Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как работает система впрыска топлива инжекторного двигателя


Устройство инжектора и принцип работы инжектора на автомобилях

На сегодняшний день инжекторный (или, говоря по-научному, впрысковый) двигатель практически полностью заменил устаревшие карбюраторные двигатели. Инжекторный двигатель существенно улучшает эксплуатационные и мощностные показатели автомобиля (динамика разгона, экологические характеристики, расход топлива).

Содержание статьи:

Инжекторные системы подачи топлива имеют перед карбюраторными следующие основные преимущества:

  • Точное дозирование топлива и, следовательно, более экономный его расход;
  • Снижение токсичности выхлопных газов. Достигается за счет оптимальности топливно-воздушной смеси и применения датчиков параметров выхлопных газов;
  • Увеличение мощности двигателя примерно на 7-10% за счет улучшения наполнения цилиндров, оптимальной установки угла опережения зажигания, соответствующего рабочему режиму двигателя;
  • Улучшение динамических свойств автомобиля. Система впрыска незамедлительно реагирует на любые изменения нагрузки, корректируя параметры топливно-воздушной смеси;
  • Легкость пуска независимо от погодных условий.

Виды инжекторных систем

Первые инжекторы, которые массово начали использовать на бензиновых моторах все еще были механическими, но у них уже начал появляться некоторые электрические элементы, способствовавшие лучшей работе мотора.

Современная же инжекторная система включает в себя большое количество электронных элементов, а вся работа системы контролируется контроллером, он же электронный блок управления.

Всего существует 3 типа инжекторных систем, различающихся по типу подачи топлива:

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

Центральная (моновпрыск) инжекторная система

Центральная инжекторная система сейчас уже является устаревшей. Суть ее в том, что топливо впрыскивается в одном месте – на входе во впускной коллектор, где оно смешивается с воздухом и распределяется по цилиндрам. В данном случае, ее работа очень схожа с карбюратором, с единственной лишь разницей, что топливо подается под давлением. Это обеспечивает его распыление и более лучшее смешивание с воздухом. Но ряд факторов мог повлиять на равномерную наполняемость цилиндров.

Центральная система отличалась простотой конструкции и быстрым реагированием на изменение рабочих параметров силовой установки. Но полноценно выполнять свои функции она не могла Из-за разности наполнения цилиндров не удавалось добиться нужного сгорания топлива в цилиндрах.

Распределенная (мультивпрыск) инжекторная система

Распределенная система – на данный момент самая оптимальная и используется на множестве автомобилей. У этого инжектора топливо подается отдельно для каждого цилиндра, хоть и впрыскивается оно тоже во впускной коллектор. Чтобы обеспечить раздельную подачу, элементы, которыми подается топливо, установлены рядом с головкой блока, и бензин подается в зону работы клапанов.

Благодаря такой конструкции, удается добиться соблюдения пропорций топливовоздушной смеси для обеспечения нужного горения. Автомобили с такой системой являются более экономичными, но при этом выход мощности – больше, да и окружающую среду они загрязняют меньше.

К недостаткам распределенной системы относится более сложная конструкция и чувствительность к качеству топлива.

Система непосредственного впрыска

Система непосредственного впрыска – разновидность распределенной и на данный момент самая совершенная. Она отличается тем, что топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры, где уже и происходит смешивание его с воздухом. Эта система по принципу работы очень схожа с дизельной. Она позволяет еще больше снизить потребление бензина и обеспечивает больший выход мощности, но она очень сложная по конструкции и очень требовательна к качеству бензина.

Виды электронных форсунок

Существует классификация электронных форсунок, основывающихся на способе впрыска топлива. Выделяют такие три разновидности:

  • Электромагнитная. Зачастую характерна для бензиновых ДВС (и с прямым впрыском тоже). Конструкцию нельзя назвать очень сложной, а основными составляющими её частями выступают клапан с иголкой (электромагнитный), сопло. Контроль за работой указанной форсунки выполняется с помощью ЭБУ, обеспечивающего на обмотке клапана напряжение в наиболее подходящий для этого момент.
  • Электрогидравлическая. По большей части используют на дизельных движках. Являет собой электромагнитный клапан, дополненный камерой управления, а также сливным и впускным дросселями. Рабочий принцип этой разновидности форсунок основывается на участии давления самой топливной смеси в любой момент работы. За деятельностью электрогидравлической форсунки следит ЭБУ, именно он отправляет рабочие сигналы электромагнитному клапану.
  • Пьезоэлектрическая. Считается наиболее удачным устройством среди всех представленных, но может работать только на дизельных агрегатах с системой впрыска Common Rail. Основное преимущество этого типа — быстрота реакции, что гарантирует многократную подачу топлива за один полный цикл. В основе работы пьезоэлемента — гидравлический принцип действия (как и в предыдущем варианте), предусматривающий срабатывание поршня толкателя за счёт увеличения длины пъезоэлемента под воздействием электрического сигнала ЭБУ. Количество подаваемого за один раз топлива определяется продолжительностью такого воздействия и давлением топливной смеси в топливной рампе.

Принцип работы инжектора

Принцип работы инжектора на автомобилях можно условно поделить на 2 части — механическую составляющую и электронную.

К механической части инжектора относится:
  • топливный бак;
  • электрический бензонасос;
  • фильтр очистки бензина;
  • топливопроводы высокого давления;
  • топливная рампа;
  • форсунки;
  • дроссельный узел;
  • воздушный фильтр.

Конечно, это не полный список составных частей. В систему могут быть включены дополнительные элементы, выполняющие те или иные функции, все зависит от конструктивного исполнения силового агрегата и системы питания. Но указанные элементы являются основными для любого двигателя с инжектором распределенного впрыска.

Бак является емкостью для бензина, где он хранится и подается в систему. Электробензонасос располагается в баке, то есть забор топлива производится непосредственно им, причем этот элемент обеспечивает подачу топлива под давлением.

Далее в систему установлен топливный фильтр, обеспечивающий очистку бензина от сторонних примесей. Поскольку бензин находится под давлением, то передвигается он по топливопроводу высокого давления.

Для предотвращения превышения давления, в систему входит регулятор давления. От фильтра, через него по топливопроводам бензин движется в топливную рампу, соединенную со всеми форсунками. Сами же форсунки устанавливаются во впускном коллекторе, недалеко от клапанных узлов цилиндров.

Современная форсунка – электромагнитная, в ее основе лежит соленоид. При подаче электрического импульса, который поступает от ЭБУ, в обмотке образуется магнитное поле, воздействующее на сердечник, заставляя его переместиться, преодолев усилие пружины, и открыть канал подачи. А поскольку бензин подается в форсунку под давлением, то через открывшийся канал и распылитель бензин поступает в коллектор.

С другой стороны через воздушный фильтр в систему засасывается воздух. В патрубке, по котором движется воздух, установлен дроссельный узел с заслонкой. Именно на эту заслонку и воздействует водитель, нажимая на педаль акселератора. При этом он просто регулирует количество воздуха, подаваемого в цилиндры, а вот на дозировку топлива водитель вообще никакого воздействия не имеет.

Основным элементом электронной части является электронный блок, состоящий из контроллера и блока памяти. В конструкцию также входит большое количество датчиков, на основе показаний которых ЭБУ выполняет управление системой.

Для своей работы ЭБУ использует показания датчиков:

  • Лямбда-зонд, устанавливается в выпускной системе авто, определяет остатки несгоревшего воздуха в выхлопных газах;
  • Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ), расположен в корпусе воздушного фильтрующего элемента, определяет количество проходящего через дроссельный узел воздуха при всасывании его цилиндрами;
  • Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ), установлен в дроссельном узле, подает сигнал о положении педали акселератора;
  • Датчик температуры силовой установки, располагается возле термостата, регулирует состав смеси в зависимости от температуры мотора;
  • Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ), установлен возле шкива коленчатого вала;
  • Датчик детонации, расположен на блоке цилиндров;
  • Датчик скорости, установлен на коробке передач;
  • Датчик фаз,предназначен для определения углового положения распредвала, установлен в головке блока.

Элекробензонасос заполняет всю систему топливом. Контролер получает показания от всех датчиков, сравнивает их с данными, занесенными в блок памяти. При несовпадении показаний, он корректирует работу системы питания двигателя так, чтобы добиться максимального совпадения получаемых данных с занесенными в блок памяти.

На основе данных от датчиков, контролером высчитывается время открытия форсунок, чтобы обеспечить оптимальное количество подаваемого бензина для создания топливовоздушной смеси в необходимой пропорции.

При поломке какого-то из датчиков, контролер переходит в аварийный режим. То есть, он берет усредненное значение показаний неисправного датчика и использует их для работы. При этом возможно изменение функционирование мотора – увеличивается расход, падает мощность, появляются перебои в работы. Но это не касается ДПКВ, при его поломке, двигатель функционировать не может.

Преимущества инжектора и его недостатки

Если бы в этой системе не было преимуществ, инжекторы не получили бы столь широкое распространение. Надежность инжектора многие могут оспорить, ведь автомобилисты нередко сталкиваются с проблемами и неизлечимыми болезнями системы. Тем не менее, в технологии намного больше плюсов, которые привлекают покупателей и дарят определенные выгоды в поездке.

+ Преимущества — Недостатки
реальное понижение расхода топлива — инжектор может экономить, благодаря интеллектуальному управлению подачей топлива; чистка форсунок — если вы заливаете не слишком качественный бензин или не меняете вовремя фильтры топлива, форсунки будут забиваться и перестанут распылять бензин;
полное сгорание бензина — при правильных настройках инжектор обеспечивает полное сгорание топлива и определенную интенсивность поездки; прошивка «мозгов» в нужных режимах — на старых машинах иногда получается достичь невероятных результатов от перепрошивки, ведь технологии движутся вперед;
более выразительная динамика двигателя — водителю не приходится долгое время ожидать реакции при нажатии педали газа; замена бортового компьютера на более функциональный вариант ЭБУ для вашей модели автомобиля с подходящими настройками;
возможность смены прошивки — с помощью простой процедуры чип-тюнинга можно полностью изменить параметры авто; регулярная смена фильтров, как воздушного, так и топливного, с целью обеспечения нормальной работы инжектора;
технологичность и современность — машина с инжектором зачастую выбрасывает в атмосферу значительно меньше вредных веществ; использование качественного топлива в соответствии с предписанными производителем нормами и подходящим октановым числом;
устойчивая работа в любых условиях — для хорошей работы инжектора не требуется ручное управление заслонкой воздуха, двигатель хорошо заводится в мороз. регулярный сервис, своевременное обращение внимания на определенные недостатки работы автомобиля.

Несмотря на то, что инжектор дороже в обслуживании и более прихотлив к качеству бензина, его надежность и возможность широкой настройки параметров опережает на сотни шагов вперед карбюратор. В конце концов, за определенный пробег два типа мотора могут выйти одинаково в цене, только карбюратору нужно будет чаще уделять внимание, а инжектор сделать один раз и надолго.

И напоследок представляем вашему вниманию видео для более полного понимания принципа работы инжектора.

Как работает система впрыска топлива

Для двигатель для бесперебойной и эффективной работы необходимо обеспечить необходимое количество топливо смесь воздуха в соответствии с широким спектром требований.

Система впрыска топлива

Автомобили с бензиновым двигателем используют непрямой впрыск топлива. Топливный насос отправляет бензин в отсек двигателя, а затем инжектор впрыскивает его во впускной коллектор. Для каждого цилиндра имеется либо отдельный инжектор, либо один или два инжектора во впускной коллектор.

Традиционно топливно-воздушная смесь контролируется карбюратор инструмент, который ни в коем случае не идеален.

Его основным недостатком является то, что один карбюратор, снабжающий цилиндр двигатель не может дать каждому цилиндру одинаковую топливно-воздушную смесь, поскольку некоторые цилиндры находятся дальше от карбюратора, чем другие.

Одним из решений является поместиться двойные карбюраторы, но их сложно правильно настроить. Вместо этого многие автомобили в настоящее время оснащены двигателями с впрыском топлива, где топливо доставляется точными выбросами.Оснащенные таким образом двигатели обычно более эффективны и мощнее карбюраторных, они также могут быть более экономичными, а также менее токсичными. выбросы ,

Впрыск дизельного топлива

впрыск топлива система в бензиновых автомобилях всегда косвенная, бензин впрыскивается во впускной многообразие или входной порт, а не прямо в камеры сгорания , Это гарантирует, что топливо хорошо смешивается с воздухом до его попадания в камеру.

Много дизельные двигатели Однако используйте прямой впрыск, при котором дизель впрыскивается непосредственно в цилиндр, заполненный сжатым воздухом. Другие используют косвенный впрыск, при котором дизельное топливо впрыскивается в специальную камеру предварительного сгорания, которая имеет узкий проход, соединяющий его с крышка цилиндра ,

Только воздух втягивается в цилиндр. Так сильно греется компрессия что распыленное топливо впрыскивается в конце такт сжатия самостоятельно воспламеняется.

Основная инъекция

Все современные системы впрыска бензина используют непрямой впрыск. Специальный насос отправляет топливо под давление из топливный бак в машинный отсек, где, находясь под давлением, он распределяется индивидуально по каждому цилиндру.

В зависимости от конкретной системы топливо подается во впускной коллектор или во впускной канал через инжектор , Это работает так же, как спрей сопло из шланг , гарантируя, что топливо выходит в виде мелкого тумана.Топливо смешивается с воздухом, проходящим через впускной коллектор или порт, и топливно-воздушная смесь поступает в сгорание камера.

Некоторые автомобили имеют многоточечный впрыск топлива, где каждый цилиндр питается от своего инжектора. Это сложно и может быть дорого. Чаще всего используется одноточечный впрыск, при котором один инжектор подает все цилиндры, или один инжектор на каждые два цилиндра.

Форсунки

Форсунки, через которые распыляется топливо, вкручиваются сначала в форсунки либо во впускной коллектор, либо в головку цилиндров и расположены под углом так, что распыление топлива запускается по направлению к впускному отверстию. клапан ,

Инжекторы одного из двух типов, в зависимости от системы впрыска. Первая система использует непрерывный впрыск где топливо впрыскивается во впускной канал все время работы двигателя. Инжектор просто действует как распылительная форсунка, разбивая топливо на мелкие брызги - он фактически не контролирует поток топлива. Количество распыляемого топлива увеличивается или уменьшается с помощью механического или электрического блока управления - другими словами, это все равно что включать и выключать кран.

Другая популярная система синхронизированный впрыск (импульсный впрыск) где топливо доставляется пакетами, чтобы совпасть с индукционный инсульт цилиндра. Как и в случае непрерывного впрыска, синхронизированный впрыск также может контролироваться либо механически, либо электронно.

Самые ранние системы были с механическим управлением. Их часто называют впрыском бензина (сокращенно PI), а поток топлива контролируется механическим регулятором в сборе. Эти системы страдают недостатками механической сложности и плохой реакции на отключение газа.

Механические системы в настоящее время в значительной степени заменены электронный впрыск топлива (для краткости известен как EFi). Это благодаря повышению надежности и снижению стоимости электронных систем управления.

Типы топливных форсунок

A механическая топливная форсунка

Могут быть установлены два основных типа инжекторов, в зависимости от того, механически или электронно управляется система впрыска.В механической системе инжектор Подпружиненный в закрытое положение и открывается давлением топлива.

Электронный инжектор

Инжектор в электронной системе также закрыт пружиной, но открывается электромагнит встроенный в корпус инжектора. электронный блок управления определяет, как долго инжектор остается открытым.

Механический впрыск топлива

Lucas механическая система впрыска топлива

В системе Lucas топливо из бака подается под высоким давлением в топливный аккумулятор.Оттуда он проходит в распределитель топлива, который посылает взрыв топлива в каждый инжектор, откуда он запускается во впускной канал. Поток воздуха контролируется откидным клапаном, который открывается в ответ на педаль акселератора. Когда воздушный поток увеличивается, распределитель топлива автоматически увеличивает поток топлива к инжекторам, чтобы правильно сбалансировать топливно-воздушную смесь. Для холодного запуска, дросселя на приборной панели или, на более поздних моделях, микропроцессорного блока управления вводит в действие специальный инжектор холодного запуска, который впрыскивает дополнительное топливо для создания более богатой смеси.Как только двигатель прогрелся до определенной температуры, термовыключатель автоматически отключает инжектор холодного запуска.

Механический впрыск топлива использовался в 1960-х и 1970-х годах многими производителями на своих спортивных автомобилях и спортивных седанах. Одним из типов, установленным на многих британских автомобилях, включая Triumph TR6 PI и 2500 PI, была система Lucas PI, представляющая собой систему времени.

А высокого давления электрический топливный насос рядом с топливным баком установлены насосы топлива под давлением 100 фунтов на квадратный дюйм до уровня топлива аккумулятор ,Это в основном краткосрочный резервуар это поддерживает постоянное давление подачи топлива, а также пропускает импульсы топлива, поступающие из насоса.

Из аккумулятор топливо проходит через бумагу элемент фильтр и затем подается в блок управления дозированием топлива, также известный как распределитель топлива , Это устройство управляется из распределительный вал и его работа, как следует из названия, заключается в распределении топлива для каждого цилиндра, в правильное время и в правильных количествах.

Количество впрыскиваемого топлива контролируется откидным клапаном, расположенным на воздухозаборнике двигателя.Заслонка находится под блоком управления, поднимается и опускается в ответ на поток воздуха - при открытии дросселя «всасывание» из цилиндров увеличивает поток воздуха, и заслонка поднимается. Это изменяет положение челночного клапана в блоке управления дозированием, позволяя большему количеству топлива попадать в цилиндры.

Из дозатора топливо подается по очереди к каждому из форсунок. Затем топливо впрыскивается во впускное отверстие в головке цилиндров. Каждый инжектор содержит подпружиненный клапан, который удерживается закрытым под действием давления пружины.Клапан открывается только тогда, когда впрыскивается топливо.

Для холодного запуска нельзя просто перекрыть часть воздушного потока, чтобы обогатить топливно-воздушную смесь, как вы можете с помощью карбюратора. Вместо ручного управления на приборной панели (напоминающей ручку воздушной заслонки) или, на более поздних моделях, data-term-id = "1915"> микропроцессор

,Датчики двигателя

- как работают системы впрыска топлива

Чтобы обеспечить правильное количество топлива для каждого рабочего состояния, блок управления двигателем (ECU) должен контролировать огромное количество входных датчиков. Здесь только несколько:

  • Датчик массового расхода воздуха - сообщает ЭБУ массу воздуха, поступающего в двигатель
  • Кислородный датчик (и) - Контролирует количество кислорода в выхлопе, чтобы ЭБУ мог определить, насколько богата или бедна топливная смесь, и соответственно отрегулировать
  • Датчик положения дроссельной заслонки - Контролирует положение дроссельной заслонки (который определяет, сколько воздуха поступает в двигатель), чтобы ЭБУ мог быстро реагировать на изменения, увеличивая или уменьшая расход топлива по мере необходимости
  • Датчик температуры охлаждающей жидкости - Позволяет ЭБУ определять, когда двигатель достиг своей нормальной рабочей температуры
  • Датчик напряжения - Контролирует системное напряжение в автомобиле, чтобы ЭБУ мог повысить скорость холостого хода, если напряжение падает (что указывает на высокую электрическую нагрузку)
  • Датчик абсолютного давления в коллекторе - контролирует давление воздуха во впускном коллекторе
  • Количество воздуха, всасываемого в двигатель, является хорошим показателем того, сколько энергии он вырабатывает; и чем больше воздуха поступает в двигатель, тем ниже давление в коллекторе, поэтому это показание используется для определения количества производимой энергии.
  • Датчик частоты вращения двигателя - Отслеживает частоту вращения двигателя, которая является одним из факторов, используемых для расчета ширины импульса

Существует два основных типа управления для многопортовых систем : топливные форсунки могут открываться одновременно или каждый может открываться непосредственно перед открытием впускного клапана для своего цилиндра (это называется последовательным многопортовым топливом ). впрыск ).

Преимущество последовательного впрыска топлива состоит в том, что если водитель делает внезапное изменение, система может реагировать быстрее, потому что с момента внесения изменения остается только ждать, пока откроется следующий впускной клапан, а не для следующего полного оборот двигателя.

,

Элементы управления двигателем и микросхемы производительности - как работают системы впрыска топлива

Алгоритмы управления двигателем довольно сложны. Программное обеспечение должно позволять автомобилю удовлетворять требованиям по выбросам на 100 000 миль, соответствовать требованиям экономии топлива EPA и защищать двигатели от неправильного использования. И есть десятки других требований, чтобы соответствовать.

Блок управления двигателем использует формулу и большое количество справочных таблиц для определения длительности импульса для заданных условий работы.Уравнение будет представлять собой ряд факторов, умноженных друг на друга. Многие из этих факторов будут получены из справочных таблиц. Мы пройдем упрощенный расчет ширины импульса топливной форсунки . В этом примере наше уравнение будет иметь только три фактора, тогда как реальная система управления может иметь сотню или более.

Ширина импульса = (базовая ширина импульса) x (фактор A) x (фактор B)


Чтобы рассчитать длительность импульса, ЭБУ сначала ищет базовых импульсов шириной в справочной таблице.Базовая длительность импульса является функцией оборотов двигателя (об / мин) и нагрузки (которую можно рассчитать по абсолютному давлению в коллекторе). Допустим, частота вращения двигателя составляет 2000 об / мин, а нагрузка - 4. Мы находим число на пересечении 2000 и 4, что составляет 8 миллисекунд.

об / мин Нагрузка
1 2 3 4 5
1,000 1 2 3 4 5
2000 2 4 6 8 10
3000 3 6 9 12 15
4000 4 8 12 16 20


В следующих примерах A и B - это параметры, поступающие от датчиков.Скажем, A - это температура охлаждающей жидкости, а B - это уровень кислорода. Если температура охлаждающей жидкости равна 100, а уровень кислорода равен 3, справочные таблицы говорят нам, что коэффициент A = 0,8, а коэффициент B = 1,0.

A Фактор А
B Фактор B
0 1.2
0 1.0
25 1,1
1 1,0
50 1,0
2 1,0
75 0.9
3 1,0
100 0.8
4 0,75


Итак, поскольку мы знаем, что базовая ширина импульса является функцией нагрузки и об / мин, а ширина импульса = (ширина базового импульса) x (коэффициент A) x (коэффициент B) , общая ширина импульса в нашем примере равна:

8 x 0,8 x 1,0 = 6,4 миллисекунды


Из этого примера вы можете увидеть, как система управления выполняет регулировки. С параметром B в качестве уровня кислорода в выхлопе таблица поиска для B является точкой, в которой (согласно разработчикам двигателя) слишком много кислорода в выхлопе; и, соответственно, ECU сокращает расход топлива.

Реальные системы управления могут иметь более 100 параметров, каждый со своей таблицей поиска. Некоторые параметры даже меняются со временем, чтобы компенсировать изменения в характеристиках компонентов двигателя, таких как каталитический нейтрализатор. И в зависимости от частоты вращения двигателя ЭБУ может выполнять эти вычисления более ста раз в секунду.

чипов производительности
Это приводит нас к обсуждению чипов производительности. Теперь, когда мы немного поняли, как работают алгоритмы управления в ECU, мы можем понять, что делают производители микросхем для повышения производительности двигателя.

Производительные чипы производятся компаниями вторичного рынка и используются для повышения мощности двигателя. В ECU есть микросхема, которая содержит все таблицы поиска; чип производительности заменяет этот чип. Таблицы в чипе производительности будут содержать значения, которые приводят к более высоким расходам топлива при определенных условиях вождения. Например, они могут подавать больше топлива на полном газу на каждой скорости двигателя. Они также могут изменить время зажигания (для этого тоже есть справочные таблицы). Поскольку производители микросхем производительности не так озабочены такими вопросами, как надежность, пробег и контроль выбросов, как автопроизводители, они используют более агрессивные настройки на картах топлива своих микросхем производительности.

Для получения дополнительной информации о системах впрыска топлива и других автомобильных темах перейдите по ссылкам на следующей странице.

Связанные Статьи HowStuffWorks

Больше замечательных ссылок
.

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020
Карта сайта, XML.