EFI. Можно провести параллели с другими видами топлива, кроме бензина, но только концептуально.

    Типовые компоненты EFI

    Анимированная схема типичной топливной форсунки.

    • Форсунки
    • Топливный насос
    • Регулятор давления топлива
    • ECM-модуль управления двигателем; включает в себя цифровой компьютер и схемы для связи с датчиками и управляющими выходами.
    • Жгут проводов
    • Различные датчики (некоторые из необходимых датчиков перечислены здесь).
    • Воздушный поток: датчик массового расхода воздуха, иногда это определяется датчиком MAP
    • Кислород в выхлопных газах: датчик кислорода, датчик EGO, датчик UEGO

    Описание функций

    Центральным элементом системы EFI является компьютер, называемый блоком управления двигателем (ECU), который контролирует рабочие параметры двигателя с помощью различных датчиков.ЭБУ интерпретирует эти параметры, чтобы рассчитать необходимое количество впрыскиваемого топлива, среди прочего, и управляет работой двигателя, манипулируя расходом топлива и/или воздуха, а также другими переменными. Оптимальное количество впрыскиваемого топлива зависит от таких условий, как температура двигателя и окружающей среды, частота вращения двигателя и рабочая нагрузка, а также состав выхлопных газов.

    Электронная топливная форсунка обычно закрыта и открывается для впрыска топлива под давлением до тех пор, пока на электромагнитную катушку форсунки подается электричество.Продолжительность этой операции, называемая шириной импульса, пропорциональна желаемому количеству топлива. Электрический импульс может применяться в строго контролируемой последовательности с событиями клапана на каждом отдельном цилиндре (в системе последовательного впрыска топлива ) или в группах меньше, чем общее количество форсунок (в системе периодического возгорания ).

    Поскольку природа впрыска топлива распределяет топливо дискретно, а природа 4-тактного двигателя имеет дискретные события впуска (впуска воздуха), ECU рассчитывает количество топлива дискретно.В последовательной системе масса впрыскиваемого топлива подбирается для каждого отдельного события индукции. Каждое событие индукции каждого цилиндра всего двигателя представляет собой отдельный расчет массы топлива, и каждая форсунка получает уникальную ширину импульса в зависимости от потребности в топливе этого цилиндра.

    Необходимо знать массу воздуха, «вдыхаемого» двигателем при каждом впуске. Это пропорционально давлению/температуре воздуха во впускном коллекторе, которое пропорционально положению дроссельной заслонки.Количество воздуха, вводимого при каждом впуске, известно как «заряд воздуха», и его можно определить несколькими методами. (См. датчик MAF и датчик MAP.)

    Три элемента горения – это топливо, воздух и воспламенение. Однако полное сгорание может произойти только в том случае, если воздух и топливо присутствуют в точном стехиометрическом соотношении, которое позволяет всему углероду и водороду из топлива соединиться со всем кислородом в воздухе без нежелательных загрязняющих остатков. Кислородные датчики контролируют количество кислорода в выхлопных газах, а ЭБУ использует эту информацию для корректировки соотношения воздух-топливо в режиме реального времени.

    Для достижения стехиометрии массовый расход воздуха в двигатель измеряется и умножается на стехиометрическое соотношение воздух/топливо 14,64:1 (по весу) для бензина. Требуемая масса топлива, которая должна быть впрыснута в двигатель, затем преобразуется в требуемую ширину импульса для топливной форсунки. Стехиометрическое соотношение изменяется в зависимости от топлива; дизельное топливо, бензин, этанол, метанол, пропан, метан (природный газ) или водород.

    Отклонения от стехиометрии требуются при нестандартных условиях эксплуатации, таких как большая нагрузка или работа в холодном состоянии, и в этом случае соотношение смеси может составлять от 10:1 до 18:1 (для бензина).В ранних системах впрыска топлива это выполнялось с помощью термовыключателя.

    Ширина импульса обратно пропорциональна перепаду давления на входе и выходе инжектора. Например, если давление в топливной магистрали увеличивается (на входе форсунки) или давление в коллекторе уменьшается (на выходе форсунки), меньшее значение ширины импульса позволит пропускать то же топливо. Топливные форсунки доступны с различными размерами и характеристиками распыления. Компенсация этих и многих других факторов запрограммирована в программном обеспечении ЭБУ.

    Пример расчета длительности импульса

    Примечание. Эти расчеты основаны на 4-тактном бензиновом двигателе V-8 объемом 5,0 л. Используемые переменные являются реальными данными.

    Рассчитать длительность импульса форсунки по расходу воздуха
    Сначала ЦП определяет массовый расход воздуха от датчиков — . (различные методы для определения воздушного потока выходят за рамки этой темы. См. Датчик MAF, или датчик карты.)
    является обратным скорость (об/мин).
    Термин, будь то четырехтактный или двухтактный двигатель.
    651
    — это желаемое соотношение смеси, обычно стехиометрическими, но часто отличается в зависимости от условий эксплуатации
    — это проточная мощность инжектора или его размера.
    Объединение трех вышеуказанных терминов. . .

    Подстановка реальных переменных для двигателя 5,0 л на холостом ходу.
    *
    Подстановка реальных переменных для двигателя 5,0 л при максимальной мощности.
    *

    Длительность импульса форсунки обычно колеблется от 4 мс/цикл двигателя-905 на холостом ходу до 56 90 мс на оборот двигателя при полном открытииТочность ширины импульса составляет приблизительно 0,01 мс .

    Расчет расхода топлива по длительности импульса
      • (скорость потока топлива) ≈ (Pulswidth) × (скорость двигателя) × (количество топливных форсунок)
      • (скорость потока топлива) ≈ (положения дроссельной заслонки) × (RPM) × (цилиндры)
    Глядя на него другого Way:
    • (расход топлива) ≈ (воздушный заряд) × (топливо / воздух) × (RPM) × (Cylinders)
    Подстановка реальных переменных вместо 5.0 л двигатель на холостом ходу.
    • (Расход топлива) = (2,0 мс/такт впуска) × (час/3 600 000 мс) × (24 фунта топлива/час) × (4 такта впуска/об) × (700 об/мин) × (60 мин/ч) = (2,24 фунта/ч)
    Подстановка реальных переменных для двигателя 5,0 л при максимальной мощности.
    • (Расход топлива) = (17,3 мс/такт впуска) × (час/3 600 000 мс) × (24 фунта топлива/час) × (4 такта впуска/об) × (5500 об/мин) × (60 мин/час) = (152 фунта/час)

    Расход топлива на максимальной мощности двигателя в 68 раз выше, чем на холостом ходу.Такой динамический диапазон расхода топлива типичен для безнаддувных двигателей легковых автомобилей. Динамический диапазон больше на двигателе с наддувом или турбонаддувом. Интересно отметить, что 15 галлонов бензина будут израсходованы за 37 минут, если поддерживать максимальную производительность. С другой стороны, этот двигатель мог непрерывно работать на холостом ходу почти 42 часа на тех же 15 галлонах.

    Различные схемы впрыска

    Одноточечный впрыск

    Одноточечный впрыск , называемый Дроссельный впрыск ( TBI ) от General Motors и Центральный впрыск топлива ( CFI ) от Ford, был представлен в 1940-х годах в больших авиационных двигателях (тогда называвшихся карбюратор под давлением) и в 1980-х годах в автомобильном мире.Система SPI впрыскивает топливо в корпус дроссельной заслонки (то же самое место, где карбюратор впрыскивает топливо). Впускная смесь проходит через впускные каналы, как система карбюратора, и поэтому называется «системой мокрого коллектора». Давление топлива обычно указывается в районе 10-15 фунтов на квадратный дюйм. Обоснованием одноточечного впрыска была низкая стоимость. Многие вспомогательные компоненты карбюратора, такие как воздухоочиститель, впускной коллектор и прокладка топливопровода, можно было использовать повторно. Это отложило затраты на модернизацию и оснастку этих компонентов.Большинство этих компонентов позже были переработаны для следующего этапа эволюции впрыска топлива, который представляет собой впрыск через отдельные отверстия, широко известный как MPFI или «многоточечный впрыск топлива». TBI широко использовался на легковых автомобилях и легких грузовиках американского производства в 1980–1995 годах, а также на некоторых европейских автомобилях с переходным двигателем в начале и середине 1990-х годов. Mazda назвала свою систему EGI и даже представила версию с электронным управлением под названием EGI-S.

    Непрерывный впрыск

    В системе непрерывного впрыска топливо постоянно поступает из топливных форсунок, но с переменным расходом.Это отличается от большинства систем впрыска топлива, которые подают топливо в течение коротких импульсов различной продолжительности с постоянной скоростью потока во время каждого импульса. Системы непрерывного впрыска могут быть многоточечными или одноточечными, но не непосредственными.

    Наиболее распространенной автомобильной системой непрерывного впрыска является Bosch K-Jetronic (K для kontinuierlich , по-немецки «непрерывный» — также известная как CIS — Система непрерывного впрыска), представленная в 1974 году. Бензин перекачивается из топливного бака в топливный бак. большой регулирующий клапан, называемый распределителем топлива , который разделяет единственную трубку подачи топлива от бака на более мелкие трубы, по одной на каждую форсунку.Распределитель топлива установлен на управляющей лопатке, через которую должен проходить весь всасываемый воздух, и система работает за счет изменения объема топлива, подаваемого на форсунки, в зависимости от угла наклона воздушной лопатки, который, в свою очередь, определяется объемным расходом воздуха, проходящего мимо. лопаткой и управляющим давлением. Управляющее давление регулируется с помощью механического устройства, называемого регулятором управляющего давления (CPR) или регулятором прогрева (WUR). В зависимости от модели CPR может использоваться для компенсации высоты, полной нагрузки и/или холодного двигателя.На автомобилях, оснащенных кислородным датчиком, топливная смесь регулируется устройством, называемым частотным клапаном. Форсунки представляют собой простые подпружиненные обратные клапаны с форсунками; как только давление в топливной системе становится достаточно высоким, чтобы преодолеть контрпружину, форсунки начинают распылять. K-Jetronic использовался в течение многих лет между 1974 и серединой 1990-х годов BMW, Lamborghini, Ferrari, Mercedes-Benz, Volkswagen, Ford, Porsche, Audi, Saab, DeLorean и Volvo. Существовал также вариант системы под названием KE-Jetronic с электронным, а не механическим управлением управляющим давлением.В некоторых автомобилях Toyota и других японских автомобилях с 1970-х до начала 1990-х годов использовалось приложение многоточечной системы Bosch L-Jetronic, производимой по лицензии DENSO. Chrysler использовал аналогичную систему непрерывного впрыска топлива на Imperial 1981–1983 годов.

    В поршневых авиационных двигателях наиболее распространен непрерывный впрыск топлива. В отличие от автомобильных систем впрыска топлива, непрерывный впрыск топлива в самолетах полностью механический и не требует электричества для работы. Существуют два распространенных типа: система Bendix RSA и система TCM.Система Bendix является прямым потомком нагнетательного карбюратора. Однако вместо нагнетательного клапана в цилиндре используется делитель потока , установленный в верхней части двигателя, который регулирует скорость нагнетания и равномерно распределяет топливо по линиям впрыска из нержавеющей стали, которые идут к впускным отверстиям каждого цилиндра. . Система TCM еще более проста. В нем нет трубки Вентури, камер давления, диафрагм и выпускного клапана. Блок управления питается топливным насосом постоянного давления.Блок управления просто использует дроссельную заслонку для воздуха, которая механически связана с поворотным клапаном для топлива. Внутри блока управления находится еще одно ограничение, которое используется для контроля топливной смеси. Падение давления на ограничителях в блоке управления регулирует количество протекающего топлива, так что расход топлива прямо пропорционален давлению на делителе потока. Фактически, большинство самолетов, использующих систему впрыска топлива TCM, оснащены датчиком расхода топлива, который на самом деле является манометром, откалиброванным на галлонов в час или фунтов в час топлива.

    Центральный порт впрыска (CPI)

    General Motors внедрила систему под названием «впрыск через центральный порт» ( CPI ) или «впрыск топлива через центральный порт» ( CPFI ). В нем используются трубки с тарельчатыми клапанами от центральной форсунки для распыления топлива на каждое впускное отверстие, а не на центральный корпус дроссельной заслонки [ цитирования ] . Спецификации давления обычно отражают характеристики системы TBI. Двумя вариантами были CPFI с 1992 по 1995 год и CSFI с 1996 года и по [ необходимая ссылка ] .CPFI — это система периодического действия , в которой топливо впрыскивается во все порты одновременно. Система CSFI 1996 года и позже распыляет топливо последовательно . [21]

    Многоточечный впрыск топлива

    Многоточечный впрыск топлива впрыскивает топливо во впускные отверстия непосредственно перед впускным клапаном каждого цилиндра, а не в центральной точке впускного коллектора. Системы MPFI (или просто MPI) могут быть последовательными , в которых впрыск синхронизируется с тактом впуска каждого цилиндра; пакетный , в котором топливо впрыскивается в цилиндры группами без точной синхронизации с тактом впуска какого-либо конкретного цилиндра; или одновременный , в котором топливо впрыскивается одновременно во все цилиндры.Впуск лишь слегка влажный, а типичное давление топлива составляет 40-60 фунтов на квадратный дюйм.

    Многие современные системы EFI используют последовательный MPFI; однако в более новых бензиновых двигателях системы прямого впрыска начинают заменять последовательные.

    Непосредственный впрыск

    См. также: Common Rail
    Этот раздел требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, добавив ссылки на надежные источники.Неисходный материал может быть оспорен и удален. (май 2010 г.)

    Непосредственный впрыск топлива стоит дороже, чем системы непрямого впрыска: форсунки подвергаются большему нагреву и давлению, поэтому требуются более дорогие материалы и более точные электронные системы управления. Тем не менее, весь воздухозаборник сухой, что делает эту систему очень чистой. В системе Common Rail топливо из топливного бака подается в общий коллектор (называемый аккумулятором).Затем это топливо направляется по трубкам к форсункам, которые впрыскивают его в камеру сгорания. Коллектор имеет предохранительный клапан высокого давления для поддержания давления в коллекторе и возврата избыточного топлива в топливный бак. Топливо распыляется с помощью форсунки, которая открывается и закрывается игольчатым клапаном, управляемым соленоидом. Когда соленоид не активирован, пружина вдавливает игольчатый клапан в канал форсунки и предотвращает впрыск топлива в цилиндр. Соленоид поднимает игольчатый клапан с седла клапана, и топливо под давлением направляется в цилиндр двигателя.В дизельных двигателях Common Rail третьего поколения используются пьезоэлектрические форсунки для повышения точности и давления топлива до 1800 бар/26 000 фунтов на кв. дюйм.

    В бензиновых двигателях применяется технология прямого впрыска бензина.

    Дизельные двигатели

    Дизельные двигатели должны использовать впрыск топлива, и он должен быть синхронизирован (в отличие от бензиновых двигателей). На протяжении всей ранней истории дизелей они всегда питались механическим насосом с небольшим отдельным цилиндром для каждого цилиндра, питающим отдельные топливопроводы и отдельные форсунки.Большинство таких насосов были рядными, хотя некоторые из них были роторными.

    Более ранние системы, основанные на форсунках сырой нефти, часто впрыскивали во вспомогательную камеру, имеющую форму для завихрения сжатого воздуха и улучшения сгорания; это было известно как непрямая инъекция. Однако он был менее термически эффективен, чем ныне универсальный прямой впрыск, при котором инициирование сгорания происходит в углублении (часто тороидальном) в днище поршня.

    Бензиновые/бензиновые двигатели
    Основная статья: бензиновый непосредственный впрыск

    Современные бензиновые двигатели (бензиновые двигатели) также используют непосредственный впрыск, который называется непосредственным впрыском бензина.Это следующий шаг в эволюции от многоточечного впрыска топлива, который предлагает еще один уровень контроля выбросов за счет устранения «мокрой» части системы впуска вдоль впускного тракта.

    Благодаря лучшей дисперсии и однородности непосредственно впрыскиваемого топлива цилиндр и поршень охлаждаются, что обеспечивает более высокую степень сжатия и более агрессивное опережение зажигания, в результате чего повышается выходная мощность. Более точное управление впрыском топлива также позволяет лучше контролировать выбросы.Наконец, однородность топливной смеси обеспечивает более бедное соотношение воздух/топливо, что вместе с более точным опережением зажигания может повысить эффективность использования топлива. При этом двигатель может работать на расслоенных (обедненных) смесях, что позволяет избежать дроссельных потерь при малых и частичных нагрузках двигателя. Некоторые системы прямого впрыска включают пьезоэлектронные топливные форсунки. Благодаря их чрезвычайно быстрому времени отклика, в каждом цикле каждого цилиндра двигателя может происходить многократный впрыск.

    Впервые система непосредственного впрыска бензина использовалась в двигателе Хессельмана, изобретенном шведским инженером Йонасом Хессельманом в 1925 году. [22] [23]

    Опасности при обслуживании

    Впрыск топлива представляет потенциальную опасность при обслуживании двигателя из-за высокого давления топлива. Остаточное давление может сохраняться в топливопроводах еще долгое время после остановки двигателя с системой впрыска топлива. Это остаточное давление должно быть сброшено, и, если это делается с помощью внешнего стравливания, топливо должно быть безопасно локализовано. Если инжектор дизельного топлива высокого давления снять со своего места и эксплуатировать на открытом воздухе, существует риск для оператора получить травму в результате подкожного струйного впрыска даже при давлении всего 100 фунтов на квадратный дюйм (6.9 бар). [24] Первая известная подобная травма произошла в 1937 году во время технического обслуживания дизельного двигателя. [25]

    См. также

    Примечания

    1. ↑ Scania fordonshistoria 1891-1991 av Бьорн-Эрик Линд, 1992. ISBN 91-7886-074-1
    2. ↑ Volvo – Lastbilarna igår och idag av Christer Olsson, 1987. ISBN 91-86442-76-7
    3. ↑
    4. ↑ Круговая дорожка , 9/84, стр.82-3.
    5. ↑ 5.0 5.1 Уолтон, Гарри (март 1957 г.), «Насколько хорош впрыск топлива?», Popular Science (Bonnier Corporation) 170 (3): 88–93, http://books.google. com/?id=byEDAAAAMBAJ&pg=PA88&dq=1957+Rambler+fuel+injection&cd=18#v=onepage&q=. Получено .
    6. ↑ http://www.hotrod.com/techarticles/engine/hrdp_1010_what_you_need_to_know_about_mechanical_fuel_injection/index.html
    7. ↑ Ингрэм, Джозеф С.«Автомобили: гонки; каждому удается что-то выиграть на соревнованиях в Дейтона-Бич», The New York Times, 24 марта 1957 г., стр. 153. Проверено 15 декабря 2007 г.
    8. ↑ Consumer Reports 22 : 154. 1957 .
    9. ↑ Холдер, Уильям (2006). Экстремальные маслкары: заводское легкое наследие . Публикации Краузе, 16. ISBN 9780896892781 . Проверено 26 декабря 2009 г.
    10. ↑ Выдержки из руководства пользователя Rambler Rebel 1957 года, полученного 26 декабря 2009 г.
    11. ↑ 11.0 11.1 «Rambler Measures Up» от Auto Editors Consumer Guide , 22 августа 2007 г., получено 26 декабря 2009 г.
    12. ↑ Эйрд, Forbes (2001). Системы впрыска топлива Bosch . HP Trade, 29. ISBN 9781557883650.
    13. ↑ American Musclecars: Power to the People, получено 26 декабря 2009 г.
    14. ↑ Дополнение к капитальному ремонту Chevrolet Cosworth Vega 1975 года — общая информация
    15. ↑ http://www.motorola.com/staticfiles/Consumers/Corporate/US-EN/_Documents/Motorola_History_Timeline.pdf
    16. ↑ http://www.hemmings.com/hcc/stories/2008/07/01/hmn_feature22.html
    17. ↑ http://www.imperialclub.com/Yr/1981/81EFI/Cover.htm
    18. ↑ NASCAR устанавливает систему впрыска топлива на 2012 год, но сохраняет ограничительные пластины в USA Today.
    19. ↑ NASCAR переходит на систему впрыска топлива, первый утвержденный поставщик Bosch в Auto Service World
    20. ↑ Bosch поставит датчики кислорода для впрыска топлива на NASCAR.ком
    21. ↑ Руководство по обслуживанию грузовиков Chevrolet 1997 г., стр. 6A-24, чертеж, поз. (3) Форсунка Central Sequential Muliport.
    22. ↑ Scania fordonshistoria 1891-1991 av Björn-Eric Lindh, 1992. ISBN 91-7886-074-1 (Переведенное название: История автомобилей Scania 1891-1991 )
    23. ↑ Volvo – Lastbilarna igår och idag av Christer Olsson, 1987. ISBN 91-86442-76-7 (переведенное название: грузовиков Volvo вчера и сегодня )
    24. ↑ Ага, Ф.П. (1978), «Травмы рук, нанесенные краскопультом под высоким давлением: клинические и рентгенологические аспекты», NY State Journal of Medicine 78 : 1955–6.
    25. ↑ Рис, CE (1937), «Проникновение в ткани мазута под высоким давлением дизельного двигателя», Журнал Американской медицинской ассоциации 109 : 866–7.

    Внешние ссылки

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *