Типы впрыска топлива бензиновых двигателей: Системы впрыска топлива бензиновых двигателей: виды и принцип работы

Содержание

Системы впрыска топлива бензиновых двигателей: виды и принцип работы

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

Краткая история появления

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

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

Виды систем впрыска бензиновых двигателей

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

Моновпрыск, или центральный впрыск

Схема работы системы моновпрыска

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

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

Системы впрыска бензина с одной форсункой работают по следующей схеме:

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

Распределенный впрыск (MPI)

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

Схема работы системы с распределенным впрыском

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

Принцип действия распределенного впрыска:

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

Непосредственный впрыск топлива (GDI)

Система предусматривает подачу бензина отдельными форсунками напрямую в камеры сгорания каждого цилиндра под высоким давлением, куда одновременно подается воздух. Эта система впрыска обеспечивает наиболее точную концентрацию топливовоздушной смеси, независимо от режима работы мотора. При этом смесь сгорает практически полностью, благодаря чему уменьшается объем вредных выбросов в атмосферу.

Схема работы системы непосредственного впрыска

Такая система впрыска имеет сложную конструкцию и восприимчива к качеству топлива, что делает ее дорогостоящей в производстве и эксплуатации. Поскольку форсунки работают в более агрессивных условиях, для корректной работы такой системы необходимо обеспечение высокого давления топлива, которое должно быть не менее 5 МПа.

Конструктивно система непосредственного впрыска включает в себя:

  • Топливный насос высокого давления.
  • Регулятор давления топлива.
  • Топливная рампа.
  • Предохранительный клапан (установлен на топливной рампе для защиты элементов системы от повышения давления больше допустимого уровня).
  • Датчик высокого давления.
  • Форсунки.

Электронная система впрыска такого типа от компании Bosch получила наименование MED-Motronic. Принцип ее действия зависит от вида смесеобразования:

  • Послойное – реализуется на малых и средних оборотах двигателя. Воздух подается в камеру сгорания на большой скорости. Топливо впрыскивается по направлению к свече зажигания и, смешиваясь на этом пути с воздухом, воспламеняется.
  • Стехиометрическое. При нажатии на педаль газа происходит открытие дроссельной заслонки и осуществляется впрыск топлива одновременно с подачей воздуха, после чего смесь воспламеняется и полностью сгорает.
  • Гомогенное. В цилиндрах провоцируется интенсивное движение воздуха, при этом на такте впуска происходит впрыск бензина.

Непосредственный впрыск топлива в бензиновом двигателе – наиболее перспективное направление в эволюции систем впрыска. Впервые он был реализован в 1996 году на легковых автомобилях Mitsubishi Galant, и сегодня его устанавливают на свои автомобили большинство крупнейших автопроизводителей.

Системы впрыска топлива бензиновых двигателей: виды и принцип работы

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

Карбюраторные системы питания

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Система принудительного холостого хода позволяет экономить топливо во время движения в режиме торможения двигателем, т.

е. тогда, когда водитель при включенной передаче отпускает педаль акселератора, связанную с дроссельной заслонкой карбюратора.

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

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

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

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

Какими бывают инжекторы?

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

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

распределенный впрыск топлива.

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

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

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

Основные датчики

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

    ЭБУ инжектора

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

Краткая история появления

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

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

Инжекторные топливные системы

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

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

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

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

 

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

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

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

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

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

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

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

Особенности устройства инжекторного двигателя

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

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

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

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

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

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

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

Система подачи топлива

Узел включает в себя:

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

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

Системы впрыска топлива современных двигателей внутреннего сгорания: бензиновые и дизельные системы

Основным назначением системы впрыска (иное название — инжекторная система) является обеспечение своевременной подачи топлива в рабочие цилиндры ДВС.

В настоящее время подобная система активно используется на дизельных и бензиновых двигателях внутреннего сгорания. Важно понимать, что для каждого типа двигателя система впрыска будет в значительной мере отличаться.

Фото: rsbp (flickr.com/photos/rsbp/)

Так в бензиновых ДВС процесс впрыска способствует образованию топливовоздушной смеси, после чего происходит ее принудительное воспламенение от искры.

В дизельных же ДВС подача топлива осуществляется под высоким давлением, когда одна часть топливной смеси соединяется с горячим сжатым воздухом и почти моментально самовоспламеняется.

Система впрыска остается ключевой составной частью общей топливной системы любого автомобиля. Центральным рабочим элементом подобной системы является топливная форсунка (инжектор).

Как уже было сказано ранее в бензиновых двигателях и дизелях применяются различные виды систем впрыска, которые мы и рассмотрим обзорно в этой статье, а детально разберем в последующих публикациях.

Виды систем впрыска на бензиновых ДВС

На бензиновых двигателях используются следующие системы подачи топлива – центральный впрыск (моно впрыск), распределенный впрыск (многоточечный), комбинированный впрыск и  непосредственный впрыск.

Центральный впрыск

Подача топлива в системе центрального впрыска происходит за счет топливной форсунки, которая расположена во впускном коллекторе. Поскольку форсунка всего одна, то эту систему впрыска называют еще – моновпрыск.

Системы этого вида на сегодняшний день утратили свою актуальность, поэтому в новых моделях автомобилей они не предусмотрены, впрочем, в некоторых старых моделях некоторых автомобильных марок их можно встретить.

К преимуществам моно впрыска можно отнести надежность и простоту использования. Недостатками подобной системы являются низкий уровень экологичности двигателя и высокий расход топлива.

Распределенный впрыск

Система многоточечного впрыска предусматривает подачу горючего отдельно на каждый цилиндр, оснащенный собственной топливной форсункой. При этом ТВС образуется только во впускном коллекторе.

В настоящее время большинство бензиновых двигателей оснащено системой распределенной подачи топлива. Преимуществами подобной системы являются высокая экологичность, оптимальный расход топлива, умеренные требования к качеству потребляемого топлива.

Непосредственный впрыск

Одна из наиболее совершенных и прогрессивных систем впрыска. Принцип работы подобной системы заключается в прямой подаче (впрыске) топлива в камеру сгорания цилиндров.

Система непосредственной подачи топлива позволяет получать качественный состав ТВС на всех этапах работы ДВС с целью улучшения процесса сгорания горючей смеси, увеличения рабочей мощности двигателя, снижения уровня отработанных газов.

К недостаткам данной системы впрыска можно отнести сложную конструкцию и высокие требования к качеству топлива.

Комбинированный впрыск

Система данного типа объединила в себе две системы – непосредственный и распределенный впрыск. Зачастую она применяется для уменьшения выбросов токсичных элементов и отработанных газов, благодаря чему достигается высокие показатели экологичности двигателя.

Все системы подачи топлива, пнименяемые на бензиновых ДВС могут быть оснащены механическими или электронными устройствами управления, из которых последняя наиболее совершенна, поскольку обеспечивает наилучшие показатели экономичности и экологичности двигателя.

Подача топлива в подобных системах может осуществляться непрерывно или дискретно (импульсно). По мнению специалистов, импульсная подача топлива является наиболее целесообразной и эффективной и на сегодняшний день применяется во всех современных двигателях.

Виды систем впрыска дизельных ДВС

На современных дизельных двигателях применяются такие системы впрыска, как система насос-форсунки, система Сommon Rail, система с рядным или распределительным ТНВД (топливным насосом высокого давления).

Наиболее востребованные и считаются наиболее прогрессивными из них системы: Сommon Rail и насос-форсунки, о которых ниже поговорим чуть подробнее.

ТНВД является центральным элементом любой топливной системы дизельного двигателя.

В дизелях подача горючей смеси может осуществляться как в предварительную камеру, так и напрямую в камеру сгорания (непосредственный впрыск).

На сегодняшний день предпочтение отдается системе непосредственного впрыска, которую отличает повышенный уровень шума и менее плавная работа двигателя, по сравнению с впрыском в предварительную камеру, но при этом обеспечивается гораздо более важный показатель – экономичность.

Система впрыска насос-форсунки

Подобная система применяется для подачи и впрыска топливной смеси под высоким давлением центральным устройством – насос-форсунками.

По названию можно догадаться, что ключевой особенностью данной системы является то, что в единственном устройстве (насос-форсунке) объединены сразу две функции: создание давления и впрыск.

Конструктивным недостатком данной системы является то, что насос оснащен приводом постоянного типа от распредвала двигателя (не отключаемый), который приводит к быстрому износу конструкции. Из-за этого производители все чаще делают выбор в пользу системы впрыска Сommon Rail.

Система впрыска Сommon Rail (аккумуляторный впрыск)

Это более совершенная система подачи ТС для большинства дизельных двигателей. Ее название пошло от основного конструктивного элемента – топливной рампы, общей для всех форсунок. Сommon Rail в переводе с английского как раз и означает – общая рампа.

В такой системе топливо подается к топливным форсункам от рампы, которую еще называют аккумулятором высокого давления, из-за чего у системы появилось и второе название – аккумуляторная система впрыска.

В системе Сommon Rail предусмотрено проведение трех этапов впрыска – предварительного, основного и дополнительного. Это позволяет уменьшить шум и вибрации двигателя, сделать более эффективными процесс самовоспламенения топлива, уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу.

Для управления системами впрыска на дизелях предусмотрено наличие механических и электронных устройств. Системы на механике позволяют контролировать рабочее давление, объем и момент впрыска топлива. Электронные системы предусматривают более эффективное управление дизельными ДВС в целом.

Система распределенного впрыска топлива: принцип действия, достоинства и недостатки

Система распределенного впрыска – это современная и наиболее прогрессивная многоточечная система топливной подачи, применяемая на бензиновых двигателях. Особенностью подобной системы является то, что каждый цилиндр ДВС оснащен собственной форсункой, через которую происходит дозированная подача топлива.

Двигатели, оснащенные системой распределенной подачей топлива, имеют более высокие показатели экономичного расхода ТС и низкий уровень токсичности отработанных газов.

Виды систем распределенного впрыска

Современные системы распределенного типа подачи топлива разделены на несколько видов:

  • По принципу работы – системы импульсной и непрерывной подачи ТС;
  • По способу управления – системы на механическом и электронном типе управления;
  • По времени открытия топливных форсунок – системы с попарно-параллельным впрыском (при подаче топлива попарно), одновременным впрыском (при одновременной подаче топлива во все форсунки), фазированным впрыском (при индивидуальной подаче топлива для каждой форсунки), прямым впрыском (подача топлива осуществляется в камеру сгорания цилиндра, минуя впускной коллектор).

Наиболее распространенными системами распределенной подачи ТС являются системы KE-Jetronic, K-Jetronic и L-Jetronic, разработанные компанией Bosch.

Система K-Jetronic относится к механическим топливным системам с непрерывной подачей ТС.

Система типа KE-Jetronic одна из разновидностей механической топливной системы непрерывного типа с электронным способом управления.

Система L-Jetronic представляет собой систему импульсной подачи топлива с электронным типом управления.

Система распределенной подачи ТС состоит из следующих подсистем и компонентов:

  • систем подачи и очистки топлива и воздуха;
  • системы сжигания бензиновых испарений;
  • системы выпуска и сжигания отработанных газов;
  • электронного блока управления с входными датчиками

Как работает система распределенной подачи ТС

Работа основных элементов системы – форсунок напрямую зависит от центра управления – управляющего блока, состоящего из бортового компьютера. Основной функцией управляющего блока является прием электрических сигналов, поступающих от входных датчиков, с последующей обработкой и преобразованием в управляющие сигналы, которые передаются на электромагнитные клапаны топливных форсунок и механизмы исполнения.

Помимо основных функций, блок управления выполняет и дополнительные задачи – проводит своевременную диагностику топливной системы на предмет выявления любых неполадок или поломок в ее работе.

При обнаружении неполадок блок управления сообщает о них водителю через контрольные лампы на приборной панели — Check engine, Check. Информация о более сложных поломках заносится в блок памяти для дальнейшего использования при повторной диагностике.

Расчет нужного количества топлива, происходит на основании данных полученных от температурных датчиков (температуры двигателя и поступающего воздуха), расхода воздуха, подсчета скорости вращения коленвала, угла открытия заслонки и т.д.

Произведя необходимые расчеты на основании полученных данных, бортовой компьютер посылает сигналы в виде электрических импульсов на форсунки для их открытия. Принимая сигналы, форсунки открывают клапаны, через которые топливо под высоким давлением поступает в топливный коллектор.

Преимущества и недостатки системы распределенной подачи ТС

Подобный тип системы топливной подачи имеет некоторые преимущества и недостатки. Наиболее значимые из них мы отдельно выделим.

Преимущества системы:

  • долговечность и надежность;
  • высокая экономичность использования топлива;
  • низкая токсичность отработанных газов бензиновых ДВС;
  • низкая вероятность появления сбоев в работе системы в условиях экстремального вождения (например, при преодолении крутых спусков и подъемов, при езде в дождь или гололед).

Недостатки системы:

  • сложная и дорогостоящая конструкция, оснащенная чувствительной системой электронного управления;
  • высокая стоимость ремонта и замены основных электронных элементов системы;
  • особенность конструкции требует проведения ремонтных и профилактических работ только высококвалифицированными специалистами.

Системы впрыска топлива бензиновых двигателей

 

Системы впрыска топлива, стали массово устанавливаться на бензиновых двигателях, начиная с 80-х годов прошлого столетия. Здесь, в отличии карбюраторной системы, подача топлива осуществлялась посредством принудительного впрыска топлива с помощью форсунок во впускной коллектор или в цилиндр. Двигатели с такими системами подачи топлива еще называют инжекторными. Вот о том, какими бывают системы впрыска топлива на бензиновых двигателях, мы и поговорим в этой статье.

 

 

 

Система с впрыском топлива во впускной трубопровод

 

В системах впрыска топлива с внешним сме­сеобразованием приготовление топливно-воздушной смеси происходит вне камеры сго­рания двигателя (во впускном трубопроводе). Несмотря на то, что в карбюраторных системах также имеет место внешнее смесеобразование, они были практически полностью вытеснены топливными системами с впрыском топлива во впускной трубопровод, которые обеспечивают более точное дозирование и управление подачей топлива. Последние достижения представлены электронными системами с впрыском топлива во впускной трубопровод, в которых топливо впры­скивается прерывисто для каждого отдельного цилиндра, т.е. с впрыском топлива непосред­ственно перед впускными клапанами (см. рис. «Принцип действия системы с впрыском топлива во впускной трубопровод» ).

 

 

Системы, основанные на непрерывном впрыске топлива (K-Jetronic) или системы с центральным впрыском топлива перед дрос­сельной заслонкой (Mono-Jetronic) практически не находят применения в новых разработках.

В связи с высокими требованиями к плав­ности работы двигателя и снижению токсично­сти отработавших газов чрезвычайно большое значение имеет точное смесеобразование. При этом также крайне важно обеспечить точную синхронизацию впрыска топлива и точное дози­рование топлива. Для выполнения этих требо­ваний в электронных системах многоточечного (распределенного) впрыска топлива на каждый цилиндр двигателя приходится по электромаг­нитной форсунке, причем управление каждой форсункой осуществляется индивидуально. При этом перед блоком управления двигателем стоит задача вычисления как требуемой для каждого цилиндра массы топлива, так и мо­мента начала впрыска топлива в зависимости от текущих условий работы двигателя. Время, требующееся для впрыска вычисленной массы топлива, зависит от сечения канала форсунки и перепада давления между впускным трубопро­водом и системой подачи топлива.

В системах с впрыском топлива во впускной трубопровод топливо, подаваемое электроприводным топливным насосом, проходит через топливный фильтр и по топливопроводу по­ступает в топливную рампу, обеспечивающую его равномерное распределение по топливным форсункам. Для обеспечения надлежащего качества топливно-воздушной смеси чрезвы­чайно важным является то, каким образом про­исходит приготовление топлива форсунками. При этом важно обеспечить очень тонкое рас­пыление топлива. Форма и угол рассеивания струи топлива адаптированы к геометрической форме впускного трубопровода и головки ци­линдра (см. «Топливная форсунка»).

Если точно дозированную массу топлива впрыскивать непосредственно перед впуск­ным клапаном (клапанами) цилиндра, значи­тельная часть тонко распыленного топлива может испариться. Поэтому топливно-воздушная смесь может образовываться в нужный момент времени с использованием воздуха, проходящего через дроссельную заслонку (см. рис. «Механизмы и факторы, влияющие на смесеобразование при впрыске топлива во впускной трубопровод» ). Время, имеющееся в наличии для смесеобразования, может быть увеличено за счет впрыска топлива через пока что закрытые впускные клапаны.

 

 

Часть топлива осаждается на стенках ци­линдра вблизи впускных клапанов и образует пленку. Толщина этой пленки в основном за­висит от давления во впускном трубопроводе и, соответственно, от условий нагрузки двига­теля. В случае нестационарного(переходного) режима работы двигателя это осаждение топлива может привести к временному от­клонению коэффициента избытка воздуха от желаемого значения (λ = 1). Отсюда следует, что осаждение топлива на стенках цилиндра необходимо свести к минимуму. Также не следует пренебрегать эффектом осаждения топлива во впускном канале, особенно при пуске холодного двигателя. Поскольку в этих условиях топливо испаряется плохо, для соз­дания воспламеняемой топливно-воздушной смеси первоначально требуется большее количество топлива. Когда в дальнейшем давление топлива во впускном трубопро­воде снижается, часть ранее образовавшейся пленки топлива испаряется. Если каталити­ческий нейтрализатор не достиг нормальной рабочей температуры, это может вызывать увеличение выбросов углеводородов. К об­разованию пленки топлива на стенках камеры сгорания также могут привести нарушения впрыска топлива, что в свою очередь, может вызвать увеличение количества токсичных веществ в отработавших газах. Определение геометрического совмещения струи топлива («нацеливания струи») позволит выбрать со­ответствующие форсунки, при использова­нии которых конденсация топлива в областях впускного канала и впускных клапанов будет сведена к минимуму.

По сравнению с карбюраторными систе­мами и одноточечными системами впрыска топлива в многоточечных системах впрыска топлива конденсация топлива на стенках впускного трубопровода значительно сни­жена. В то же время впускные трубопроводы могут быть оптимально адаптированы, в со­ответствии с потоком воздуха, горению то­плива и получению необходимой динамики двигателя.

 

Системы прямого впрыска топлива для бензиновых двигателей

 

В системах прямого впрыска топлива, в отли­чие от систем с впрыском топлива во впуск­ной трубопровод, в камеру сгорания через впускные клапаны поступает чистый воздух. Только после этого топливо впрыскивается в камеру сгорания форсункой (топливная фор­сунка высокого давления), расположенной непосредственно в головке блока цилиндров (внутреннее смесеобразование, см. рис. «Принцип действия системы прямого впрыска топлива» ). При этом существуют два основных режима работы системы. В случае впрыска топлива во время такта впуска имеет место режим работы с однородной смесью, а при впрыске топлива во время такта сжатия — режим послойного распределения смеси. Существуют также раз­личные специальные режимы, представляю­щие собой комбинацию двух основных режи­мов или их небольшие вариации.

 

 

При работе в режиме послойного распреде­ления заряда количество воздуха не ограничи­вается; топливно-воздушная смесь — бедная. Избыточное количество воздуха в отработавших газах мешает преобразованию оксидов азота в трехкомпонентном каталитическом нейтрализа­торе. Поэтому для этих систем прямого впрыска топлива требуется очистка отработавших газов при помощи дополнительного каталитического нейтрализатора NOx аккумуляторного типа. По этой причине большинство систем прямого впрыска топлива, представленных в настоящее время на рынке, работают исключительно в ре­жиме образования однородной смеси.

 

Работа двигателя при наличии однородной смеси

 

При работе в режиме образования однородной смеси, процесс смесеобразования подобен про­цессу в системе с впрыском топлива во впускной трубопровод. Смесь имеет стехиометрический состав (λ = 1). Однако, в отношении смесеобра­зования имеются некоторые различия. В частно­сти, отсутствует поток в области расположения впускного клапана, способствующий смесео­бразованию, и для самого смесеобразования имеется значительно меньше времени. В то время как в случае системы с впрыском топлива во впускной трубопровод впрыск может произ­водиться в течение поворота коленчатого вала на 720° (синхронно с тактами впуска), в случае систем с прямым впрыском топлива имеется окно для впрыска, соответствующее углу пово­рота коленчатого вала всего лишь 180°. Впрыск топлива разрешен только во время такта впуска. Это обусловлено тем, что перед этим выпускные клапаны открыты, и в противном случае несго­ревшее топливо будет выходить в систему выпу­ска отработавших газов. Это вызвало бы высо­кое содержание углеводородов в отработавших газах и проблемы в работе каталитического нейтрализатора. Для обеспечения подачи до­статочного количества топлива в течение этого ограниченного периода времени необходимо увеличить поток топлива через форсунку. Это достигается в основном за счет увеличения дав­ления топлива. Увеличение давления дает до­полнительное преимущество, заключающееся в повышении уровня турбулентности в камере сгорания, что в свою очередь способствует процессу смесеобразования. Поэтому топливо и воздух могут быть полностью перемешаны, несмотря на короткий отпущенный для этого период времени.

 

Работа двигателя при послойном распределении смеси

 

Что касается работы с послойным распре­делением смеси, следует провести различия между разными способами сжигания топлива. Эти способы имеют одну общую черту, заклю­чающуюся в том, что все они направлены на создание послойного распределения смеси. Это означает, что вместо поддержания стехиомерического состава смеси за счет из­менения положения дроссельной заслонки в камеру сгорания поступает полный поток воздуха, но только часть его смешивается с топливом перед подачей смеси к свече зажи­гания. Остальная часть свежего воздуха окру­жает послойный заряд топлива. В дополнение к охлаждающему эффекту, снижающему склонность к детонации, отсутствие дроссе­лирования также предлагает значительный потенциал снижения расхода топлива.

 

Система с направлением струи топлива на днище поршня

 

В системе с направлением струи топлива на днище поршня топливо впрыскивается в ка­меру сгорания сбоку (см. рис. а, «Смесеобразование для систем прямого впрыска топлива» ). Выемка в днище поршня отклоняет струю топлива в на­правлении свечи зажигания. Смесеобразова­ние происходит на пути от форсунки к свече за­жигания поскольку время смесеобразования в этом случае еще меньше, давление топлива для этой системы должно быть еще выше, чем для работы с однородной смесью Повышение давления топлива сокращает время впрыска и улучшает условия смесеобразования за счет усиления отражения импульсов давления.

К недостаткам этой системы можно отнести конденсацию топлива на днище поршня, вызы­вающую увеличение содержания НС в отработавших газах. Поскольку время смесеобразова­ния невелико, при высоких нагрузках двигателя облако заряда смеси обычно содержит зоны богатой смеси, что увеличивает вероятность от­ложения нагара. При низких нагрузках импульс потока топлива, служащий в качестве средства транспортировки послойного заряда топлива к свече зажигания, имеет низкую энергию. Поэ­тому обычно поток в этом случае должен быть ограничен, чтобы количество топлива соответ­ствовало более низкой плотности воздуха.

 

Система с направлением струи топлива в поток завихрения воздуха

 

В основном, система с направлением струи топлива в поток завихрения воздуха анало­гична системе с направлением струи топлива на днище поршня. Основное различие состоит в том, что облако топлива не взаимодействует непосредственно с выемкой в днище поршня. Вместо этого оно перемещается в поток за­вихрения воздуха (см. рис. Ь, «Смесеобразование для систем прямого впрыска топлива» ). Это решает проблему конденсации топлива на выемке поршня. Однако система с направлением струи топлива в поток завихрения воздуха ме­нее стабильна по сравнению с системой с на­правлением струи на днище, в связи с тем, что обеспечить точную повторяемость распреде­ления потока воздуха весьма затруднительно.

Зачастую фактический процесс сгорания топлива, в зависимости от рабочей точки Двигателя, представляет собой некоторую комбинацию двух вышеописанных режимов.

 

Система с прямым направлением струи топлива

 

Система с прямым направлением струи топлива отличается от двух вышеописанных систем ме­стом установки форсунки. Форсунка установ­лена по центру вверху и впрыскивает топливо в камеру сгорания в вертикальном направлении (СМ. рис. с, «Смесеобразование для систем прямого впрыска топлива» ). Свеча зажигания находится ря­дом с форсункой. Струя топлива не отклоняется и поджигается сразу же после впрыска. В ре­зультате время смесеобразования очень непро­должительное. Это требует еще более высокого Давления топлива. Такой процесс сгорания то- слива позволяет устранить проблемы конденса­ции топлива на стенках впускного трубопровода, зависимости от потока воздуха и ограничения истока при низких нагрузках. Поэтому он несет в себе самый высокий потенциал снижения расхода топлива. В то же время большую проблему для систем впрыска топлива и зажигания пред­ставляет очень короткое время, доступное для смесеобразования.

 

Другие режимы работы

 

В дополнение к режимам работы с однородной смесью и с послойным распределением смеси могут иметь место определенные специальные режимы. К ним относятся «переключение режи­мов» (однородная смесь — послойное распреде­ление заряда), «прогрев каталитического ней­трализатора», «режим защиты от детонации» (режим разделения однородной смеси) и «ре­жим работы на обедненной однородной смеси.

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

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

Руководство по экономии топлива, 2017 г.

% PDF-1.4 % 1 0 obj > endobj 5 0 obj > endobj 2 0 obj > endobj 3 0 obj > поток Руководство по экономии топлива 2017 г.Экономия топлива, MPG, оценки EPA, стоимость топлива, EPA Fuel Economy 2017, руководство по экономии топлива конечный поток endobj 4 0 obj > endobj 6 0 obj > endobj 7 0 объект > endobj 8 0 объект > endobj 9 0 объект > endobj 10 0 obj > endobj 11 0 объект > endobj 12 0 объект > endobj 13 0 объект > endobj 14 0 объект > endobj 15 0 объект > endobj 16 0 объект > endobj 17 0 объект > endobj 18 0 объект > endobj 19 0 объект > endobj 20 0 объект > endobj 21 0 объект > endobj 22 0 объект > endobj 23 0 объект > endobj 24 0 объект > endobj 25 0 объект > endobj 26 0 объект > endobj 27 0 объект > endobj 28 0 объект > endobj 29 0 объект > endobj 30 0 объект > endobj 31 0 объект > endobj 32 0 объект > endobj 33 0 объект > endobj 34 0 объект > endobj 35 0 объект > endobj 36 0 объект > endobj 37 0 объект > endobj 38 0 объект > endobj 39 0 объект > endobj 40 0 объект > endobj 41 0 объект > endobj 42 0 объект > endobj 43 0 объект > endobj 44 0 объект > endobj 45 0 объект > endobj 46 0 объект > endobj 47 0 объект > endobj 48 0 объект > endobj 49 0 объект > endobj 50 0 объект > endobj 51 0 объект > endobj 52 0 объект > endobj 53 0 объект > endobj 54 0 объект > endobj 55 0 объект > endobj 56 0 объект > endobj 57 0 объект > endobj 58 0 объект > endobj 59 0 объект 527 endobj 60 0 obj > endobj 61 0 объект > endobj 62 0 объект > endobj 63 0 объект > endobj 64 0 объект > endobj 65 0 объект > endobj 66 0 объект > endobj 67 0 объект > endobj 68 0 объект > endobj 69 0 объект > endobj 70 0 объект > endobj 71 0 объект > endobj 72 0 объект > endobj 73 0 объект > endobj 74 0 объект > endobj 75 0 объект > endobj 76 0 объект > endobj 77 0 объект > endobj 78 0 объект > endobj 79 0 объект > endobj 80 0 объект > endobj 81 0 объект > endobj 82 0 объект > endobj 83 0 объект > endobj 84 0 объект > endobj 85 0 объект > endobj 86 0 объект > endobj 87 0 объект > endobj 88 0 объект > endobj 89 0 объект > endobj 90 0 объект > endobj 91 0 объект > endobj 92 0 объект > endobj 93 0 объект > endobj 94 0 объект > endobj 95 0 объект > endobj 96 0 объект > endobj 97 0 объект > endobj 98 0 объект > endobj 99 0 объект > endobj 100 0 объект > endobj 101 0 объект > endobj 102 0 объект > endobj 103 0 объект > endobj 104 0 объект > endobj 105 0 объект > endobj 106 0 объект > endobj 107 0 объект > endobj 108 0 объект > endobj 109 0 объект > endobj 110 0 объект > endobj 111 0 объект > endobj 112 0 объект > endobj 113 0 объект > / ProcSet [/ PDF / ImageB / ImageC / Text] / XObject> / ColorSpace> >> endobj 114 0 объект > поток x + 2T0

Технология: бензиновый двигатель с непосредственным впрыском топлива

Технология: бензиновый двигатель с прямым впрыском


II.Основной Цели двигателя GDI
1. Разница между новым GDI и текущим MPI
2. наброски
3.Технические характеристики

III. Основные характеристики двигателя GDI
1. Меньший расход топлива и большая мощность
2. Реализация меньшего расхода топлива
3. Реализация Высшей производительности


I. Введение

Для много лет инновационные двигатели были приоритетом развития Mitsubishi Motors.В частности, Mitsubishi стремилась улучшить двигатель. эффективность в стремлении удовлетворить растущие экологические требования, такие как для экономии энергии и сокращения выбросов CO2 для ограничения негативное влияние парникового эффекта.

В стремлении Мицубиши для разработки и производства еще более эффективных двигателей он посвятил ресурсы на разработку бензинового двигателя с прямым впрыском. Годами, автомобильные инженеры полагают, что у этого типа двигателя потенциал для оптимизации подачи топлива и сгорания, что, в свою очередь, может обеспечить лучшая производительность и меньший расход топлива.Однако до сих пор никто успешно разработала цилиндровый двигатель с прямым впрыском для использования на серийные автомобили. В результате возможностей разработки двигателей Mitsubishis, Усовершенствованный бензиновый двигатель GDI с прямым впрыском топлива Mitsubishis является воплощением инженерной мечты.



Двигатель ГДИ прямого впрыска бензина Мицубиси

II. Основные задачи двигателя GDI

  • Сверхнизкий расход топлива, даже лучше дизельные двигатели
  • Превосходная мощность по сравнению с обычными двигателями MPI


1.Разница между новым GDI и текущим MPI
Для подачи топлива в обычных двигателях используется топливо система впрыска, пришедшая на смену системе карбюратора. MPI или многоточечный Впрыск, когда топливо впрыскивается в каждое впускное отверстие, в настоящее время одна из наиболее широко используемых систем. Однако даже в двигателях MPI есть являются ограничениями для реакции подачи топлива и управления горением, потому что топливо смешивается с воздухом перед поступлением в цилиндр. Mitsubishi отправилась в раздвинуть эти пределы, разработав двигатель с прямым впрыском бензина в цилиндр как в дизельном двигателе, да еще там, где впрыск тайминги точно контролируются для соответствия условиям нагрузки.Двигатель GDI достигли следующих выдающихся характеристик.
  • Чрезвычайно точный контроль подачи топлива для достижения топлива КПД выше, чем у дизельных двигателей за счет возможности сжигания подача ультра-обедненной смеси.
  • Очень эффективный впуск и относительно высокая компрессия уникальное для двигателя GDI соотношение обеспечивает высокую производительность и отклик который превосходит стандартные двигатели MPI.

Для Mitsubishi: технология, реализованная для этого двигателя GDI. станет краеугольным камнем нового поколения высокоэффективных двигателей и, по ее мнению, технология и дальше будет развиваться в этом направлении.

Переход системы подачи топлива

2. Краткое описание

(1) Основные характеристики

(2) Схема двигателя



3. Технические характеристики

  • Вертикальные прямые впускные отверстия для оптимального контроля воздушного потока в цилиндре
  • Поршни с изогнутым верхом для лучшего сгорания
  • Топливный насос высокого давления для подачи топлива под давлением в форсунки
  • Вихревые форсунки высокого давления для оптимальной топливовоздушной смеси


III.Основные характеристики двигателя GDI

1. Более низкий расход топлива и более высокая производительность

(1) Оптимальное распыление топлива для двух режимов горения
Используя методы и технологии, уникальные для Mitsubishi, двигатель GDI обеспечивает как более низкий расход топлива, так и более высокая производительность. Это, казалось бы, противоречивое и сложный подвиг достигается за счет использования двух режимов горения. Положить Другими словами, время впрыска изменяется в соответствии с нагрузкой на двигатель.

Для условий нагрузки, требуемых при обычной городской езде, топливо впрыскивается. в конце такта сжатия, как в дизельном двигателе.Поступая таким образом, ультратонкий горение достигается за счет идеального образования слоистого воздушно-топливного смесь. В условиях высокопроизводительного вождения топливо впрыскивается во время такт впуска. Это позволяет получить такую ​​однородную топливовоздушную смесь. в обычных двигателях MPI для обеспечения более высокой производительности.

    Ультра-обедненный режим сгорания
    В большинстве нормальных условий движения на скорости до 120 км / ч Двигатель Mitsubishi GDI работает в режиме ультра-обедненного сгорания для снижения расхода топлива потребление.В этом режиме впрыск топлива происходит на последней стадии такт сжатия и зажигание происходит при очень бедном соотношении воздух-топливо от 30 до 40 (от 35 до 55, включая EGR).
    Superior Output Mode
    Когда двигатель GDI работает с более высокими нагрузками или на более высоких скоростях, впрыск топлива происходит во время такта впуска. Это оптимизирует горение за счет обеспечения однородной, более холодной воздушно-топливной смеси, что сводит к минимуму возможность детонации двигателя.

Анимация

(2) Технологии основания двигателей GDI
Основу технологии составляют четыре технические характеристики. Вертикальный прямой впускной порт обеспечивает оптимальный поток воздуха в цилиндр. Поршень с изогнутым верхом регулирует горение, помогая формировать воздушно-топливную смесь. смесь. Топливный насос высокого давления обеспечивает необходимое высокое давление. для прямого впрыска в цилиндр.И вихревой инжектор высокого давления контролирует испарение и рассеивание распыляемого топлива.

Эти фундаментальные технологии в сочетании с другими уникальными технологиями контроля топлива технологии, позволившие Mitsubishi достичь обеих целей развития, которые были расход топлива ниже, чем у дизельных двигателей, а мощность выше, чем у обычных двигателей MPI. Методы показаны ниже.

Расход воздуха в цилиндре


Двигатель GDI имеет прямые впускные каналы, а не горизонтальные впускные каналы, используемые в обычных двигателях.Прямая прямая впускные отверстия эффективно направляют воздушный поток вниз на поршень с изогнутым верхом, который перенаправляет воздушный поток в сильный обратный поток для получения оптимального топлива инъекция.

Анимация

Распылитель топлива


Новые вихревые форсунки высокого давления обеспечивают идеальная форма распыления для соответствия каждому режиму работы двигателя. И на в то же время, применяя сильно завихренное движение ко всей струе топлива, они обеспечивают достаточное распыление топлива, которое является обязательным для GDI даже при относительно низком давлении топлива 50 кг / см2.

Оптимизированная конфигурация камеры сгорания

Поршень с изогнутым верхом регулирует форму воздушно-топливной смеси. смеси, а также воздушного потока внутри камеры сгорания, и имеет важна роль в поддержании компактности воздушно-топливной смеси. Микстура, который впрыскивается в конце такта сжатия, переносится к свеча зажигания, прежде чем она сможет разойтись.
Мицубиши передовые методы наблюдения в цилиндрах, включая лазерные методы используются для определения оптимальной формы поршня.


2. Реализация более низкого расхода топлива

(1) Базовая концепция
В обычных бензиновых двигателях диспергирование топливовоздушной смеси с Идеальная плотность вокруг свечи зажигания была очень сложной. Однако это возможно в движке GDI. Кроме того, чрезвычайно низкий расход топлива достигается, поскольку идеальная стратификация позволяет впрыскивать топливо поздно такт сжатия для поддержания сверхбедной топливовоздушной смеси.

Двигатель для целей анализа доказал, что топливовоздушная смесь с оптимальная плотность собирается вокруг свечи зажигания в виде расслоенного заряда. Это также подтверждается немедленным анализом поведения брызг топлива. перед возгоранием и самой топливовоздушной смесью.

В результате чрезвычайно стабильное сгорание сверхбедной смеси с Соотношение воздух-топливо 40 (55, включая EGR) достигается, как показано ниже.

Анимация

(2) Сжигание ультра-бедной смеси
В обычных двигателях MPI имелись ограничения на обедненность смеси. из-за больших изменений характеристик горения.Однако стратифицированные смесь GDI позволила значительно уменьшить соотношение воздух-топливо без что приводит к ухудшению сгорания. Например, на холостом ходу при горении наиболее неактивен и нестабилен, движок GDI поддерживает стабильную и быструю сгорание даже при очень бедной смеси с соотношением воздух-топливо 40: 1 (55 к 1, включая рециркуляцию отработавших газов)

(3) Расход топлива автомобиля
Расход топлива на холостом ходу
Двигатель GDI поддерживает стабильное сгорание даже на низких оборотах холостого хода.Кроме того, он предлагает большую гибкость в настройке холостой ход.
По сравнению с обычными двигателями, его расход топлива на холостом ходу ниже. На 40% меньше.

Расход топлива при крейсерской езде
Например, при 40 км / ч двигатель GDI потребляет на 35% меньше топлива, чем аналогичный размерный обычный двигатель.

Расход топлива при вождении по городу
В тестах в японском режиме 10E15 (типичный городское вождение), двигатель GDI потреблял на 35% меньше топлива, чем двигатель аналогичного размера обычные бензиновые двигатели.Более того, эти результаты показывают, что Двигатель GDI потребляет меньше топлива, чем даже дизельные двигатели.

Контроль выбросов
Предыдущие попытки сжечь обедненную топливно-воздушную смесь привели к затруднениям для контроля выбросов NOx. Однако в случае двигателя GDI снижение NOx на 97% достигается за счет использования системы рециркуляции отработавших газов с высокой скоростью, например 30%. что обеспечивается стабильным горением, уникальным для GDI, а также использование недавно разработанного катализатора обедненного NOx.

Недавно разработанный катализатор обедненного NOx (селективное раскисление углеводородов тип)


3. Реализация превосходной производительности

(1) Базовая концепция
Для достижения мощности, превосходящей обычные двигатели MPI, двигатель GDI имеет высокая степень сжатия и высокоэффективная система впуска воздуха, приводит к повышению объемной эффективности.

Повышенный объемный КПД
По сравнению с обычными двигателями двигатель Mitsubishi GDI обеспечивает лучшая объемная эффективность. Вертикальные прямые впускные каналы позволяют более плавный забор воздуха. И испарение топлива, которое происходит в цилиндр на поздней стадии такта сжатия, лучше охлаждает воздух объемный КПД.

Повышенная степень сжатия
Охлаждение воздуха внутри цилиндра за счет испарения топлива имеет еще одно преимущество, сводящее к минимуму детонацию двигателя.Это обеспечивает высокую степень сжатия коэффициент 12, и, таким образом, улучшенная эффективность сгорания.

(2) Достижение
Мощность двигателя
По сравнению с обычными двигателями MPI сопоставимого размера GDI двигатель обеспечивает примерно на 10% большую мощность и крутящий момент на всех скоростях.

Ускорение автомобиля
В режиме высокой мощности двигатель GDI обеспечивает выдающееся ускорение.
В следующей таблице сравнивается производительность движка GDI с обычным Двигатель MPI.

Руководство по

Direct Injection — Основы двигателей с прямым впрыском

Бензиновые двигатели с прямым впрыском (DI) десятилетиями скрывались в тени разработки двигателей внутреннего сгорания, работающих на бензине, но теперь они становятся мейнстримом. Все это хорошо, поскольку двигатели DI можно настраивать на неуправляемый уровень мощности, при этом демонстрируя приятные уличные манеры и хороший пробег.Но как это работает и почему это хорошо? Эта история призвана ответить на эти вопросы.

DI? Основным аспектом, определяющим двигатель DI, является подача топлива непосредственно в камеру сгорания. В настоящее время в большинстве промышленных газовых двигателей используется впрыск топлива в порт, когда топливо подается во впускные отверстия перед впускным клапаном. Портовый впрыск топлива и DI реализованы с помощью электронных топливных форсунок и компьютера двигателя, сообщающего форсункам, когда открывать и закрывать, чтобы топливо под давлением могло пройти в двигатель.Но впрыск топлива через порт менее точен, поскольку он просто распыляет топливо во впускной канал, который затем смешивается с воздухом в канале и устремляется в камеру сгорания, когда впускной клапан открывается. Применение топлива DI — это большой шаг вперед. Это позволяет точно определить момент, когда топливо попадает в камеру сгорания, и открывает множество возможностей для настройщиков двигателей, чтобы увеличить мощность, снизить выбросы и увеличить срок службы двигателей — и все это одновременно.

Просмотреть все 9 фотографий

Время — это все Возможность регулировки при добавлении топлива в цилиндр — это святой Грааль производства энергии.Разработчики ранних карбюраторных двигателей с распределительным зажиганием и двигателей с впрыском топлива и распределителя имели только одну настраиваемую переменную, которую можно было динамически регулировать в зависимости от оборотов двигателя и нагрузки: угол опережения зажигания (с противовесами на распределителе и вакуумной линией от впускного коллектора, соответственно. ). Более поздние двигатели с впрыском топлива были разработаны с распределительными валами, которые могли быть смещены по фазе (вперед или назад) на 20 или около того градусов в зависимости от частоты вращения и нагрузки. Теперь DI позволяет добавить время подачи топлива к фазе кулачка и времени зажигания в качестве еще одного инструмента динамической настройки.Применение топлива DI определяется двумя категориями: скорость подачи топлива и время подачи топлива.

Норма подачи топлива Норма подачи топлива регулируется посредством давления в общей топливной магистрали, к которой подключены топливные форсунки, количества раз, когда форсунка открывается, чтобы топливо могло пройти через нее (во время цикла впуска) и продолжительность этих открытий. Топливные системы DI имеют существенную конструкцию, поскольку они обычно генерируют и удерживают топливо под давлением 2200 фунтов на квадратный дюйм или более (трубка распределителя топлива DI часто имеет толщину стенки около 1/8 дюйма, чтобы выдерживать такие экстремальные давления), а не 40 до 60 фунтов на квадратный дюйм обычного впрыска.Эти чрезвычайно высокие давления позволяют инжектору пропускать достаточно топлива для достижения стехиометрического сгорания (желаемое соотношение топлива и воздуха 14: 1) при чуть меньшем, чем половине градусов вращения кривошипа по сравнению с двигателем с впрыском топлива.

Вот объяснение этого утверждения: Форсунки на двигателе с распределенным впрыском топлива могут пропускать топливо почти на все 720 градусов поворота кривошипа (на более низких оборотах они иногда закрываются, но на более высоких оборотах они могут быть открыты до тех пор, пока 720 градусов).Это допустимо, поскольку топливно-воздушная смесь, заполняющая впускные каналы, попадает в камеры сгорания только при открытом впускном клапане.

Посмотреть все 9 фотографий Камеры сгорания на впрыске топлива через порт …

На двигателе с прямым впрыском топлива форсунка обычно подает топливо в камеру сгорания после закрытия выпускного клапана (во избежание того, чтобы топливо просто разбрызгивалось через выпускное отверстие) и до свеча зажигания загорается — обычно при повороте кривошипа примерно на 310 градусов. Наличие менее половины вращения кривошипа для получения всего топлива в камере означает, что давление, толкающее топливо, должно быть намного выше, таким образом, 2200 фунтов на квадратный дюйм.Топливные форсунки на DI-двигателе часто открываются и закрываются более одного раза во время такта впуска, чтобы обеспечить достаточное количество топлива для сгорания при подаче его в идеальное время.

Выбор времени подачи топлива Вероятно, наиболее интересной особенностью современной системы DI является возможность отсчитывать время (в градусах вращения кривошипа), когда подача топлива производится в камере сгорания. В программе серийных автомобилей это небесная мечта для калибраторов двигателей, поскольку они сталкиваются с очень сложными, но специализированными ситуациями, такими как необходимость разогреть каталитический нейтрализатор до температуры в первые несколько секунд запуска, чтобы свести к минимуму выбросы.Эта важная ситуация умело обрабатывается калибратором двигателя, который программирует выпускной клапан, чтобы он оставался открытым дольше обычного (увеличивая перекрытие клапанов), замедляя зажигание и используя обедненное топливо, чтобы зажечь большую часть сгорания в выпускной трубе. .

Просмотреть все 9 фотографий

Еще более круто то, что в момент перед этим моментом — при запуске двигателя — калибратор двигателя может настроить подачу топлива на полную обогащенную (подача топлива с более длительным сроком действия) с немного меньшей задержкой по времени и очень мало перекрытия клапанов.Это распыляет топливо, когда поршень приближается к отверстию, отскакивая топливо от поршня (вот почему поршень имеет эту странную чашу на его вершине) и напрямую ударяет по электроду свечи зажигания. Понимаете, что мы имеем в виду? Количество комбинаций безумно, но возможность дать двигателю именно то, что он хочет / нужно для максимизации эффективности и выработки мощности при любой комбинации оборотов и нагрузки, — все это есть с DI.

Недостатки Пока что, наверное, все звучит хорошо, и вам интересно, почему DI не появлялся на улицах в течение десятилетий.Ответ прост: технология не была готова к использованию в прайм-тайм. Аппаратное обеспечение для DI, такое как форсунки, топливные насосы и т. Д., Аналогично тому, что использовалось в дизельных двигателях много лет назад, но управляющие компьютеры и программное обеспечение двигателя, используемые для управления всеми этими переменными, не подходили для производства. автомобильные приложения (которые, по сути, представляют собой космические челноки, построенные для управления «Трех марионеток»). Эти компоненты были удовлетворены несколько лет назад, поэтому сегодня вы видите все больше и больше двигателей DI.Но будьте осторожны. Огромные возможности DI сопровождаются ошеломляющей сложностью. Сегменты вторичного рынка и энтузиастов, несомненно, поймут это, но отрасль следует сравнить с тем, что было в 1985 году в отношении впрыска топлива через порт — без дополнительных форсунок, насосов, элементов управления, опыта и так далее. Но обратите внимание на наши слова: это изменится, когда несколько ключевых игроков ощутят потенциал власти.

Различия между прямым впрыском бензина и традиционным впрыском топлива
DI Порт впрыска топлива
Где подается топливо Камера сгорания Впускной канал
Давление в топливной рампе 2200 фунтов на кв. Дюйм Приблизительно 60 фунтов на кв. Дюйм
Подача топлива (градусы поворота) Приблизительно 310 градусов до 720 градусов
Зажигание Свечи зажигания на базе Свечи зажигания на базе
Степень сжатия Выше примерно на 10 процентов Ограничено заявкой на топливо
Фазировка кулачка Обязательно Рекомендуется
Температура воздуха / топлива на впуске Нижний от испаряющегося топлива Ограничено заявкой на топливо

DI любит Boost Приложения DI, которые обладают наибольшим потенциалом с точки зрения энтузиаста, — это турбонаддув и наддув.Точная настройка подачи топлива и времени действительно позволяет калибратору проявить творческий подход. Одним из примеров потенциала мощности является ускорение от низких до высоких оборотов при высокой нагрузке. С двигателем DI обычный способ увеличения мощности аналогичен тому, что делают гонщики с турбонаддувом на старте, чтобы их турбины вращались быстро и делали ускорение.

При ускорении калибровка двигателя DI настроена на добавление перекрытия выпускных / впускных клапанов. Это позволяет небольшому количеству наддува на впуске проходить непосредственно через камеру сгорания и раскручивать турбонагнетатель.Кроме того, подача топлива и синхронизация задерживаются, чтобы минимизировать количество топлива или продуктов сгорания, выходящих из выхлопной трубы (но при этом сохраняется стехиометрическое соотношение воздух / топливо). Это похоже на то, как запускается драг-кар с большим турбонаддувом и электронным впрыском топлива. Калибровка двигателя выполняется по двухэтапной программе, чтобы ограничить искру несколькими цилиндрами при каждом обороте, а зажигание задерживается на максимальную величину. Это приводит к взрывному горению в выхлопной трубе и помогает быстро запустить турбонагнетатель на максимальной скорости.Оба метода включают турбонаддув, но ситуация дрэг-рейсинга ужасно жестокая (они лопаются и стучат очень громко), в то время как ситуация с DI незаметно обеспечивает крутящий момент, который заставляет вас откинуться на сиденье — от двигателя объемом около 2 литров.

Вероятно, самым крутым аспектом системы DI является то, что это всего лишь один пример — ее можно настроить на любую тысячу ситуаций, чтобы максимизировать выходную мощность. И по этим причинам DI станет следующим большим достижением в мире перформанса.

Отечественные автомобили с двигателями DI от ’09 до ’10 Buick LaCrosse и Enclave’10 Cadillac STS и CTS’10 Chevrolet Camaro V-6’10 Chevrolet HHR SS’10 Chevrolet Traverse’10 GMC Acadia’07 до ’10 Pontiac Solstice GXP’07 — ’10 Saturn Sky Red Line

LNF Установка сценического комплекта В GM Performance Parts (номер по каталогу 19212670) доступен сценический комплект для Chevrolet HHR SS, Cobalt SS, Solstice GXP и Sky Red Line ( все они оснащены впечатляющим двигателем 2,0 л с турбонаддувом (стандартный производственный заказ LNF, поэтому энтузиасты называют его двигателем LNF), который обеспечивает поистине удивительное увеличение мощности.Комплект фиксирует калибровку для использования топлива премиум-класса и в определенных ситуациях дает немного более высокий наддув. Комплект состоит только из двух датчиков давления воздуха в коллекторе (и новых соединителей для пигтейлов) и новой калибровки, рассчитанной на мощность более 85 фунт-футов и 20 л.с.

Посмотреть все 9 фото

Новая система впрыска топлива, которая делает бензиновые двигатели такими же эффективными, как и гибриды

Delphi разрабатывает технологию впрыска топлива в двигатель, которая может повысить экономию топлива газовых автомобилей на 50 процентов, потенциально конкурируя с производительностью гибридных автомобилей при меньших затратах.Их испытательный двигатель, основанный на этой технологии, в некотором роде похож на высокоэффективный дизельный двигатель, но работает на бензине.

Подход Delphi, называемый воспламенением от сжатия с непосредственным впрыском бензина, сочетает в себе набор стратегий работы двигателя, в которых используется усовершенствованный впрыск топлива, а также средства управления впуском и выпуском воздуха, многие из которых сегодня доступны на современных двигателях.


Лабораторная испытательная установка двигателя впрыска топлива Delphi.

Исследователи обнаружили, что если они впрыскивают бензин тремя точно рассчитанными очередями; они могли избежать слишком быстрого сгорания, из-за которого некоторые предыдущие экспериментальные двигатели становились слишком шумными.В то же время они могли сжигать топливо быстрее, чем в обычных бензиновых двигателях, что необходимо для получения максимальной отдачи от топлива.

В обычных бензиновых двигателях искра воспламеняет смесь топлива и воздуха. Дизельные двигатели не используют искру; дизели сжимают воздух до тех пор, пока он не станет настолько горячим, что вместо этого вскоре воспламеняется впрыскиваемое в камеру сгорания топливо. Некоторые исследователи пытались использовать дизельное топливо, например, воспламенение от сжатия с бензином, но оказалось сложно управлять такими двигателями, особенно в широком диапазоне нагрузок, которые они испытывают, когда автомобиль работает на холостом ходу, ускоряется и движется на разных скоростях.

Технология

Delphi, которая называется воспламенением от сжатия с прямым впрыском бензина, направлена ​​на решение проблемы сложных форсунок и управления впрыском. Похоже, что значительная часть компьютерных и сенсорных технологий начинает работать.

Команда Delphi использует другие стратегии, чтобы помочь двигателю хорошо работать в экстремальном диапазоне нагрузок. Типичный пример — когда двигатель только что запустили или работает на очень низких оборотах. Температура топливной смеси в камере сгорания может быть слишком низкой для воспламенения сгорания.В этих условиях исследователи направили выхлопные газы в камеру сгорания, чтобы нагреть ее и облегчить горение.

Технология Delphi — это последняя исследовательская попытка объединить лучшие качества дизельных и бензиновых двигателей. В истории Кевина Буллиса в Technology Review приводится цитата: дизельные двигатели на 40–45 процентов эффективны в использовании энергии топлива для приведения в движение транспортного средства, по сравнению с примерно 30-процентной эффективностью для бензиновых двигателей, что является довольно высокой оценкой.Между тем, дизельные двигатели сжигают более тяжелое топливо с выходящими потоками, которые более богаты более крупными частицами, такими как сажа, которые требуют дорогостоящей технологии очистки выхлопных газов для соответствия нормам по выбросам.

Компания продемонстрировала технологию на однопоршневом испытательном двигателе в широком диапазоне условий эксплуатации. Это начало испытаний многоцилиндрового двигателя, который будет более приближен к серийному двигателю. Оценки экономии топлива показывают, что двигатели, основанные на этой технологии, могут быть намного более эффективными, чем даже дизельные двигатели.Эти оценки основаны на моделировании того, как автомобиль среднего размера будет работать с многоцилиндровой версией нового двигателя.

Исследователи потратили десятилетия на попытки запустить дизельные двигатели на бензине для достижения высокой эффективности с низким уровнем выбросов. Такие двигатели могут быть дешевле, чем гибридные технологии, поскольку для них не требуется большой аккумулятор и электродвигатель.

Марк Селлнау, технический менеджер по передовым технологиям трансмиссии в Delphi Powertrain, говорит, что новый двигатель может быть соединен с аккумулятором и электродвигателем, как в гибридных автомобилях, для еще большего повышения эффективности, хотя он отмечает, что неясно, будет ли это будет стоить дополнительных затрат.

И бензиновые, и дизельные двигатели получат еще одно повышение эффективности за счет развития технологии впрыска топлива. По мере того, как компьютеры, датчики и оборудование для впрыска совершенствуются и становятся более надежными, мы обязательно увидим лучшее использование топлива внутри двигателей. Карбюраторы сегодня кажутся почти причудливыми, впрыск дроссельной заслонки — дешевый путь к снижению выбросов, а последовательный впрыск — выбор мощности и эффективности.

Инжиниринг настаивает на решении проблем очень быстрой синхронизации впрыска, теперь с тремя очередями на выпуск, более высоким давлением в общих направляющих подачи топлива и еще более точными форсунками.

Хотя улучшение на 50% кажется диковинным прогнозом, если заставить работать бензиновые двигатели так хорошо, будет предложено гораздо больше инженерных решений, вполне вероятно, что Delphi находится в лаборатории.

Так держать Delphi.

Автор. Брайан Вестенхаус

Источник: A Better Gasoline Engine


Бензиновый двигатель — Energy Education

Движущаяся диаграмма рядного четырехцилиндрового двигателя. Поршни серые, коленвал зеленого цвета, блок прозрачный. [1]

Бензиновый двигатель — это тип теплового двигателя, в частности двигателя внутреннего сгорания, работающего на бензине. Эти двигатели являются наиболее распространенным средством передвижения автомобилей. В то время как турбины могут приводиться в действие бензином, бензиновый двигатель относится конкретно к бензиновым двигателям с поршневым приводом.

Бензиновые двигатели во многом являются причиной того, что мир добывает так много нефти из-под земли для переработки в нефтепродукты, такие как бензин. Во всем мире на транспорт приходится примерно 18% нашего потребления первичной энергии, а на бензин — чуть меньше половины этого объема. [2] Это означает, что бензиновые двигатели потребляют примерно 8% всей первичной энергии в мире.

Анатомия двигателя

Блок

Блок — это основа двигателя. Это большой металлический блок, обычно из алюминия или стали (в Формуле 1 используется магниевый сплав), с прорезанными в нем отверстиями для цилиндров.

Цилиндры

Цилиндры двигателя — это то место, где выполняется работа. Топливо впрыскивается в цилиндры, где оно воспламеняется свечами зажигания, что приводит в движение поршни, выполняя работу.

Поршни

Поршни — это устройства, которые скользят вверх и вниз внутри цилиндров. Их работа заключается в том, чтобы вставлять и выдвигаться вместе с коленчатым валом, чтобы заставить горящий бензин работать.

Свечи зажигания

Свеча зажигания предназначена для воспламенения топлива внутри цилиндра. Быстрое расширение топлива из-за выделяемого тепла воздействует на поршень, отодвигая его от свечи зажигания.

Распредвал

основная статья

Распределительный вал — это устройство, которое управляет синхронизацией двигателя.Работа распределительного вала — регулировать, когда топливо впускается в двигатель, а когда выпускается выхлоп.

Форсунки

Топливная форсунка предназначена для распыления топлива. Это означает превращение жидкого топлива в туман, что резко увеличивает площадь его поверхности. Это позволяет топливу сгорать быстрее, давая больший импульс поршню.

Коленчатый вал

основной артикул

Коленчатый вал — это клей, который соединяет части двигателя.Его цель — превратить линейное (вверх и вниз) движение поршней во вращательное движение. Один конец коленчатого вала прикреплен к распределительному валу с помощью зубчатого ремня. Другой конец подключен к маховику, который регулирует мощность, выходящую из двигателя, что-то вроде сетевого фильтра для вашего компьютера.

Маховик

Маховик — это устройство управления мощностью двигателя. Он связан со сцеплением, которое соединено с трансмиссией. Чтобы узнать больше о том, как двигатель передает свою мощность на колеса, щелкните здесь.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

Впрыск топлива | Статья о впрыске топлива по The Free Dictionary

Впрыск топлива

Подача отмеренного количества топлива под давлением во впускной воздушный поток или камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания. Измерение заряда топлива может производиться механически или электронно. В дизельном двигателе топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания (прямой впрыск) или в подключенную вспомогательную камеру меньшего размера (непрямой впрыск).В двигателе с искровым зажиганием топливо впрыскивается в воздух до того, как оно попадет в камеру сгорания, путем распыления топлива в воздушный поток, проходящий через корпус дроссельной заслонки (впрыск через корпус дроссельной заслонки), или в воздух, протекающий через порт к впускному клапану. (порт впрыска). См. Камера сгорания

В дизельный двигатель должно подаваться топливо из форсунки под давлением 1500–5000 фунтов / дюйм. 2 (10–35 мегапаскалей) для двигателей с непрямым впрыском и до 15 000 фунтов / дюйм. 2 (100 МПа) или выше для двигателей с прямым впрыском. Высокое давление необходимо для подачи топлива против сжатого воздуха в цилиндрах двигателя в конце такта сжатия и для разрушения жидкого топлива, которое имеет низкую летучесть и часто является вязким. Необходим чрезвычайно точный дозатор топлива, при котором начало впрыска происходит с точностью до 1 ° угла поворота коленчатого вала двигателя. Устройство синхронизации в ТНВД автоматически опережает начало подачи топлива при увеличении частоты вращения двигателя, чтобы оптимизировать начало сгорания.

В дизельном двигателе не происходит дросселирования всасываемого воздуха, при этом управление нагрузкой и скоростью осуществляется исключительно за счет контроля количества впрыскиваемого топлива. Среднее эффективное давление, создаваемое при сгорании, регулируется объемной производительностью впрыскивающего насоса. Чтобы предотвратить увеличение оборотов ненагруженного дизельного двигателя до его саморазрушения, требуется регулятор, ограничивающий максимальную скорость двигателя. См. Дизельный двигатель, Двигатель внутреннего сгорания, Среднее эффективное давление

В автомобильных двигателях с искровым зажиганием карбюратор в значительной степени заменен системой впрыска бензина с механическим или электронным управлением дозированием топлива.Многие из систем относятся к типу «скорость-плотность», в которых массовый расход воздуха рассчитывается на основе рабочего объема цилиндра и измеренного абсолютного давления во впускном коллекторе (нагрузки двигателя), частоты вращения двигателя, температуры воздуха во впускном коллекторе и теоретического объемного КПД. . Когда включен сигнал обратной связи от кислородного датчика выхлопных газов, эти системы позволяют поддерживать воздушно-топливное соотношение двигателя около стехиометрического (14,7: 1) в нормальных рабочих условиях.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.