Инжекторная система подачи топлива

Инжекторный двигатель

Еще два-три десятка лет назад большинство двигателей было оснащено карбюраторами, сегодня же на новых автомобилях карбюратор уже и не встретишь — его место заняли инжекторы. О том, что такое инжекторная система подачи топлива, как она устроена и работает, а также о ее преимуществах и недостатках читайте в этой статье.

История инжекторных двигателей

Свой путь инжекторные двигатели начали в авиации — первый авиамотор с впрыском топлива был создан еще в 1916 году (причем в России, выдающимися конструкторами Б.С. Стечкиным и А.А. Микулиным), однако массовое производство таких систем было начато перед Второй Мировой войной в Европе. Уже тогда о себе заявила фирма Bosch, которая одной из первых стала создавать инжекторные системы подачи топлива.

В автомобилях инжекторы появились в 1950-х годах, однако в то время они были не слишком интересны ни производителям, ни потребителям. И только с 1970-х годов, когда остро встал вопрос об экологической безопасности двигателей, а техника достигла достаточного для создания сложной автоматики уровня, инжекторные системы стали получать все большее и большее распространение.

На сегодняшний день инжекторные моторы занимают наибольшую долю рынка, а карбюратор уже практически стал историей.

Устройство и принцип работы инжекторной системы подачи топлива

В инжекторном двигателе, в отличие от карбюраторного, топливно-воздушная смесь подается в цилиндры не «самотеком», а с помощью специальной системы. Эта система, опираясь на показания нескольких датчиков, дозирует топливо и в распыленном виде в точно отмеченные моменты времени подает его в цилиндры. Управляется инжекторная система подачи топлива электронным блоком управления — фактически, небольшим компьютером.

Инжекторная система подачи топлива состоит из следующих основных компонентов:

— Топливные форсунки; — Топливная рампа; — Топливный насос; — Электронный блок управления (ЭБУ);

— Система датчиков.

Топливная форсунка. Это основной элемент инжекторной системы. Собственно, форсунка и называется инжектором — она распыляет и подает топливо во впускные коллекторы цилиндров или непосредственно в камеры сгорания. Основу форсунки составляет корпус, в нем установлен электромагнитный клапан, который осуществляет открытие и закрытие форсунки. Распыление топлива производится через кольцевое отверстие между стенками корпуса и иглой, управляемой клапаном.

Топливная рампа. Присутствует в современных системах с распределенным впрыском. Рампа обеспечивает подачу топлива ко всем форсункам, объединяя их в единую систему.

Топливный насос. Топливо подается к форсункам под давлением в несколько атмосфер — это давление обеспечивает электрический топливный насос.

Электронный блок управления. Именно этот блок осуществляет управление инжекторной системой подачи топлива. Обычно выполнен в виде компактного блока (микроконтроллера), который соединен с несколькими датчиками, всеми форсункам, насосом, системой зажигания, регулятором холостого хода и другими системами. Собирая текущую информацию о состоянии двигателя, скорости, положении акселератора и десятках других параметров, ЭБУ определяет количество топлива и в определенные моменты производит его впрыск в цилиндры.

Система датчиков. Датчики служат для измерения в режиме реального времени ключевых параметров двигателя: массовый расход воздуха, положение коленчатого вала (для определения начала и конца тактов), положение педали газа, наличие детонаций в цилиндрах, температура охлаждающей жидкости, скорость автомобиля. На многих двигателях также устанавливаются датчики фаз, неровностей на дороге, включения кондиционера, положения распределительного вала и других параметров.

Принцип работы инжекторного двигателя очень прост: топливо распыляется форсунками во впускной коллектор цилиндра, где смешивается с воздухом, и полученная топливно-воздушная смесь через клапаны подается в камеру сгорания. Но, в отличие от карбюраторного двигателя, в инжекторе реализована возможность буквально за доли секунды подстраивать характеристики работы двигателя в зависимости от текущих условий, добиваясь наилучших показателей мощности, экономичности и экологичности.

Виды инжекторных двигателей

Существует два принципиально разных типа инжекторной системы подачи топлива:

— Моновпрыск (центральный или одноточечный впрыск);
— Распределенный (многоточечный) впрыск.

Моновпрыск. Простая и надежная система, в которой используется только одна форсунка — она установлена на впускном коллекторе, занимая место карбюратора. На сегодняшний день практически не используется, так как не удовлетворяет возросшим экологическим требованиям.

Распределенный впрыск. Система, в которой предусмотрено по одной топливной форсунке на каждый цилиндр. Существует три основных вида распределенного впрыска: одновременный (все форсунки открываются в одно время), попарно-параллельный (форсунки открываются парами) и фазированный (форсунки открываются индивидуально для каждого цилиндра, обычно перед тактом впрыска в цилиндре).

Отдельно необходимо выделить инжекторную систему с непосредственным впрыском топлива. В этой системе топливные форсунки выходят непосредственно в камеру сгорания (как в дизельных моторах). По ряду характеристик непосредственный впрыск лучше других систем, но более сложен и требователен к качеству топлива.

Преимущества и недостатки инжекторов

Широкое распространение двигателей с инжекторной системой подачи топлива обусловлено их неоспоримыми преимуществами:

— Автоматическое изменение режима работы двигателя в зависимости от текущих условий; — Отсутствие необходимости производить какие-либо ручные настройки; — Экономичность (потребление топлива до 20% ниже, чем у карбюраторных моторов); — Соответствие высоким экологическим требованиям;

— Простой запуск двигателя (опять же из-за автоматической регулировки режима работы).

Однако ничто не дается просто так, и инжекторные двигатели имеют ряд недостатков:

— Сложность и относительно высокая стоимость; — Низкая ремонтопригодность узлов системы подачи топлива — некоторые детали проще выбросить, чем ремонтировать; — Повышенные требования к качеству и составу топлива; — Обслуживание и ремонт может проводиться только специалистами с применением специальных инструментов и приборов;

— Зависимость от напряжения питания бортовой сети (в ряде систем отключение аккумулятора и вовсе делает работу двигателя невозможной).

Но преимущества инжекторных двигателей преобладают над недостатками, что и обеспечило их широчайшее распространение во всем мире.

Еще в этом разделе

Источник: http://www.autoopt.ru/articles/products/3172924/

Что собой представляет система подачи топлива?

В двигателях внутреннего сгорания система подачи топлива предназначается для непосредственной подачи топлива к топливной рейки из топливного бака, а избыток топлива посредством регулятора давления будет напрямую возвращаться в топливный бак.В зависимости от того, что будет использоваться для того, чтобы смешивать воздух и топливо в автомобильной природе разделяются два вида топливных систем: карбюраторы и инжекторы.

1. Устройство системы подачи топлива

Карбюраторная система подачи топлива являет собою самобытный узел системы питания двигателя, предназначение которого заключается в изготовлении топливно-воздушной смеси необходимого состава. Это делается посредством соединения жидкого топлива с воздухом, а также с помощью регулирования объема подачи такой смеси непосредственно на двигательные цилиндры. Данное устройство имеет обширную популярность у широкого спектра отечественных автомобилистов. Массовое производство было заполнено ими еще со средины двадцатого века.

Карбюратор являет собою устройство, которое предназначается для точного дозирования топлива во всем непрерывном потоке воздуха, вследствие чего будет образовываться конечная топливная смесь. Современные устройства карбюраторов предусматривают двухкамерную компоновку. К его основным деталям относятся:

— эконостат (основная дозирующая система);

— система холодного пуска и ускорительный насос.

Тем не менее, из-за скоропостижного технологического прогресса, такие устройства начали заменяться на инжекторные системы впрыска топлива.

В системе инжекторного типа впрыск топлива непосредственно в воздушный поток будет осуществляться посредством специальных форсунок – инжекторов. Инжектор являет собою гидравлический узел, который руководствуется электронным управлением.

Данное устройство предусматривает впрыск дозированного количества топлива при условии высокого давления напрямую в камеру сгорания двигателя или впускной коллектор.

В простейшую систему инжекторного типа входят: регулятор двигателя, электрический бензонасос, электронный блок управления, датчик числа оборотов коленчатого вала, датчик угла поворота дроссельной заслонки, датчик температуры охладительной жидкости, сама форсунка – инжектор.

2. Управление системой подачи топлива

Управление карбюраторной системы подачи топлива производится непосредственно из кабины автомобилиста. Именно в кабине будет находится педаль, посредством которой соединяются система тяги и рычаг, который соединяется с рычагом привода дроссельных заслонок. Исходное положение педали будет удерживаться посредством пружины. Для того, чтобы запустить холодный двигатель внутреннего сгорания, существует кнопка, которая напрямую связана посредством троса с рычагом оси дроссельной и воздушной заслонки.

В отличии от карбюраторной системы подачи топлива, в инжекторах системами подачи топлива будут управлять специальные устройства – микроконтроллеры. В связи с этим такой виду управления носит название электронного. Принцип работы данного устройства будет базироваться на том, что решение о длительности и моменте открытия форсунок будет принимать устройство микроконтроллера, основываясь на тех данных, которые поступают непосредственно от датчиков. Ранние системы подачи топлива, такие как вышеуказанный карбюраторный тип, вместо контроллера имел механическое устройство.

3. Принцип работы системы подачи топлива

В самом простом устройстве карбюратора топливо будет располагаться непосредственно в поплавковой камере, где будет придерживаться регулярный уровень топлива. Такая камера напрямую связана посредством канала со смесительной карбюраторной камерой. В смесительной камере располагается устройство диффузора – локальное сужение камеры.

Данный элемент позволяет увеличивать скорость воздуха, который призван проходить через эту камеру. В самой узкой части диффузора располагается распылитель, который напрямую соединяется с поплавковой камерой посредством канала. Нижняя часть такой камеры оборудуется дроссельной заслонкой, при нажатии водителем педали «газа» она переворачивается.

В те периоды, когда двигатель внутреннего сгорания приведен в работу, через смеситель устройства карбюратора будет проходить воздух. Скорость воздуха непосредственно в диффузоре будет увеличиваться, а непосредственно перед распылителем будет образовываться разрежение, которое будет приводить к стеканию топлива в камеру для приготовления смеси, где оно будет смешиваться с воздухом.

Именно таким образом устройство карбюратора, который работает в соответствии с принципом пульверизатора, будет создавать воздушно-топливную горючую смесь.

Из-за того что воздух и бензин имеют разную плотность, будет изменяться при таком повороте дроссельной заслонки не только лишь количество горючей смеси, которая подается непосредственно в камеры сгорания, но и соотношение количества воздуха и топлива в ней. Для того, чтобы топливо полностью сгорело, смесь должна быть стехиометрической.

Инжекторная система впрыска топлива имеет иной принцип работы. Современные инжекторные двигатели имеют у каждого цилиндра свою форсунку. Все форсунки соединяются в одной системе посредством топливной рампы – трубопровода. Топливо будет подаваться в систему посредством электрического топливного насоса, который будет создавать огромное давление внутри самой системы.

https://www.youtube.com/watch?v=XhSyHJkh4xg

Количество впрыскиваемого топлива и момент открытия форсунки будет определять сама электронная система, которая будет учитывать множество самых различных факторов при этом. А на основе информации и ее анализа она будет корректировать работу самой форсунки.

Именно контроллер является той системой, которая позвана анализировать сложившуюся ситуацию. Устройство контроллера тесно связано с датчиками, посредством которых подается информация о самых разнообразных и важных параметров для оптимизированного режима работы двигателя внутреннего сгорания. Разные модели автомобиля могут иметь и разное количество датчиков. Тем не менее, все основные датчики будут устанавливаться на всех системах инжектора и считывать информацию о следующем:

— положении и частоте вращения коленчатого вала;

— массовом расходе воздуха;

— положении дроссельной заслонки;

— температуре жидкости для охлаждения;

— детонации в самом двигателе внутреннего сгорания;

— напряжении в бортовой электрической сети автомобиля;

— скорости транспортного средства.

Для нормализированной и оптимальной работы двигателя внутреннего сгорания система должна обеспечивать необходимый правильный момент подачи топлива в цилиндры и нужное количество этого топлива. Сама система должна создавать оптимальную необходимую пропорцию воздуха и бензина, направлять эту смесь непосредственно в цилиндры двигателя и в нужное время подать искру. Тем не менее система перед этим будет определять момент возникновения в цилиндрах искры. Множество действий будут выполняться посредством исполнительных механизмов, а множество выполняются датчиками-контроллерами.

4. Преимущества и недостатки системы подачи топлива

Так как одна система является устаревшей, а другая призвана ее заменить, то следует определить преимущества системы впрыска топлива инжекторной перед карбюратором. Важно заметить, что данная система предусматривает снижение расхода топлива, что и стало залогом успеха инжекторной системы. Кроме того двигатель внутреннего сгорания при равном объеме будет иметь значительное увеличение мощности. К тому же, такая система предусматривает автоматическую регулировку системы впрыска топлива. В карбюраторной системе данная функция выполняется посредством подсоса или регулировочного винта.

Тем не менее, какой бы великолепной системой не была инжекторная, она имеет и ряд своих минусов: высокая себестоимость узлов, высокая себестоимость ремонта и низкая ремонтопригодность деталей и агрегатов.

Если взять во внимание статистику, то большая часть неисправностей инжекторной системы впрыска топлива напрямую связана с поломкой датчиков и нарушения питания электронного блока, хотя поломка данного устройства случается крайне редко. Лучше всего предотвратить эти возможные неисправности и быть к ним готовым. Следовательно, для инжектора в багажнике следует всегда хранить дополнительный модуль зажигания, датчик коленчатого вала и шкив коленчатого вала с демпфером. Для карбюраторной системы такой же необходимый набор будут составлять: катушка зажигания, бегунок, крышка и коммутатор.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, , , Instagram, Pinterest, Yandex Zen, и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Источник: https://auto.today/bok/3304-sistema-podachi-topliva.html

Готовые и на заказ технические дипломные и курсовые проекты с чертежами

Перейти на НОВЫЙ САЙТ DIplomRF.ru

      Система управления двигателем (англ. Fuel Injection System) — система подачи топлива, устанавливаемая на современных бензиновых двигателях. Основное отличие от карбюраторной системы — подача топлива осуществляется во впускной коллектор или непосредственно в цилиндр, путем впрыска топлива с помощью форсунок. Автомобили с данной системой питания часто называют инжекторными.
        В инжекторной системе подачи впрыск топлива в воздушный поток осуществляется специальными форсунками — инжекторами (англ. Injector).

        Классификация

        По точке установки и количеству форсунок (чертежи узлов топливоподачи):
• Моновпрыск или центральный впрыск (нем. Ein Spritz) — одна форсунка на все цилиндры, расположенная, как правило, на месте карбюратора (на впускном коллекторе). В настоящее время непопулярна.
• Распределённый впрыск — каждый цилиндр обслуживается отдельной изолированной форсункой во впускном коллекторе. В то же время различают несколько типов распределённого впрыска:
• Одновременный — все форсунки открываются одновременно.

• Попарно-параллельный — форсунки открываются парами, причём одна форсунка открывается непосредственно перед циклом впуска, а вторая перед тактом выпуска. В связи с тем, что за попадание топливо-воздушной смеси в цилиндры отвечают клапаны, это не оказывает сильного влияния. В современных моторах используется фазированный впрыск, попарно-параллельный используется только в момент запуска двигателя и в аварийном режиме при поломке Датчика Положения Распределительного Вала ДПРВ (так называемой Фазы).

• Фазированный впрыск — каждая форсунка управляется отдельно, и открывается непосредственно перед тактом впуска.
• Прямой впрыск — форсунки расположены непосредственно возле цилиндров и впрыск топлива происходит прямо в камеру сгорания.
        Управление системой подачи топлива
        В настоящее время системами подачи топлива управляют специальные микроконтроллеры, этот вид управления называется электронным.

Принцип работы такой системы основан на том, что решение о моменте и длительности открытия форсунок принимает микроконтроллер, основываясь на данных, поступающих от датчиков.

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

        В контроллер, при работе системы, поступает, со специальных датчиков, следующая информация:
• о положении и частоте вращения коленчатого вала,
• о массовом расходе воздуха двигателем,
• о температуре охлаждающей жидкости,
• о положении дроссельной заслонки,
• о содержании кислорода в отработавших газах (в системе с обратной связью),
• о наличии детонации в двигателе,
• о напряжении в бортовой сети автомобиля,
• о скорости автомобиля,
• о положении распределительного вала (в системе с последовательным распределенным впрыском топлива),
• о запросе на включение кондиционера (если он установлен на автомобиле)
       На основе полученной информации контроллер управляет следующими системами и приборами:
• топливоподачей (форсунками и электробензонасосом),
• системой зажигания,
• регулятором холостого хода,
• адсорбером системы улавливания паров бензина (если эта система есть на автомобиле),
• вентилятором системы охлаждения двигателя,
• муфтой компрессора кондиционера (если он есть на автомобиле),
• системой диагностики.
     Изменение параметров электронного впрыска может происходить буквально «на лету», так как управление осуществляется программно, и может учитывать большое число программных функций и данных с датчиков. Также, современные системы электронного впрыска способны адаптировать программу работы под конкретный экземпляр мотора, под стиль вождения и многие другие характеристики и спецификации. Ранее использовалась механическая система управления впрыском.

       Достоинства двигателей, оборудованных системой впрыска

       Преимущества, по сравнению с двигателями, оборудованными карбюраторной системой подачи топлива:
• Значительное уменьшение выбросов несгоревших углеводородов.
• Значительное уменьшение расхода топлива.
• Упрощается запуск двигателя,
• Более линейная характеристика крутящего момента.
• В связи с высокой точностью работы системы, улучшаются динамические и мощностные характеристики двигателя.
• Не требует кропотливой ручной регулировки системы впрыска, т.к.

выполняет самостоятельную настройку на основе данных, передаваемых датчиками кислорода.
• Поддерживается примерно стехиометрический состав топливо-воздушной смеси что повышает экологичность (альфа ~ 0.98-1.2).

       Недостатки
       Основные недостатки двигателей с блоком управления по сравнению с карбюраторными:
• Высокая стоимость ремонта,
• Высокая стоимость узлов,
• Низкая ремонтопригодность элементов,
• Высокие требования к качеству топлива,
• Необходимость в специализированном персонале и оборудовании для диагностики, обслуживания и ремонта.
• Зависимость от электропитания

Источник: http://texdiplom.ru/statya02/sistema-pitaniya-transportnykh-sredstv/inzhektornaya-sistema-podachi-topliva.html