Инжекторные двигатели принцип работы: Инжекторный двигатель

Содержание

Инжекторный двигатель: принцип работы инжектора, неисправности

Инжекторный двигатель – агрегат, укомплектованный системой электронного впрыска топлива, управляемый электронным блоком управления. Массовый переход на инжектор к концу 80-х годов вполне оправдан: впрысковые моторы более экологичны, экономичны, по ходу работы состав и количество смеси корректируется согласно нагрузкам двигателя ЭБУ.

Главные отличия карбюратора от электронного впрыска

Электронный инжекторный двигатель кардинально различается от карбюраторного. В карбюраторном моторе смесеобразование внешнее (готовится в карбюраторе), а инжекторные форсунки впрыскивают топливо, либо в коллектор перед впускным клапаном, либо в цилиндр непосредственно.

Карбюратор – на 80% механическое устройство, если не считать экономайзера принудительного холостого хода (когда двигатель отключается при отпущенной педали газа на ходу), и электронного подсоса (для запуска и прогрева двигателя, смесь подается обогащенной).

Инжектор является дозатором, который способен в разное время и в течение разного времени впрыскивать топливо.

Если взять два одинаковых двигателя, на одном из которых топливная система будет инжекторная, а на втором карбюраторная, у второго мощность будет выше на 15-20%.

Разновидности инжектора

На сегодняшний день используется электронный распределенный непосредственный впрыск. Переходным этапом инжектирования был моновпрыск (центральный) с одной форсункой. Моновпрыск использовался очень мало, так как недостатков было больше, чем достоинств. Скоро его заменил распределенный впрыск.

Распределенный электронный впрыск топлива предполагает наличие форсунок, по одной на каждый цилиндр. Воздух в цилиндры попадает через впускной коллектор и дозируется дроссельной заслонкой.

Непосредственный впрыск напоминает дизельную топливную систему, так как форсунки вмонтированы прямо в цилиндры, от чего и происходит название.

Устройство инжекторного двигателя

Простейший инжектор состоит из следующих компонентов:

ЭБУ (электронный блок управления),
электрический бензонасос,
топливная рампа и датчик давления топлива,
электронные форсунки,
впускной коллектор с дроссельной заслонкой,
датчики: температуры ОЖ, детонации, расхода воздуха, положения дросселя, положения коленчатого вала, наличия кислорода в выпускном коллекторе.

Как вышеуказанные компоненты взаимодействуют между собой, на примере запуска двигателя: при повороте ключа в замке зажигания включается бортовая сеть, электробензонасос начинает подкачку топлива.

После следующего поворота срабатывает датчик положения коленвала, чтобы поджечь своевременно смесь. Топливо через рампу попадает в форсунки. Отношение топлива к воздуху, угол зажигания и момент подачи топлива определяется блоком управления, который основывается на данных датчиков температуры ОЖ, ДМРВ и ДПДЗ.

Во время работы инжекторного двигателя все датчики фиксируют изменения в двигателе, о чем постоянно сообщают блоку управления.

В программе блока управления «зашита» целая сетка, называемая топливной картой. Топливная карта позволяет корректировать смесь по следующим параметрам:

момент открытия форсунки;
время, при котором игла форсунки открыта;
количество топлива;
угол зажигания.

Под каждый режим работы (запуск, холостой ход, слабые нагрузки, средний режим, и режим максимальных оборотов) запрограммированы свои параметры, указанные выше. Это одно из главных отличий от карбюратора, так как имеется возможность широкой настройки топливной системы программируемым способом.

Достоинства и недостатки двигателя с электронным впрыском

Из плюсов можно выделить:

широкие возможности настройки двигателя под свои потребности (максимальная мощность, или максимальная экономичность),
весь процесс работы двигателя управляется электроникой,
компьютерная диагностика,
экологичность.

Недостатки:

стоимость ремонта и обслуживания,
уязвимость электроники,
зависимость от стабильного напряжения бортовой сети.

Основные неисправности

Из-за того, что инжектор – это цепочка сложных электронных систем, некоторые из деталей имеют свойство изнашиваться, а именно:

Электронные датчики, такие как ДМРВ, лямбда-зонд (датчик выявления кислорода в выхлопной трубе), датчик температуры охлаждающей жидкости — часто выходят из строя в силу своей работ в агрессивной среде

Топливные форсунки, особенно непосредственного впрыска, уязвимы к загрязнению, вследствие чего мотор начинает троить. Но чистка форсунок требуется не так часто, как чистка карбюратора

Выход из строя форсунки из-за западания иглы, что приводит к гидроудару (несжимаемая жидкость в виде топлива не сгорает, из-за чего поршень давит на шатун, когда тот стремится вверх, результат — пробитие блока цилиндров).

принцип работы, плюсы и минусы

Современный автомобильный мир ушел на несколько шагов вперед. И это не удивительно, ведь только так можно оставаться на плаву и получать хорошую прибыль. Особенно это касается силовых установок, которые устанавливаются на автомобили. Вы наверняка слышали такое словосочетание, как инжекторный двигатель. По сути, это всем известный карбюратор, только немного видоизмененный.

В нем также происходит процесс сгорания топлива и выделение мощности. Единственное отличие инжектора заключается в новой инжекторной системе подачи топливовоздушной смеси.

История

Многие знают, что первая система по образованию топливовоздушной смеси называлась карбюратор.

Она позволяет подавать топливо непосредственно в каждый цилиндр автомобиля и приводить его в движение. Что касается расположения, то изначально карбюратор устанавливался перед впускным коллектором и готовил качественную смесь.

С некоторым временем потребности современных водителей и конструкторов возросли в несколько раз. Из-за этого система не могла выдавать того желаемого результата, который хотели видеть все. Особенно это касается кораблестроения и самолетостроения. Дело в том, что в этих отраслях нужна огромная мощность и высокий КПД.

В результате этого конструкторы придумали совершенно новую систему, которая немного походила на дизельный двигатель, но имела стандартные свечи зажигания. Все это произошло в начале 40-х годов, именно в это время были сконструированы первые инжекторные двигатели.

Данный скачок позволил получить желаемый результат по мощности, но немного не подходил под экологическую безопасность. В результате, разработки пришлось на время прекратить до начала 70-х годов. Именно в это время американские конструкторы решили возродить подачу топлива непосредственно в цилиндры двигателя и сделать более усовершенствованную систему.

Устройство

В современных инжекторных двигателях топливо подается не самотеком, а при помощи небольшой системы, под названием форсунка.

Ее работа основана на считывании всевозможных датчиков, которые располагаются в двигателе. Благодаря этому топливовоздушная смесь дозируется небольшими порциями и подается именно в тот момент, когда это необходимо.

Что касается самого управления, то все держится на простом блоке управления, так называемом компьютере. Именно он и раздает небольшие команды каждой форсунке.

Инжекторная система имеет следующие компоненты:

Топливная форсунка;
Топливная рампа;
Насос;
Сам блок управления;
И небольшая система датчиков.

Подробнее о каждом компоненте:

Топливная форсунка является основным компонентом, который и называют инжектором. Она позволяет своевременно подавать топливо и распылять его непосредственно в каждый цилиндр. В основе форсунки лежит простой корпус и электромагнитный клапан, который и осуществляет процесс открытия и закрытия форсунки. Что касается самого распыления, то оно происходит через специальное отверстие, управляемое клапаном.

Топливную рампу можно найти в любом современном инжекторном двигателе. Ее главное предназначение состоит в подводе топлива ко всем форсункам. Если говорить просто, то она соединяет все форсунки в единое целое.
Что касается топливного насоса, то он просто подает топливовоздушную смесь под давлением, сравнимую с давлением в несколько атмосфер. Без него бы топливо подавалось просто самотеком, как и в карбюраторном двигателе.
Мозгом системы является блок управления, который и отдает команды всем форсункам. По сути, это небольшой микроконтроллер, соединенный с большим количеством датчиков, форсунками, топливным насосом, системой зажигания, регулятором холостого хода и другими системами. Его главная задача состоит в сборе всей информации по состоянию двигателя и распределении топлива.
Датчики отвечают за измерение основных параметров силовой установки в реальном времени. В основном это расход воздуха, расположение коленвала, образование детонации в цилиндрах, температура, скорость транспортного средства и другое. Также можно встретить датчики, которые определяют включен ли кондиционер, ровная ли дорога и как располагается распределительный вал.

Принцип работы

В силовом агрегате топливная смесь подготавливается вне камеры сгорания при помощи специального устройства. В результате движения поршня вниз определенное количество топлива всасывается в камеру сгорания.
Далее идет основной процесс, так называемый рабочий ход. В это время происходит сжимание топлива и поджигание при помощи искры.
В итоге все топливо сгорает и выделяется огромное количество тепла, которое идет на мощность инжекторного двигателя.
В конце такта поршень движется вверх и открывается выпускной клапан, который и выводит отработавшие газы. Далее приоткрывается впускной клапан, и новая порция топлива поступает в цилиндр.

Данный процесс происходит в течение долгого времени, пока двигатель работает. Специалисты называют такой газообмен четырехтактным. То есть все это происходит за четыре такта:

Впуск;
Сжатие;
Сгорание;
Выпуск.

Чтобы совершить один такой цикл требуется два оборота коленвала. Чтобы потери мощности были минимальны, конструкторы придумали многоцилиндровые системы. Они позволяют выдавать огромное количество тепла и мощности.

В современном мире большую популярность получил четырехтактный инжекторный двигатель, что неудивительно. Дело в том, что он отличается не только техническими характеристиками, но и самими габаритами. В основе данной системы лежит порядок работы цилиндров.

Режимы работы

Сейчас можно встретить восемь режимов работы силового агрегата:

При холодном пуске топливная смесь очень сильно обедняется. Это случается из-за того, что топливо очень плохо смешивается с воздухом. В результате не происходит того испарения, которое нужно. Такой способ работы двигателя очень сильно вредит деталям. То есть большое количество топлива оседает на стенках цилиндра и выпускных труб;

Если вы заводите авто при низкой температуре, то на начальном этапе требуется очень обогащенная смесь. Для этого нужно подавать большее количество топлива, пока температура в камере сгорания не повысится до нужного значения;
После пуска идет процесс прогрева инжекторного двигателя. Вы знаете, что во время пуска в мороз смесь очень бедная, образуется некая топливная пленка в выпускной трубе. Она исчезает только после достижения очень высокой температуры. В связи с этим топливную смесь нужно очень сильно обогащать;
При частичной нагрузке необходимо поддерживать определенный состав топливовоздушной смеси. Если двигатель инжекторный не оснащен нейтрализатором, то обогащенность должна быть в пределах 1,05 – 1,2;
При полной нагрузке дроссельная заслонка полностью открыта. Поступает большое количество воздуха, что очень хорошо. В этом режиме достигается максимальная мощность и крутящий момент;

Во время ускорения заслона то открывается, то закрывается. В результате этого смесь кратковременно обедняется и происходит ограничение подачи топлива. Для предотвращения такого явления обогащение должно быть меньше 1;
В холостом режиме происходит замедление, автомобиль двигается по инерции. В этом случае подача топлива полностью перекрывается;
Если происходит увеличение высоты, то плотность воздуха уменьшается. Из этого следует, что двигаться в горах очень сложно, топливная смесь будет очень обогащена. Это может привести к трудному пуску силового агрегата и увеличению расхода топлива.

Преимущества и недостатки

Инжектор получил огромную популярность в современном мире. Это обусловлено следующими плюсами:

Режим работы меняется автоматически, без использования человеческого фактора;
Полностью отсутствует необходимость в ручной настройке;

Двигатель очень экономичный;
Полностью соответствует всем экологическим нормам;
Очень легко запускать в любую погоду, нет потери мощности.

Кончено, без недостатков никуда. О них тоже стоит рассказать:

Довольно высокая стоимость и обслуживание;
Многие детали непригодны к ремонту. То есть их придется полностью выкидывать и менять на новые;
Производить ремонт и обслуживание в домашних условиях практически невозможно. Для этого требуется специальное оборудование и опыт;
Двигатель очень зависим от напряжения сети.

Типы инжекторной системы

Сейчас можно встретить три типа:

Одноточечный впрыск;
Многоточечный впрыск;
Непосредственный впрыск.

Первый является самым простым и очень распространённым. Он не очень сильно начинен электроникой, что приводит к меньшему эффекту. Большим недостатком такой системы является то, что некая часть топлива теряется во время впрыска. То есть топливная смесь подается через форсунку во впускной коллектор, где происходит распределение по цилиндрам.

Следом идет многоточечный впрыск, который позволяет подавать топливо индивидуально в каждый цилиндр. Благодаря этому у вас не будет возникать вопрос: нужно ли прогревать инжекторный двигатель. Что касается самого распределения, то он мощнее и экономичнее. По многочисленным тестам можно увидеть, что мощность увеличивается на 7 процентов. К основным преимуществам можно отнести автоматическую настройку подачи топлива и впрыскивание вблизи клапана.

Непосредственный впрыск используется во многих современных автомобилях. Его особенность состоит в том, что подача топлива происходит непосредственно в каждый цилиндр. Ни одной капли смеси не будет расходоваться впустую. Если у вас возникает вопрос надо ли прогревать двигатель, то ответ очень простой. Это зависит от самого производителя и его рекомендаций. Некоторые рекомендуют прогревать силовой агрегат не очень долго, чтобы не навредить всем деталям. Каждый должен сам ответить на вопрос, надо ли ему прогревать двигатель, изучив рекомендации к своему авто.

Как работает инжекторный двигатель?

Инжекторный двигатель – это довольно сложный механизм, работа которого должна быть хорошо отлажена, чтобы получить от него максимальную производительность. В статье подробно рассмотрен принцип работы инжекторного двигателя.Инжекторный двигатель – это довольно сложный механизм, работа которого должна быть хорошо отлажена, чтобы получить от него максимальную производительность. В статье подробно рассмотрен принцип работы инжекторного двигателя.

Содержание статьи:

Прежде чем начать разговор об этом чуде техники, развеем некоторые мифы. Инжекторный двигатель работает по тому же принципу, что и дизельный, за исключением системы зажигания, однако, это не придает ему гораздо большей мощности, чем карбюраторному. Прибавка составит максимум 10%.

Центром всей системы является ЭБУ (электронный блок управления). Он носит много названий, «мозги», «компьютер» и так далее. По сути да, это компьютер, в который заложено огромное количество таблиц по составу смеси, времени впрыска топлива и прочего. Например, если обороты двигателя равны 1500, дроссельная заслонка открыта на 10 градусов, а расход воздуха составляет 23 кг, то в цилиндр будет поступать одно количество топлива. Если же вводные параметры изменяются, то и результат будет другим. Если с блоком управления возникают какие-то проблемы, например, слетает прошивка, то все идет прахом, двигатель либо начинает как попало работать, либо и вовсе перестает.

Датчики инжекторного двигателя

Все элементы можно поделить на исполнительные и датчики. Для начала мы рассмотрим датчики.

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ)

Этот элемент устанавливается перед воздушным фильтром, прямо на входе. В основе его работы лежит принцип разницы показаний. Так, через две платиновые нити проходит электричество. В зависимости от температуры их сопротивление меняется. Одна из нитей надежно укрыта от потока воздуха, что делает ее сопротивление неизменным. Вторая же охлаждается потоком, и на основании разницы величин, по тем же таблицам, о которых сказано выше, ЭБУ рассчитывает количество воздуха.

Датчик абсолютного давлении и температуры двигателя (ДАД)

Он используется либо в качестве альтернативы, либо вместе с вышеописанным для более высокой точности снятия показаний. Если вкратце, в нем имеется две камеры, одна из которых герметична и имеет внутри абсолютный вакуум. Вторая же камера подсоединяется к впускному коллектору, где создается разрежение во время такта впуска. Между этими камерами имеется диафрагма, а так же пьезоэлементы. Они вырабатывают напряжение при движении диафрагмы. Далее сигнал идет на ЭБУ.

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ)

Если посмотреть на шкив коленвала инжекторного двигателя, то можно рассмотреть на нем гребенку. Она магнитная. По всему периметру установлены зубцы. Всего их должно быть 60 штук, через каждые 6 градусов. Но двух из них нет, они нужны для синхронизации. Датчик положение коленчатого вала имеет в своем составе намагниченный стальной сердечный, а так же медную обмотку. При прохождении зубцов в обмотке возникает индукционный ток, напряжение которого зависит от скорости вращения шкива.

Датчик фаз (ДФ)

Не все двигатели им оснащались раньше, но сейчас его можно встретить практически везде. Он работает по принципу датчика Холла, то есть имеет диск с катушкой, а так же прорезь. Как только прорезь попадает на датчик, выходное напряжение на нем нулевое. Этот момент означает верхнюю мертвую точку такта сжатия первого цилиндра. Нужно это для того, чтобы ЭБУ мог генерировать напряжение для зажигания в нужном цилиндре, а так же контролировать такты. Чтобы, например, форсунка не открылась во время рабочего хода.

Датчик детонации

Он устанавливается на блоке цилиндров инжекторного двигателя. Как только в двигателе возникает детонация, по блоку передается вибрация. Датчик представляет собой пьезоэлемент, который генерирует напряжение, чем сильнее вибрации, тем выше напряжение. Соответственно, ЭБУ на основании его показаний корректирует момент зажигания. Но об этом позже.

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ)

По сути своей, это обычный потенциометр. Опорное напряжение на нем, как правило, составляет 5 вольт. Так вот, в зависимости от того, на какой угол отклоняется дроссельная заслонка, меняется напряжение на контрольном выводе. Все просто.

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ)

Этот датчик нужен для определения температуры двигателя. Если на карбюраторном двигателе он нужен просто для включения и выключения электровентилятора, то здесь он представляет собой более сложное устройство. Это термосопротивление, величина которого меняется в зависимости от температуры. Соответственно, меняется и напряжение, при прохождении через него.

Датчик кислорода

Он устанавливается в выхлопной системе, существуют системы с двумя датчиками. Его задача – отслеживать количество свободного кислорода в выхлопных газах. Например, если его слишком много, то это значит, что смесь вся не сгорает, а значит, надо обогатить. Если же кислорода меньше, чем значится в нормативных таблицах ЭБУ, то ее надо обеднить.

Исполнительные элементы

Исполнительные элементы получили свое название за то, что именно они вносят коррективы в работу двигателя. ТО есть, блок управления получает сигнал от датчика, анализирует его, после чего отправляет сигнал на исполнительный элемент.

Топливный насос

Начнем с системы питания. Он установлен в баке и подает топливо в топливную рампу под давлением 3,2 – 3,5 Мпа. Это позволяет гарантировать качественный распыл топлива в цилиндры. Как только повышаются обороты двигателя, повышается и аппетит, а значит в рампу надо подавать большее количество топлива для сохранения давления. Насос начинает вращаться быстрее по команде блока управления. Большинство современных автомобилей, начиная примерно с 2013 года выпуска, оснащаются топливным модулем, который включает в себя насос и встроенный фильтр. Это существенно сказывается на стоимости замены фильтра, потому что менять надо весь модуль. Некоторые производители в инструкциях пишут, что модуль устанавливается на весь срок службы авто, однако не стоит верить, что какой-то фильтр способен проходить больше 2 сезонов.

Форсунка

После того, как топливо прошло всю цепь провода, оно попадает в форсунку, которая дозирует его подачу в цилиндр. Форсунка представляет собой электромагнитный клапан очень маленького диаметра, который обеспечивает распыл бензина в камеру сгорания. ЭБУ изменяет количество топлива, которое подается, при помощи временных промежутков, пока открыта форсунка. Как правило, это десятые доли секунды.

Дроссельная заслонка

Все мы когда-то видели карбюратор, заглядывали в него сверху. Так вот в нем имелись заслонки, которые перекрывали воздух. Здесь принцип тот же. Пожалуй, и рассказать больше нечего.

Регулятор холостого хода (РХХ)

Это тоже электромагнитный клапан, шток которого закрывает воздуховод, проходящий в обход дроссельной заслонки. В зависимости от напряжения, которое на него подает блок управления, он открывает этот самый канал.

Модуль зажигания

В принципе, это та же катушка зажигания, только их здесь четыре. При прохождении тока через первичную обмотку во вторичной коммутируется высокочастотный ток высокого напряжения, который подается на свечу.

Принцип работы инжекторного двигателя

Итак, после того, как мы разобрались в основных узлах инжекторного двигателя, посмотрим, как же он работает. После того как стартер провернул коленчатый вал, ДПКВ сообщил блоку управления, какой цилиндр в каком положении находится. В свою очередь, датчик фаз сообщил о тактах. Блок управления принял эту информацию к сведению и открыл форсунку в том цилиндре, в котором начинается такт впуска. Но открыл ее не просто так, а на строго определенный промежуток времени, который по таблицам соответствует показаниям ДМРВ или ДАД. Так сформировалась рабочая смесь.

Видео: как работает бензиновый инжекторный двигатель внутреннего сгорания

После того как здесь такт впуска закончился, начинается сжатие, в это время впуск происходит в другом цилиндре. Здесь же поршень доходит до верхней мертвой точки, о чем говорит ДПКВ и ДФ, соответственно, пора подавать напряжение на модуль зажигания, в нужный цилиндр. Для этого в блоке управления стоит два транзистора, которые берут на себя по два цилиндра.

Дальше, когда взрыв произошел, ЭБУ смотрит на показания датчик детонации и корректирует момент зажигания уже для следующего по ходу цилиндра. Но это еще не все. После этого, когда газы дошли до датчика кислорода, блок управления корректирует состав смеси, а именно, время открывания форсунки, что позволяет максимально эффективно использовать топливо и его сгорание. Если ЭБУ распознает недостаток кислорода, но при этом дроссельная заслонка остается открытой, то приоткрывается регулятор холостого хода.

Прогрев двигателя и датчик температуры двигателя

Этот момент стоит рассмотреть отдельно, скажем так, это небольшое уточнение. Итак, прогревочный режим двигателя никак не связан с показаниями некоторых датчиков, то есть, от них ничего не зависит. В частности, это ДМРВ и ДАД, а так же датчик детонации. В блоке, как уже говорилось, заложены определенные таблицы, их очень много, миллионы. Так вот, во время прогревочного режима ЭБУ работает строго по этим таблицам и никак иначе. Это значит, что если в него прописано соотношение воздуха к топливу 14,1:1, то так оно и будет. Эта цифра является общепринятой нормой для рабочей температуры. Так вот, пока температура двигателя не достигнет той, которая прописана в прошивке блока управления, то прогревочный режим не отключится. После ЭБУ начинает работать по датчикам.

Что лучше, инжекторный или карбюраторный двигатель?

Этот вопрос достаточно спорный, у каждой точки зрения есть много противников и приверженцев как среди простых водителей, так и среди специалистов, которые полностью понимают принцип работы инжекторного двигателя. Итак, карбюраторный двигатель отличает простота и прозрачность работы. То есть, если механик отрегулировал холостые обороты, то они такими и остались.

Что касается инжекторного двигателя, то ту все дело сводится к своевременному обслуживанию, а так же к качеству применяемых деталей.

виды, устройство, принцип работы, фото, промывка

Инжектор – это своеобразная система, которая предназначена для переправки топлива в цилиндры автомобиля. Для этого используются форсунки, которые получают электронный сигнал от блока управления автомобиля. Стоит отметить, что подача топлива осуществляется исключительно точечным методом. Инжекторная система на сегодняшний день считается достаточно распространенной. Подобные конструкции представляют собой значительно более модифицированные версии карбюратора.

Стоит отметить, что первая подобная система была разработана еще в конце 19 века. А вот внедрение в само автомобилестроение произошло только во второй половине 20 века. Дело в том, что специалисты считали данный механизм слишком сложным и неоправданно дорогим.

На сегодняшний день все современные двигатели, оснащённые инжекторными системами подачи топлива, работающие по точечной поточечной подачи топлива в цилиндры, производится со специальными электронными блоками управления. Альтернативой ему может быть контроллер или система управления двигателем. Но, в любом случае, все эти приборы относятся к компьютерным. Именно они обеспечивают инжекторную систему должной информацией, на основании которой она может работать, корректировать дозу подачи топлива, частоту впрыска и другое.

Когда появился инжектор

Карбюратор, судя по всему, уже смешал отведенное ему количество топлива с воздухом в XX веке и его время стремительно подходит к концу. Несмотря на то что инжекторная система подачи топлива появилась гораздо раньше, чем карбюратор, она только начинает обживаться под капотами автомобилей. Своим происхождением впрыск обязан итальянскому физику и изобретателю Джованни Вентури, который изобрел форсунку с переменным сечением и скромненько назвал ее Труба Вентури.

Использовать ее в автомобилях начали ребята из гаража Леона Левассора. Что-то наподобие современного впрыска они ставили на свои автомобили еще в 1902 году. После этого автомобильные системы питания метались в поисках лучшего устройства, а инжектор нашел себе применение в авиационных двигателях. К концу 40-х годов все военные истребители поголовно пользовались инжекторной системой питания до тех пор, пока военная авиация не перешла на реактивную тягу.

Основные преимущества инжекторной системы

Современные специалисты отмечают сразу несколько преимуществ подобных видов систем подачи топлива. А именно:

Удалось достигнуть значительного снижения расхода топлива. Это стало возможным благодаря четкому контролю подачи топлива.
Подобная система способствует повышению мощности. Для сравнения карбюраторные двигатели внутреннего сгорания имеют мощность на среднем на 10% меньше нежели идентичные инжекторные.
Автоматизированная система впрыска. Стоит помнить, что в карбюраторных автомобилях функцию регулировки выполняет подсос и регулировочные винты. В данном же случае водителю не придется тратить время, и система все сделаем за него.

Разнообразие инжекторных систем

В современности существует два вида инжекторов. Первый относится к системам моновпрыска. В данном случае одна форсунка осуществляет подачу топлива в коллектор на все цилиндры. Среди автомобилистов подобная система более известна, как электронный карбюратор. Однако, современные производители уже отошли от данной технологии, и встретить подобную систему можно только в старых моделях.

Вторая система подразумевает распределённый впрыск, то есть многоточечный впрыск. В данном случае устанавливается отдельная форсунка во впускном тракте каждого цилиндра и каждая из них осуществляет подачу определённого объёма топлива в камеру сгорания.

По способу распределения впрыска подобные системы делятся на:

Одновременную. Система встречается очень редко, но всё же имеет место быть. Ее особенностью является то, что всего за один оборот коленчатого вала абсолютно все форсунки отрабатывают в одно и тоже время.
Попарную параллельную. В данном случае форсунки работают по парам. Другими словами, за один оборот коленчатого вала только одна пара форсунок работает.
Последовательную. Данный вид распределения впрыска является самым распространенным. Особенностью является то, что за один оборот вала каждая форсунка по разу открывается перед тактом впуска. При этом регулировка происходит отдельно.

Отрицательные характеристики систем

Несмотря на огромный перечень положительных характеристик, данный механизм, как и многие другие, имеет и свою темную сторону. К минусам данной конструкции относятся:

довольно большая стоимость ремонта;
высокая стоимость комплектующих;
маленькая вероятность возможности ремонта;
большие требования к качеству топлива;
определить неисправность может только профессионал;
диагностика стоит достаточно дорого;
для ремонта нужно иметь специальное оборудование.

Стоит отметить, что инжекторный тип впрыска топлива со временем может приводить к тому, что впускной клапан закоксовывается. Это происходит из-за того, что он просто не омывается топливом, которое, в некотором роде, его очищает.

Устройство системы

Инжекторная система подачи топлива состоит из электронной и механической составляющих. Первая контролирует параметры работы силового агрегата и на их основе подает сигналы для срабатывания исполнительной (механической) части.

К электронной составляющей относится микроконтроллер (электронный блок управления) и большое количество следящих датчиков:

лямбда-зонд;
положения коленвала;
массового расхода воздуха;
положения дроссельной заслонки;
детонации;
температуры ОЖ;
давления воздуха во впускном коллекторе.

Датчики системы инжектора

На некоторых авто могут иметься еще несколько дополнительных датчиков. У всех у них одна задача – определять параметры работы силового агрегата и передавать их на ЭБУ

Что касается механической части, то в ее состав входят такие элементы:

бак;
электрический топливный насос;
топливные магистрали;
фильтр;
регулятор давления;
топливная рампа;
форсунки.

Простая инжекторная система подачи топлива

Как все работает

Теперь рассмотрим принцип работы инжекторного двигателя отдельно по каждой составляющей. С электронной частью, в целом, все просто. Датчики собирают информацию о скорости вращения коленчатого вала, воздуха (поступившего в цилиндры, а также остаточной его части в отработанных газах), положения дросселя (связанного с педалью акселератора), температуры ОЖ. Эти данные датчики передают постоянно на электронный блок, благодаря чему и достигается высокая точность дозировки бензина.

Поступающую с датчиков информацию ЭБУ сравнивает с данными, внесенными в картах, и уже на основе этого сравнения и ряда расчетов осуществляет управление исполнительной частью.В электронный блок внесены так называемые карты с оптимальными параметрами работы силовой установки (к примеру, на такие условия нужно подать столько-то бензина, на другие – столько-то).

Первый инжекторный двигатель Toyota 1973 года

Чтобы было понятнее, рассмотрим более подробно алгоритм работы электронного блока, но по упрощенной схеме, поскольку в действительности при расчете используется очень большое количество данных. В целом, все это направлено на высчитывание временной длины электрического импульса, который подается на форсунки.

Поскольку схема – упрощенная, то предположим, что электронный блок ведет расчеты только по нескольким параметрам, а именно базовой временной длине импульса и двум коэффициентам – температуры ОЖ и уровне кислорода в выхлопных газах. Для получения результата ЭБУ использует формулу, в которой все имеющиеся данные перемножаются.

Для получения базовой длины импульса, микроконтроллер берет два параметра – скорость вращения коленчатого вала и нагрузку, которая может высчитываться по давлению в коллекторе.

К примеру, обороты двигателя составляют 3000, а нагрузка 4. Микроконтроллер берет эти данные и сравнивает с таблицей, внесенной в карту. В данном случае получаем базовую временную длину импульса 12 миллисекунд.

Но для расчетов нужно также учесть коэффициенты, для чего берутся показания с датчиков температуры ОЖ и лямбда-зонда. К примеру, температура составляется 100 град, а уровень кислорода в отработанных газах составляет 3. ЭБУ берет эти данные и сравнивает с еще несколькими таблицами. Предположим, что температурный коэффициент составляет 0,8, а кислородный – 1,0.

Получив все необходимые данные электронный блок проводит расчет. В нашем случае 12 множиться на 0,8 и на 1,0. В результате получаем, что импульс должен составлять 9,6 миллисекунды.

Описанный алгоритм – очень упрощенный, на деле же при расчетах может учитываться не один десяток параметров и показателей.

Поскольку данные поступают на электронный блок постоянно, то система практически мгновенно реагирует на изменение параметров работы мотора и подстраивается под них, обеспечивая оптимальное смесеобразование.

Стоит отметить, что электронный блок управляет не только подачей топлива, в его задачу входит также регулировка угла зажигания для обеспечения оптимальной работы мотора.

Теперь о механической части. Здесь все очень просто: насос, установленный в баке, закачивает в систему бензин, причем под давлением, чтобы обеспечить принудительную подачу. Давление должно быть определенным, поэтому в схему включен регулятор.

По магистралям бензин подается на рампу, которая соединяет между собой все форсунки. Подающийся от ЭБУ электрический импульс приводит к открытию форсунок, а поскольку бензин находится под давлением, то он через открывшийся канал просто впрыскивается.

Почему инжектор лучше карбюратора?

Помнится, еще относительно недавно автомобили с инжекторной системой подачи топлива вызывали недоверие. Пожалуй, единственное логическое объяснение этому – сложность ее конструкции, из-за чего на первых порах возникали проблемы с ремонтом. В отличие от карбюратора, впрыск топлива в инжекторе не нужно регулировать, поскольку это возложено на электронную систему управления. Помимо этого, машина с инжекторным агрегатом потребляет меньше топлива, а мощность ее мотора значительно выше. Плюс ко всему — значительное снижение вредных соединение в выхлопе авто, ввиду лучшего сгорания топливной смеси, которое возможно благодаря ее правильной и дозированной подаче.

Типы инжекторов

1. Система центральной подачи топлива (моновпрыск), представлен одной форсункой, через которую топливная смесь поступает в коллектор, а с него уже распределяется по всем цилиндрам. Самый простой тип, который сегодня уже практически не применяется.

2. Система распределенной топливоподачи (многоточечный впрыск). Здесь уже через отдельные форсунки осуществляется впрыск топлива в цилиндры, то есть количество форсунок соответствует количеству цилиндров.

Многоточечная система впрыска бывает:

— Одновременного типа, когда все форсунки открываются, и впрыск топлива осуществляется в течение одного полного оборота коленвала. Практически не встречается.

— Попарно-параллельного типа, когда топливовпрыск ведется через парные форсунки, цикл работы которых определяется одним вращением коленвала. Также используется редко, однако, может быть встречаться из-за поломки датчика при последовательном типе топливоподачи.

— С последовательным (фазированным) впрыском топлива, в которой за одно вращение коленвала происходит открытие каждой из форсунок для впрыска топлива. Наиболее распространенная и совершенная система топливовпрыска, которая позволяет подать рабочую смесь непосредственной в цилиндр, при этом длительность ее подачи и дозировка рассчитываются максимально точно. Стоит отметить, что рабочее давление системы может возрастать до 200 атм.

Однако есть и ряд своих недостатков, к которым можно отнести наличие множества дорогостоящих элементов, причем некоторые из них, абсолютно неремонтопригодны. Также, в инжекторах с системой последовательного топливовпрыска очень часто закоксовываются клапана впуска, из-за того, что они практически не омываются, следовательно, и не очищаются топливной смесью.

Виды систем впрыска бензиновых двигателей

Впрыск может быть:

центральным (ДВС с карбюраторами, наддроссельный впрыск),
распределённый или коллекторный (осуществляется отдельной форсункой в каждый цилиндр двигателя),
непосредственный (осуществляется напрямую в камеры сгорания, отдельными форсунками), встречается в разных вариациях, характерен для современных автомобилей.

Варианты топливных систем бензиновых двигателей (R R. Bosch)

Решения с карбюраторами

Дольше всего человечество знакомо с подачей топлива посредством карбюратора. И не потому, что такие решения лучшие, а потому что они – первые. И множество лет – единственно доступные. Карбюратор был неотъемлемой частью топливной системы на около сотни лет. Нельзя сказать, что сейчас карбюраторы полностью исчезли из жизни, но на легковой и коммерческий транспорт карбюраторы ставить перестали. Их можно увидеть только на средствах механизации, которые применяются для садовых, строительных работ.
Автопром же перестал выпускать машины с карбюраторной системой еще в 90-е годы прошлого века.

Принцип их действия основан на принципе втягивания топлива в поток воздуха, проходящего через карбюратор. Всё это возможно за счет сужения воздушного канала и разрежения воздуха.

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

Как работает устройство?

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

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

Низкая экономичность, а соответственно, и низкий уровень топливной эффективности.
Проблемы при переменных режимах работы, обусловленные низкими динамическими качествами.
Прямая зависимость от положения двигателя.
Выброс в окружающую среду большого количества вредных веществ (несоответствие нормативам эмиссии газообразных вредных выбросов в атмосферу).

Особенности системы впрыска

Основным преимуществом системы впрыска считают точную дозировку топлива, необходимую для оптимальной работы двигателя в определенный момент и под определенной нагрузкой. Этого позволила добиться только электронная система управления. Старые инжекторные системы имели механическое управление и подавали бензин по средним потребностям мотора. Современный инжектор способен точно вычислить сколько топлива необходимо и в какой момент его нужно подать. Синхронизация системы питания с зажиганием позволяет оперативно менять как угол опережения подачи искры, так и момент подачи бензина, поэтому теоретически, инжекторные системы должны быть эффективнее и экономичнее карбюраторных.

Диагностика инжекторных систем

Действительно, с применением электроники и распределенной системы впрыска моторы стали немного экономичнее, но против физики не попрешь, и без нужного количества бензина камера сгорания просто не выдаст ту энергию, которая необходима. С усложнением систем впрыска стали появляться новые проблемы, особенно на дешевых машинах, поскольку система впрыска очень требовательна к материалам топливной аппаратуры и особенно, к качеству топлива. Это вообще больной вопрос для всех инжекторов. Количество серы в отечественном бензине не укладывается ни в какие нормы, поэтому даже на недорогих системах впрыска очень часто требуется вмешательство механика.

Неисправности системы впрыска проявляются по-разному, но методы диагностики на современных СТО позволяют довольно точно определить нерабочий элемент. Чаще всего, это страдают от топлива насосы и форсунки. Определить неисправность просто, для этого даже не нужно ехать в сервис:

тяжелый пуск;
высокий расход;
провалы в работе на средних оборотах и отсутствие холостых;
сбои в переходных режимах.

Все это свидетельствует о недостаточном количестве бензина в камере сгорания. Насосы, как правило, не ремонтируют, по крайней мере, на официальных сервисах, а форсунки приходится мыть и прочищать.

Принцип действия системы непосредственного впрыска

Система непосредственного впрыска в результате работы обеспечивает несколько видов смесеобразования:

послойное ;
стехиометрическое гомогенное ;
гомогенное.

Многообразие в смесеобразовании определяет высокую эффективность использования топлива (экономия, качество образования смеси, ее полное сгорание, увеличение мощности, уменьшение вредных выбросов) на всех режимах работы двигателя.

Послойное смесеобразование используется при работе двигателя на малых и средних оборотах и нагрузках. Стехиометрическое (другое наименование – легковоспламеняемое) гомогенное (другое наименование – однородное) смесеобразование применяется при высоких оборотах двигателя и больших нагрузках. На бедной гомогенной смеси двигатель работает в промежуточных режимах.

При послойном смесеобразовании дроссельная заслонка почти полностью открыта, впускные заслонки закрыты. Воздух поступает в камеры сгорания с большой скоростью, с образованием воздушного вихря. Впрыск топлива производится в зону свечи зажигания в конце такта сжатия. За непродолжительное время до воспламенения в районе свечи зажигания образуется топливно-воздушная смесь с коэффициентом избытка воздуха от 1,5 до 3. При воспламенении смеси вокруг нее остается достаточно много чистого воздуха, выступающего в роли теплоизолятора.

Рабочий процесс поддерживается движением воздуха в цилиндрах. В зависимости от нагрузочного и скоростного режимов регулируется интенсивность движения воздуха, при этом, обеспечивается создание гомогенной или послойной смеси.

Гомогенное стехиометрическое смесеобразование происходит при открытых впускных заслонках, дроссельная заслонка при этом открывается в соответствии с положением педали газа. Впрыск топлива производится на такте впуска, что способствует образованию однородной смеси. Коэффициент избытка воздуха составляет 1. Смесь воспламеняется и эффективно сгорает во всем объеме камеры сгорания.

Бедная гомогенная смесь образуется при максимально открытой дроссельной заслонке и закрытыми впускными заслонками. При этом создается интенсивное движение воздуха в цилиндрах. Впрыск топлива производится на такте впуска. Коэффициент избытка воздуха поддерживается системой управления двигателем на уровне 1,5. При необходимости в состав смеси добавляются отработавшие газы из выпускной системы, содержание которых может доходить до 25%.

Промывка инжекторной системы

Есть несколько способов очистки инжекторной системы. Если двигатель находится еще не в критическом состоянии, тогда может помочь промывка при помощи топливных присадок. Они растворяют отложения в насосе, топливопроводе, а главное, в форсунках, и в некоторой степени чистят систему от грязи и шлаков. не всегда это удается и не всегда это безопасно для двигателя, поэтому наиболее эффективным способом прочистки форсунок считают ультразвуковые ванны. Это не механический способ очистки и процесс проходит довольно эффективно.

Инжекторная система подачи топлива продолжает совершенствоваться, полностью вытесняя карбюраторы. Системы вполне работоспособны, только для того, чтобы избежать лишних проблем с очисткой и регулировками, стоит следить за качеством топлива ровно настолько, насколько это позволяют наши нефтеперерабатывающие комбинаты. Чистого всем бензина, и удачи в дороге!

Обратная связь с датчиками

Одним из основных датчиков, на показаниях которого ЭБУ регулирует время открытия форсунок, является лямбда-зонд, установленный в выпускной системе. Этот датчик определяет остаточное (не сгоревшее) количество воздуха в газах.

Благодаря этому датчику обеспечивается так называемая «обратная связь». Суть ее заключается вот в чем: ЭБУ провел все расчеты и подал импульс на форсунки. Топливо поступило, смешалось с воздухом и сгорело. Образовавшиеся выхлопные газы с не сгоревшими частицами смеси выводится из цилиндров по системе отвода выхлопных газов, в которую установлен лямбда-зонд. На основе его показаний ЭБУ определяет, правильно ли были проведены все расчеты и при надобности вносит корректировки для получения оптимального состава. То есть, на основе уже проведенного этапа подачи и сгорания топлива микроконтроллер делает расчеты для следующего.

Стоит отметить, что в процессе работы силовой установки существуют определенные режимы, при которых показания кислородного датчика будут некорректными, что может нарушить работу мотора или требуется смесь с определенным составом. При таких режимах ЭБУ игнорирует информацию с лямбда-зонда, а сигналы на подачу бензина он отправляет, исходя из заложенной в карты информации.

На разных режимах обратная связь работает так:

Запуск мотора. Чтобы двигатель смог завестись, нужна обогащенная горючая смесь с увеличенным процентным содержанием топлива. И электронный блок это обеспечивает, причем для этого он использует заданные данные, и информацию от кислородного датчика он не использует;
Прогрев. Чтобы инжекторный двигатель быстрее набрал рабочую температуру ЭБУ устанавливает повышенные обороты мотора. При этом он постоянно контролирует его температуру, и по мере прогрева корректирует состав горючей смеси, постепенно ее обедняя до тех пор, пока состав ее не станет оптимальным. В этом режиме электронный блок продолжает использовать заданные в картах данные, все еще не используя показания лямбда-зонда;
Холостой ход. При этом режиме двигатель уже полностью прогрет, а температура выхлопных газов – высокая, поэтому условия для корректной работы лямбда-зонда соблюдаются. ЭБУ уже начинает использовать показания кислородного датчика, что позволяет установить стехиометрический состав смеси. При таком составе обеспечивается наибольший выход мощности силовой установки;
Движение с плавным изменением оборотов мотора. Для достижения экономичного расхода топлива при максимальном выходе мощности, нужна смесь со стехиометрическим составом, поэтому при таком режиме ЭБУ регулирует подачу бензина на основе показания лямбда-зонда;
Резкое увеличение оборотов. Чтобы инжекторный двигатель нормально отреагировал на такое действие, нужна несколько обогащенная смесь. Чтобы ее обеспечить, ЭБУ использует данные карт, а не показания лямбда-зонда;
Торможение мотором. Поскольку этот режим не требует выхода мощности от мотора, то достаточно, чтобы смесь просто не давала остановиться силовой установке, а для этого подойдет и обедненная смесь. Для ее проявления показаний лямбда-зонда не нужно, поэтому ЭБУ их не использует.

Как видно, лямбда-зонд хоть и очень важен для работы системы, но информация с него используется далеко не всегда.

Система датчиков инжекторных двигателей

Без этих компонентов работа системы впрыска топлива невозможна. Именно датчики сообщают блоку управления всю информацию, которая необходима для работы исполнительных устройств в нормальном режиме. Неисправности системы питания инжекторного двигателя по большей части вызывают именно датчики, так как они могут неверно производить замеры.

Датчик расхода воздуха устанавливается после воздушного фильтра, так как в конструкции имеется дорогостоящая платиновая нить, которая при попадании мелких посторонних частиц может засоряться, отчего показания окажутся неверными. Датчик считает, какое количество воздуха проходит через него. Понятно, что взвесить воздух не представляется возможным, да и объем его измерить проблематично. Суть работы заключается в том, что внутри пластиковой трубки находится платиновая нить. Она нагревается до рабочей температуры (более 600º, именно это значение закладывается в ЭБУ). Поток воздуха охлаждает нить, блок управления фиксирует температуру и, исходя из этого, вычисляет количество воздуха.
Датчик абсолютного давления необходим для более точного снятия показаний о количестве потребляемого двигателем воздуха. Состоит из 2 камер, одна из которых герметична и внутри у неё вакуум. Вторая камера соединена с впускным коллектором. В последнем при впуске разрежение. Между камерами устанавливается диафрагма с пьезоэлементом, который вырабатывает небольшое напряжение во время изменения давления. Это значение напряжения поступает на вход блока управления.
Датчик положения коленвала располагается рядом со шкивом генератора. Если присмотреться, то можно увидеть, что на шкиве есть зубья, причём они расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. Суммарное число зубьев — 60, оси соседних расположены на расстоянии 6º. Но если присмотреться ещё внимательнее, то можно увидеть, что 2-х не хватает. Этот промежуток необходим, чтобы датчик фиксировал положение коленвала максимально точно. Датчик вырабатывает напряжение, которое тем больше, чем выше частота вращения.
Датчик фаз (распредвала) работает на эффекте Холла. В конструкции есть диск с вырезанным сегментом и катушка. При вращении диска вырабатывается напряжение. Но в момент, когда прорезь находится над чувствительным элементом, напряжение снижается до 0. В этот момент первый цилиндр находится в ВМТ на такте сжатия. Благодаря датчику фаз точно подаётся искра на свечу и открывается своевременно форсунка.
Датчик детонации расположен на блоке ДВС между 2 и 3 цилиндрами (чётко посередине). Работает на пьезоэффекте — при наличии вибрации происходит генерирование напряжения. Чем сильнее вибрация, тем выше уровень сигнала. Блок управления при помощи датчика изменяет угол опережения зажигания.
Датчик дроссельной заслонки представляет собой переменный резистор, на который подаётся напряжение 5 В. В зависимости от того, в каком положении находится заслонка, напряжение уменьшается. Иногда случаются поломки — в начальном положении показания датчика прыгают. Стирается резистивный слой, ремонт невозможен, эффективнее установить новый.
Датчик температуры ОЖ, от него зависит качество воспламенения топливовоздушной смеси. С его помощью не только происходит коррекция угла опережения зажигания, но и включение электровентилятора.
Лямбда-зонд расположен в системе выпуска отработанных газов. В современных системах, которые удовлетворяют последним экологическим стандартам, можно встретить 2 датчика кислорода. Лямбда-зонд отслеживает количество кислорода в выхлопных газах. У него есть внешняя часть и внутренняя. За счёт напыления из драгметалла можно оценить количество кислорода в выхлопных газах. Внешняя часть датчика «дышит» чистым воздухом. Показания передаются на блок управления и сравниваются. Эффективные замеры возможны только при достижении высоких температур (свыше 400º), поэтому часто устанавливают подогреватель, чтобы даже в момент начала работы двигателя не наблюдалось перебоев.

Исполнительные механизмы инжекторных систем

По названию видно, что эти устройства выполняют то, что им скажет блок управления. Все сигналы от датчиков анализируются, сравниваются с топливной картой (огромной схемой работы при тех или иных условиях), после чего подаётся команда на исполнительный механизм. Следующие исполнительные механизмы входят в состав инжекторной системы:

Электрический бензонасос, установленный в баке. Он нагнетает в рампу бензин под давлением около 3,5 Мпа. Вот какое давление в топливной системе должно быть, при нем распыление смеси окажется наиболее качественным. При повышении оборотов коленвала увеличивается расход бензина, нужно его больше нагнетать в рампу, чтобы удерживать давление на уровне. В нижней части насосов устанавливается фильтр, который нужно менять хотя бы раз в 30000 км пробега.
Электромагнитные форсунки устанавливаются в рампе и предназначены для подачи топливовоздушной смеси в камеры сгорания. Чем дольше открыт клапан форсунки, тем больше смеси поступит в камеру сгорания — именно такой принцип дозирования лежит в основе.
Дроссельный механизм приводится в движение педалью из салона. Но в последние годы набирает популярность электронная педаль газа. Это означает, что вместо тросика используется потенциометр на педали и небольшой электродвигатель на дроссельной заслонке.
Регулятор холостого хода предназначен для контроля количества воздуха, поступающего в топливную рампу при полностью закрытой дроссельной заслонке. На карбюраторных моторах аналогичную функцию выполняет «подсос». Несмотря на то, что топливная система отличается, суть работы остаётся той же — подача смеси и её сгорание.
Модуль зажигания — короб, в котором находится 4 высоковольтные катушки. Хорошая конструкция, но крайне ненадёжная — высоковольтные провода имеют свойство портиться. Намного эффективнее окажется использование для каждой свечи отдельной катушки, выполненной в виде наконечника.

Работа двигателя с инжекторной системой впрыска

А теперь можно рассмотреть и принцип работы системы питания инжекторного двигателя. При включении зажигания происходит переход в рабочий режим всех механизмов и устройств. Первым делом насос нагнетает бензин в рампу до минимального давления, которого хватит для запуска.

А дальше все ждут, когда провернётся коленвал, и с его датчика пойдёт сигнал на блок управления о положении поршней в цилиндрах. Одновременно с этим датчик фаз выдаёт сигнал о том, какой такт совершается. После анализа данных блок управления даёт команду на форсунки (в зависимости от того, в каком цилиндре происходит впуск).

При вращении коленвала постоянно снимаются данные с датчиков и, исходя из них, происходит открывание нужных электромагнитных форсунок на определённый промежуток времени. Смесь воспламеняется, отработанные газы выходят через выпускной коллектор. По тому, какое содержание кислорода в них, можно судить о качестве сгорания топлива.

Если содержание кислорода большое, то смесь сгорает не до конца. Блок управления производит корректировку угла опережения зажигания, чтобы добиться наилучших показаний.

Но вот во время прогрева некоторые датчики не влияют на работу системы управления. Это датчики расхода воздуха, детонации и абсолютного давления. При достижении рабочей температуры включаются они в работу. Причина — во время прогрева невозможно соблюсти все условия, в частности, соотношение бензина и воздуха. Уровень СО в выхлопных газах тоже будет зашкаливать, поэтому контроль всех этих параметров не следует производить.

Устройство автомобиля: инжектор

Споры о преимуществах инжекторного двигателя над карбюраторным, давно не актуальны – инжекторные системы воцарились на рынке, а новый автомобиль с карбюратором теперь попросту не найти. И все же не лишним будет разобраться, что же такое «инжектор», и чем обеспечено его тотальное господство на рынке легкового автотранспорта?

История инжектора

Впервые о замене карбюратора принципиально новой системой задумались ещё в самом начале 20-го века авиационные инженеры. Перепробовав все известные типы карбюраторов, они уже к сороковым годам прошлого века пришли с готовой к серийному производству системой инжектора, под давлением подающей топливо в камеру сгорания независимо от гравитации (что важно для самолётов) и точно в требуемом количестве (что позволяет получать меньший расход топлива, большую мощность и снижение уровня вибраций).

К концу второй мировой войны инжекторный двигатель с механическим впрыском можно было встретить на истребителях и бомбардировщиках Германии, Японии, Великобритании, СССР и США.

Кстати, тогда же появилась и столь знакомая многим современным автолюбителям процедура, как промывка инжектора — легендарный японский истребитель А6М «Зеро» требовал чистки форсунок после каждого вылета.

Затем автопроизводители оценили возможности применения впрыска для увеличения мощности двигателя при сохранении его экономичности: в 1940 году итальянцы из Alfa Romeo на своём купе 6C тестируют экспериментальную систему электронного впрыска, а Mercedes-Benz в 1954 году запускает в серию своё легендарное купе 300SL «Крыло Чайки», где была установлена механическая система прямого впрыска топлива.

Впрочем, никто из них не был пионером в создании «инжектора» – те или иные технические решения, примененные в этих автомобилях, отрабатывались на множестве экспериментальных конструкций, начиная с французских двигателей Леона Левассера с механическим впрыском образца 1902 года.

В России же системами инжекторного впрыска на автомобильной технике занимались и в Центральном научно-исследовательском автомобильном и автомоторном институте «НАМИ» и на Горьковском автомобильном заводе. Впрочем, некоторое отставание в области электронных компонентов не позволило удачно развернуть производство электронных систем впрыска в шестидесятых годах. Механический же впрыск в СССР, к сожалению, массово не вышел за рамки авиационных и дизельных двигателей.

Схема работы инжектора

Схема инжектора и закономерности его работы, пожалуй, даже проще для понимания, чем принципы работы карбюратора. Если карбюратор – это изящное техническое воплощение целого ряда физических законов в металле, то даже самая современная система инжектора таит в себе всего-лишь насос, подающий топливо сначала в находящуюся под небольшим давлением систему топливных каналов (топливную рампу), а потом (через электрический клапан) в сопло форсунки. Сопло, в свою очередь, распыляет топливо, которое смешивается с воздухом внутри впускного коллектора и через впускной клапан попадает в цилиндр уже в виде топливо-воздушной смеси. Собственно, терминами «инжектор» и «форсунка» сейчас чаще всего обозначают устройство, совмещающее в одном корпусе сопло-распылитель и электрический клапан.

Для понимания принципов работы инжекторного двигателя можно представить себе обычный цикл работы цилиндра четырёхтактного двигателя. При установке на нём карбюратора можно вполне налить топлива в сам карбюратор и отключить его от топливной системы вовсе – двигатель сможет завестись сам, так как топливно-воздушная смесь формируется в карбюраторе под действием втягивающего потока воздуха, который «засасывает» с собой смесь, и она уже готовой попадает во впускной коллектор. Не нужно ни давления, ни особого управления – схема проста и характеризуется тем, что топливная смесь формируется ещё до попадания к впуску в цилиндр.

В схеме с применением инжекторных форсунок смесь «готовится» непосредственно во впускном коллекторе (а в случае прямого впрыска – вообще в самой камере сгорания). В точно заданный системой управления момент открывается электроклапан, разделяющий топливную систему и впускной коллектор. Под давлением, созданным бензонасосом, инжектор распыляет топливную смесь в количестве, строго необходимом для поддержания близкого к стехиометрическому (читай-оптимальному) составу смеси. При этом воздух в коллектор на большей части нетурбированных автомобилей попадает под воздействием разряжения, созданного цилиндром – что позволяет, зная текущую его температуру, точно понимать, сколько топлива можно сжечь, имея данный объем воздуха.

Минус схемы инжектора в том, что смесь получается не настолько гомогенной (однородной и хорошо перемешанной), как на дорогих спортивных карбюраторах, а система управления форсунками требует точной настройки для оптимальной синхронизации работы топливных форсунок, впускных клапанов и цилиндров. Но плюсов системы всё же оказывается больше:

растёт экономичность и одновременно мощность за счёт точной дозировки топлива в зависимости от текущей потребности и ситуации.
равномернее распределяется топливо и между цилиндрами (мы не берем сейчас многокарбюраторные системы и ранние инжекторы с одной форсункой на несколько цилиндров),
автоматизируются процессы настройки двигателя в зависимости от условий эксплуатации,
понижается уровень вредных выбросов в атмосферу,
расширяются возможности для тюнинга двигателя
облегчается диагностика двигателя (с учетом использования электронных технических средств)
сборка и настройка инжекторных двигателей в производстве обходится дешевле, чем сборка и настройка карбюраторных систем

С точки зрения водителя, автомобиль с инжекторной системой впрыска, как правило, быстрее реагирует на изменение положения педали газа, легче заводится в условиях, отличных от идеальных, потребляет меньше топлива и обладает более высокой мощностью по сравнению с аналогичным двигателем с карбюраторной системой питания.

Кстати, возможность выбирать – карбюратор или инжектор, когда-то была: на раннем этапе развития систем впрыска применялся в основном центральный (моно, одноточечный, Single-Point injection, SPi) впрыск, форсунка легко ставилась на место карбюратора как опция и работала одновременно на все цилиндры двигателя. Система была проста, надёжна и предполагала расположение форсунки вне зоны высоких температур.

При такой схеме не требовалось сложной электроники или механики для синхронизации работы форсунок на нескольких цилиндрах, но за это приходилось платить отсутствием той универсальности, которую дают более современные системы с распределенным, или многоточечным (Multi-Point Injection, MPi), впрыском.

В итоге именно распределенный впрыск получил наибольшее распространение и сейчас эволюционировал во множество подвидов, как то непосредственный впрыск в камеру сгорания (Direct Fuel injection, DFI) и несколько подвидов обычного распределенного впрыска в зависимости от времени открытия форсунок:

при параллельном, или одновременном, впрыске (SMPI) все форсунки в двигателе срабатывают одновременно и независимо от тактов цилиндров, дважды за цикл впрыскивая топливо во впуск соответствующего цилиндра. При данном способе впрыска, часто встречавшемся на автомобилях 90-х годов, форсунки нужны в основном для более точной – по сравнению с центральным впрыском — дозировки топлива. Тем не менее, время между впрыском и попаданием топлива в цилиндр для разных цилиндров оказывается разным (пусть мы и говорим о миллисекундах), что сказывается на неравномерности смеси от цилиндра к цилиндру.
при попарно-параллельном – форсунки делятся на группы, срабатывающие в разное время. Таким образом, точка срабатывания форсунки приближается к оптимальному времени впрыска топлива для подготовки смеси – что позволяет сократить разницу в качестве смеси в цилиндрах. За цикл работы двигателя топливо впрыскивается дважды, как и при одновременном впрыске – более того, на время пуска двигатель с попарно-параллельной схемой впрыска переходит в режим одновременного впрыска.
при фазированном впрыске или (CIFI) – каждая форсунка управляется независимо от остальных и открывается точно перед тактом впуска. Именно эта система в данный момент является наиболее распространенной, так как позволяет обеспечить точное управление каждой форсункой и использовать оптимальное для каждого цилиндра время впрыска.

Отдельно следует отметить, что система инжекторного впрыска сама по себе универсальна и используется не только для бензиновых автомобилей. Механический впрыск на дизельных двигателях появился едва ли не раньше, чем на бензиновых – с двадцатых годов двадцатого века и поныне только на модельных дизелях и некоторых тракторных моторах используется схема, отличная от инжекторного впрыска.

Например, для дизельных силовых агрегатов крайне распространена прогрессивная система прямого впрыска Common Rail (она же известна как TDI, VCDi, CDI, TCDi, i-DTEC, CRDi – в зависимости от производителя), фактически превращающая топливную рампу в замкнутый аккумулятор для хранения топлива под более высоким, по сравнению с другими системами впрыска, давлением. В результате форсунки подают топливо с ещё большим давлением, что положительно сказывается, в частности, на расходе топлива. Но между прочим, впервые эта «современная» система была применена на британских двигателях для подводных лодок Vickers в 1916 году и в дальнейшем развивалась в основном по пути повышения давления в топливном аккумуляторе.

Система управления инжектора

Системы, координирующие действия каждой отдельной форсунки- инжектора двигателя, бывают как механическими, так и электронными. Собственно, первые массовые системы впрыска на легковых автомобилях появились в пятидесятых годах двадцатого века и довольно долгое время были исключительно механическими (как, например, целое семейство систем Bosch D-Jetronic).

Но по-настоящему эпоха инжекторного впрыска началась только с распространением микроконтроллеров — стоимость их разработки, производства и настройки гораздо ниже в сравнении с аналогичными процессами для механических систем с теми же функциональными возможностями.

Сегодня система управления инжекторным двигателем далеко ушла от алгоритмов работы первых механических систем. Соблазн относительно недорого использовать возможность оперативного изменения дозировки и времени подачи топлива на каждый отдельный инжектор двигателя (форсунку – ведь именно так переводится слово «инжектор») сделал своё – микроконтроллер сейчас собирает данные со множества дополнительных датчиков (от температурных и ДМРВ(Датчик Массового Расхода Воздуха) до датчиков включения кондиционера и отслеживания неровностей дороги). В зависимости от результата анализа этих данных контроллер выдаёт указания целому ряду устройств помимо, собственно, связки «бензонасос-инжектор» — системе зажигания, регулятору холостого хода, системе охлаждения и тому же кондиционеру.

Промывка инжектора

Есть целый ряд проблем, характерных именно для инжекторных двигателей. Это могут быть проблемы, общие для всех типов двигателей, а могут появляться и проблемы с электронными датчиками, вышедшими из строя по разным причинам.
Но главная проблема даже самого надежного инжекторного двигателя в России — сбои из-за засорения системы топливоподачи.

Троение, не связанное с состоянием свечей зажигания, катушек и высоковольтных проводов, трудности запуска зимой, заметное ухудшение приемистости двигателя, разница в нагаре на свечах зажигания из разных цилиндров, повышенный расход топлива и неполное сгорание смеси – всё это действительно может указывать в том числе и на закоксовывание форсунок.

Большая часть операций с системой впрыска инжекторного двигателя, с точки зрения многих официальных производителей, сводится к замене неразборных форсунок новыми, но существуют и методики чистки, охотно предлагаемые различными автосервисами.

Их условно можно разделить на два типа – промывку инжектора и ультразвуковую чистку форсунок. И та, и другая операция выполняется как со снятием топливных форсунок, так и прямо на двигателе.

У каждого способа свои нюансы, но следует помнить, что при промывке форсунок жидкостью без снятия их с двигателя после завершения процедуры рекомендуется заменить свечи и масло (и соответствующий фильтр) в двигателе, предварительно промыв его — что делает операцию весьма накладной. Кроме того, следует учитывать, что ввиду наличия в форсунках сеточки-уловителя, промывка некоторых форсунок может быть возможна только в направлении, обратном обычному распылению.

При снятии форсунок с двигателя замене подлежат уплотнительные резиновые прокладки этих форсунок. При этом для самой чистки потребуется специальный промывочный стенд либо самодельные приспособления, которые заставят форсунку открыть клапан для промывки.

В любом случае есть серьёзный риск повреждения двигателя в результате неверных действий. А в случае обслуживания дизельных двигателей следует учитывать еще и возможность наличия в системе серьёзного остаточного давления.

И все же нельзя сказать, что диагностика и обслуживание инжекторного двигателя существенно сложнее диагностики и обслуживания карбюраторного.

Конечно, для обслуживания карбюраторного двигателя не нужен сканер ошибок или бортовой компьютер. В нем не присутствует того количества датчиков и подсистем, которое мы встречаем в системе управления инжекторным двигателем.

С другой стороны – при наличии нужного оборудования компьютер инжекторного двигателя тут же объясняет, где искать неисправность – и для этого не надо вызывать опытного специалиста-диагноста, а достаточно подключить бортовой компьютер или OBD-сканер.

На ряд же неисправностей, не улавливаемых сканером, существует управа в виде внимательного отношения к собственному авто – изменение поведения автомобиля на дороге, смена звучания двигателя, сбои в работе отдельных систем или внезапно проснувшийся аппетит – всё это указывает на возникшие проблемы и необходимость диагностики. А еще, самый страшный враг «инжектора» — некачественное топливо. Так что внимательно стоит отнестись и к выбору заправочной станции.

Автор: Дмитрий Лонь, корреспондент MotorPage.ru
Издание: MotorPage.Ru

Принцип работы инжекторного двигателя, что такое инжекторный двигатель

Что такое инжекторный двигатель? Это разновидность двигателя с инжекторной системой подачи топлива. Данный вид двигателя обеспечивает экономичный расход топлива и уменьшение выбросов продуктов его сгорания в атмосферный воздух.

Основное его отличие от других типов состоит в особенностях работы системы подачи топлива. А именно, впрыскивание топлива осуществляется принудительно при помощи специального элемента для его дозирования (форсунки) в цилиндр или систему трубок и заслонок (впускной коллектор).

Инжекторные двигатели начали устанавливать с 1930х годов, но популярность они смогли завоевать только в конце 90хх годов.

Рис.№ 1. Современный инжекторный двигатель.

Типы инжекторных систем

Различают несколько типов данных систем в зависимости от способа подачи топлива, а именно:

Инжекторная система с центральной подачей топлива. Одна форсунка поставляет смесь топлива и воздуха в коллектор¸ после чего происходит её распределение по всем цилиндрам;

С многоточечной подачей. В этом варианте на каждый цилиндр имеется своя форсунка. Этот тип наиболее распространен. Чаще подача смеси осуществляется напрямую по цилиндру с последовательным топливовспрыском.

Выделяют также двух- и четырехтактные системы.

Такт – это все процессы, которые происходят в цилиндре за время одного ходя поршня.

Принцип работы инжекторного двигателя основан на сборе и оценке информации о состоянии двигателя и его работы с помощью специальных датчиков:

Датчик оборотов. Производит передачу сигнала о скорости, на основании этих данных блок управления рассчитывает необходимый расход топлива;

Датчик массового расхода воздуха. Измеряет силу воздушного потока;

Температуры антифриза. Проводит замеры температурного режима системы охлаждения и активирует работу вентилятора при необходимости;

Дроссельной заслонки. Осуществляет контроль положения заслонки дросселя и регулирует распределение топлива, которое попадает в камеру сгорания;

Кислорода в выхлопных газах. Фиксирует концентрацию кислорода в выхлопных газах. А также обеспечивает необходимую концентрацию газов и топлива в камере сгорания;

Детонации. Определяет силу взрыва в камере сгорания;

Положения распределительного вала. Участвует в согласовании подачи топлива и работы двигателя;

Температуры воздуха. Определяет температуру, которая поступает в двигатель. Контролёр инжектора (его «мозги») в результате обработки полученной информации, собранной от всех перечисленных приборов и устройств, регулирует работу следующих систем:

Форсунок. Это электромагнитный клапан, который осуществляет распыление топлива за счёт давления;

Электронасоса подачи топлива. Он контролирует давление в системе;

Модуля зажигания. Соответствует количеству свечей зажигания. Управляет их работой;

Регулятор холостого хода. Корректирует подачу воздуха в обход дроссельной заслонки на нейтральной передаче;

Вентилятор, охлаждающий мотор.

Рис. №2. Форсунки — основной элемент инжекторного двигателя, отвечающий за распыление топлива (жидкости или газа).

Как работает инжектор

Каждый двигатель оснащен поршнями и цилиндрами. В них происходит преобразование тепловой энергии в механическую.

Рис. №3. Схема работы инжекторного двигателя и его устройство.

Для осуществления этого процесса в инжекторном двигателе существует несколько этапов:

1 этап – такт впуска. Поршень в начале этого этапа находится в верхней мертвой точке. С началом работы двигателя стартер проворачивает посредством маховиков коленчатый вал. Датчик коленвала посылает блоку управления инжектора информацию о положении конкретного цилиндра. Датчик фаз анализирует такты. Блок управления получив данную информацию, открывает в нужном цилиндре форсунку на строго определенное время.

А вы знаете, что у некоторых двигателей имеется несколько клапанов впуска? Они увеличивают мощность двигателя, а соответственно и скоростные характеристики автомобиля;

2 этап – сжатие топливовоздушной смеси. Когда поршень достигает нижней мертвой точки, он начинает снова подниматься. Что приводит к сжатию смеси топлива и газов до размеров камеры сгорания. Клапаны в этот момент закрыты;

|Инжектор и его принцип работы|

3 — этап рабочего хода. На этом этапе происходит поджигание свечой зажигания сжатой смеси воздуха и топлива. Что провоцирует взрыв, посредством увеличения давления на дне поршня. Это приводит к тому, что поршень опускается вниз до уровня нижней мертвой точки.

Клапаны впуска и выпуска закрыты для того, чтобы сила давления на поршень была достаточной для проворачивания коленчатого вала.

После взрыва блок управления регулирует момент зажигания для последующего цилиндра. А так же нормирует газовый состав топливовоздушной смеси. Это позволяет предельно эффективно использовать топливо и его сгорание;

4 этап – такт выпуска. Предыдущий этап приводит к открытию выпускного клапана. Поршень начинает двигаться вверх, выбрасывая газы, образовавшиеся в результате взрыва и сгорания.

Важно! Прогрев двигателя не оказывает влияния на показания датчика массового расхода воздуха и датчика взрыва, так как блок управления работает по специальным запрограммированным таблицам.

Чем отличается инжекторный двигатель от карбюраторного

Рис. №4. Инжекторный и карбюраторный двигателя.

В работе и устройстве инжектора и карбюратора можно выделить следующие отличия:

В инжекторном двигателе подача смеси газов и топлива осуществляется в специальную камеру, в карбюраторном двигателе образование топливовоздушной смеси происходит в самом карбюраторе;

Смесь в инжекторном двигателе подается форсунками в цилиндры и в впускной коллектор принудительно. В карбюраторе этот процесс происходит само по себе;

В инжекторном двигателе форсунки подают строго дозированное количество топлива;

Инжекторная система обеспечивает мощность двигателя на 15% больше, чем карбюратор;

Инжектор более экономичен и экологически безопасен, чем карбюратор.

|Принцип работы системы питания инжекторного двигателя|

Применение инжекторных двигателей

Изначально инжекторные двигатели устанавливали в авиации. Особую популярность получили во времена Второй Мировой войны. Авиамоторы тогда создавали именно с этой системой.

Затем инжекторы стали устанавливать в автомобили. В процессе ввода в широкие круги, инжекторы стали вытеснять карбюраторные варианты двигателей. И с 2005 года автомобильные двигателя оснащены именно инжекторной системой подачи топлива.

Достоинства и недостатки инжекторного двигателя

К его плюсам можно отнести:

Экономичное потребление топлива;

Большая динамика двигателя;

Отсутствуют проблемы с запуском двигателя в холодное время года;

Более надежный в эксплуатации, чем карбюраторный вариант;

Нет необходимости ручного регулирования режимов его работы.

К недостаткам относят:

Дороговизна запчастей;

Сложная диагностика неисправностей;

Некоторые детали не подлежат ремонту;

Дорогие обслуживание и регулировка работы инжектора, ремонт требуется проводить в автомастерских;

Чувствительны к топливу плохого качества.

Заключение

Не смотря на перечисленные недостатки, инжекторные двигатели представляют собой современный вариант топливной системы, обеспечивающий большую мощность и экономичное расходование топлива. А также более безопасную комплектацию двигателей в плане влияния на экологию.

|Что такое система инжектора. Принцип работы, особенности, строение и устройство|

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 4 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Принцип работы топливной системы двигателя инжектор

Принцип работы топливной системы двигателя

ТСД или система питания мотора предопределена для пуска, очистки и хранения горючего. Именно ТСД в ответе за выработку топливной смеси, её подачу в цилиндры и регулирование на разных оборотах. В бензиновых ТСД в качества топлива выступает бензин, в дизельных – солярка.

ТСД бензинового агрегата

Сегодня большая часть автомобилей оснащены инжекторными системами. Однако встречаются ещё и карбюраторные автомобили. Рассмотрим, как оснащены ТСД обеих систем подробнее.

ТСД на карбюраторе имеет свою уникальную принципиальную схему. Составляющими элементами в ней выступают топливный резервуар, насос, коммуникации, фильтры. Одной из особенностей карбюраторной системы можно назвать то, что здесь используется воздушный фильтр.

Топливный резервуар способен вмещать от 40 до 80 литров горючего (это в среднем). Устанавливается в большинстве случаев сзади автомобиля, наполняется жидкостью через горловину. Залитый в резервуар бензин обязан проходить фильтрацию. С этой целью устанавливается сетчатый фильтр, задерживающий крупные частички мусора. Кроме того, в баке предусмотрен ДУТ – датчик уровня бензина. Его данные отображаются на приборной панели автомобиля.

Топливный насос

Насос – важное звено, как в карбюраторных, так и в инжекторных ТСД. Только в первом случае он, как правило, устанавливается не внутри резервуара, а снаружи. Именно насос поддерживает нужное рабочее давление в системе, оснащается фильтрами и т.д. На инжекторных системах устанавливается электронный насос, на карбюраторных – механический.

На инжекторных ТСД принято ставить не один, а два фильтра. Один встраивается непосредственно внутрь топливного насоса. Это сетка, задерживающая крупные частички мусора. Другой фильтр называется тонким, его ставят на участке топливных коммуникаций, как правило, под порогом или под капотом.

Нынешние фильтры оснащены также специальным клапаном. Он регулирует давление в системе, путём слива остаточного бензина по обратному каналу назад в резервуар.

Топливные коммуникации состоят из шлангов и трубок. Они должны быть невосприимчивы к бензину, иначе он их просто проест. Топливо постоянно циркулирует по этим трубкам, создаётся постоянное давление.

Воздушный фильтр

Как и говорилось выше, одним из значимых звеньев карбюраторной ТСД является воздушный фильтр. Он предназначен для очистки воздуха, поступающего в карбюратор. Если в воздухе будет много пыли, то мелкие частички осядут на смазанных маслом деталях, и это приведёт к быстрому износу. Принято делить воздушные фильтры на сухие и масляные. Последние отличаются тем, что оснащаются помимо корпуса с фильтром масляной ванной и воздухозаборником. Сухой воздушный фильтр – просто картоновый корпус и воздухозаборник.

Карбюратор – сложное устройство, прибор. Здесь происходит приготовление горючей смеси ТВС. Оно передаётся дальше в цилиндры двигателя. Инжекторные ТСД карбюраторов не имеют, топливо распыляется форсунками в проходящий поток воздуха.

Таким образом, питание ТСД выглядит на карбюраторном двигателе так.

Схема питания карбюраторного ДВС

Бензин в конкретном случае, качаемый насосом, поступает в карбюратор через фильтры. Топливо подаётся из резервуара.

Инжекторная ТСД вместо карбюратора оснащена форсунками. Здесь много различных датчиков, а управление ими выполняет БУ. Однозначно в инжекторной системе питания изменён процесс получения ТВС. Изначально сам насос уже подаёт горючее под сильным давлением. Затем через рейку, на которой установлены форсунки, жидкость подаётся в определённый цилиндр двигателя.

Роль БУ определять, сколько жидкости надо подавать в тот или иной цилиндр. На показатели влияет много чего: объём воздуха, жар двигателя, амплитуда вращения КВШ вала и многое другое. Датчики выдают информацию обо всём этом блоку управления, который считывает информацию и делает соответствующие выводы. Таким образом, осуществляется автоматический контроль подачи горючего.

Принцип работы инжекторного двигателя

На сегодняшний день инжекторные системы по сравнению с карбюраторными имеют много преимуществ. Это и снижение токсичности выхлопа, и уменьшение расхода топлива, и повышение мощности двигателя, и многое другое.

Примечательно, что система питания двигателя по-разному реагирует на те или иные режимы езды.

Богатая ТВС создаётся при заводе мотора «на холодную». И это понятно, ведь требуется такой состав, в котором бензина больше, чем воздуха. Однако в таком режиме движение запрещено, так как это вызывает увеличение расхода топлива и быстрый износ элементов двигателя. Поэтому, особенно на карбюраторных автомобилях рекомендуется сначала прогревать мотор несколько минут, а уже потом стартовать с места.
В режиме ХХ ТВС уже обеднённая. Образуется при движении с горки на спуск или при работе мотора в сильно прогретом состоянии.
Меняется состав смеси и при движении с частичными нагрузками, при ускорении.

ТСД дизельного агрегата

Дизельные моторы для некоторых людей ассоциируются с повышенным шумом, большим количеством вибраций и высокой детонацией. На самом деле, это устаревшая информация. Современные дизельные агрегаты, благодаря использованию новейших самоуправляемых СУ и технологичным корректировкам, работают почти также тихо, как и бензиновые моторы.

Система питания Коммон Рейл

Система питания – одно из важнейших звеньев. Она сформировалась вместе с остальными частями автомобильной системы. Чего только стоит система Коммон Рейл, покорившая миллионы фанатов по всему миру.

Дизельный мотор, как и бензиновый, является двигателем внутреннего сгорания. По конструкции он мало отличается он него, ведь основу агрегатов составляют цилиндры, поршни и другие части. Но в дизельных ДВС степень сжатия и давление намного выше. Из-за этого дизельный силовой агрегат значительно тяжелее бензинового. Это делается для того чтобы мотор лучше противостоял высоким нагрузкам.

Главное отличие дизельного агрегата – в способе формирования ТВС, воспламенении и сгорании. Если в бензиновом двигателе ТВС формируется в системе впуска, и её воспламенение осуществляется от свечи зажигания, в дизельном агрегате всё по-другому.

В первую очередь воздух и солярка поступают в цилиндры ДВС порознь. Первым идёт воздух, который накаляется и сжимается до высоких отметок. Затем поступает солярка, тоже под большим давлением, чтобы воспламенение проходило самопроизвольно, ведь свечей в дизельном автомобиле нет.
Роль свечи в дизельных агрегатах выполняют нагревательные элементы, которые быстренько обогревают воздух в камере, пока ещё двигатель холодный.

Теперь о принципе работы. Дизельное топливо закачивается из резервуара с помощью насоса, и после фильтрации через ТНВД подаётся на форсунки. Последние распыляют солярку.

Как работает дизельный мотор

Примечательно, что в системе дизеля принято говорить о двух типах давления. Низкое образуется в области предшествующей подготовки ТВС, ещё перед отправкой солярки в отдел высокого давления. Что касается высокого давления, то оно образуется непосредственное в отсеке доработки смеси, когда она переходит в рабочую камеру.

ТСД дизельного мотора выполняет разом несколько функций: подаёт горючее в чётко отмеренном объёме, в нужный момент, и под конкретным давлением. Из-за большого количества требований, ТСД дизеля более сложна, чем топливная система бензинового агрегата. И стоит она тоже, дороже.

В дизельных автомобилях большую роль играет ТНВД. Этот насос отвечает за высокое давление, его достаточность. Если в бензиновой машине мощностный режим агрегата варьируется нажатиями на педаль газа, то в новых дизельных автомобилях объём подаваемой солярки от этого не увеличивается, а меняется только программа, управляющая регуляторами.

Несколько слов по топливу

Так, для обеспечения экономичной и надёжной работы двигателя топливо всегда должно обладать достаточной детонастойкостью и хорошо, быстро испаряться. Слово детонационный означает взрывной. Другими словами, топливо сгорать очень быстро, как при взрыве, не должно. Очевидно, что это недопустимо, так как будет иметь место высокая нагрузка на поршни, подшипники. Одновременно увеличится расход топлива, а мощность двигателя уменьшится. При повышенной детонации увеличивается также дымность выхлопа, клапан и поршни прогорают.

Детонационные свойства топлива

Как правило, детонационные свойства связывают в первую очередь с бензиновым топливом. Оно и понятно, ведь в бензине имеется гептан – высокодетанирующее вещество. Если бы не изооктан – второе вещество в бензине, топливо бы просто взрывалось.

Соответственно с этими понятиями выделяют октановое число топлива. Процентное соотношение изооктана и гептана должно быть идеальным, чтобы и детонационные свойства горючего были на должном уровне.

Таким образом, принцип работы ТСД обеих систем в некоторых моментах аналогичен, однако в остальном разница между дизельной и бензиновой системами питания огромная.

Прямой впрыск топлива — обзор

Прямой впрыск топлива

Еще одна технология, которая была внедрена относительно недавно в дополнение к VVT и турбонаддуву, — это прямой впрыск топлива в цилиндры бензиновых двигателей. Прямой впрыск топлива в цилиндры использовался с дизельными двигателями и использовался в ряде очень ранних бензиновых двигателей. Однако более поздняя эра двигателей с электронным управлением включала впрыск топлива вне цилиндра во время такта впуска при относительно низком давлении, как объясняется в главе 4.В бензиновых двигателях с прямым впрыском топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр и требует относительно высокого давления топлива. Для прямого впрыска топлива (DFI) топливные форсунки установлены в головке блока цилиндров и распыляют бензин в камеру сгорания из топливной рампы.

Двигатель, включающий VVT, турбонаддув и DFI, имеет потенциал для улучшения экономии топлива, выбросов и производительности по сравнению с двигателем сопоставимого размера с фиксированным фазированием клапана, который обычно является безнаддувным и использует многоточечный впрыск топлива во впускной коллектор.Однако, чтобы воспользоваться преимуществами DFI, необходимо работать в нескольких режимах управления.

Одна из стратегий управления DFI настроена на очень низкую требуемую мощность двигателя, включая режим холостого хода и некоторые условия постоянной нагрузки двигателя при низких и средних скоростях движения автомобиля. Другая стратегия контроля может потребоваться, когда выбросам выхлопных газов требуется стехиометрический воздух / топливо для оптимальной работы каталитического нейтрализатора (см. Главу 4). Тем не менее, другой режим управления используется в условиях работы с полностью или почти полностью открытой дроссельной заслонкой, когда требуемая мощность двигателя равна или близка к максимальной выходной мощности.Эта третья стратегия контроля доступна для относительно коротких интервалов времени (например, подъем по относительно крутому склону), поскольку выбросы выхлопных газов ненадолго превышают установленные стандарты.

Стратегия управления с низким выходом включает относительно высокое содержание воздуха / топлива (например, A / F> 25: 1). Как объяснялось в главе 4, соотношение воздух / топливо, превышающее стехиометрическое, приводит к температурам сгорания, превышающим значения для стехиометрии, и приводит к увеличению выбросов NO x . Хотя эффективность преобразования каталитического нейтрализатора ниже оптимальной для выбросов NO x , для достаточно низкой мощности двигателя все же возможно соблюдение государственных постановлений.

Для этой относительно низкой требуемой стратегии управления мощностью двигателя только воздух попадает в двигатель во время такта впуска. Топливо впрыскивается в течение последних нескольких градусов вращения коленчатого вала (около ВМТ) на такте сжатия. Топливно-воздушная смесь для этого режима управления и стратегии неоднородна (как желательно) для обычного многоточечного впрыска топлива во время такта впуска. Когда происходит сгорание, давление в камере сгорания повышается, так что создается крутящий момент / мощность, но на относительно низком уровне.Для каждой конфигурации двигателя уровни мощности, при которых используется более бедная, чем стехиометрическая стратегия управления воздухом / топливом, определяются во время калибровки двигателя. Каждый производитель должен быть в состоянии гарантировать, что выбросы выхлопных газов соответствуют государственным стандартам.

Для любого двигателя DFI существует предел мощности двигателя, для которого может использоваться эта стратегия управления, более бедная, чем стехиометрия. Когда требуемая мощность достигает или превышает этот уровень, стратегия управления возвращается к поддержанию стехиометрии воздуха / топлива.Для стехиометрической стратегии управления топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр во время такта впуска. В этом случае топливно-воздушная смесь образуется внутри цилиндра. Конфигурация клапана двигателя такова, что «завихрение» поступающего воздуха смешивается с топливом, образуя по существу гомогенную смесь. Фактически, полученная смесь ближе к однородной однородности, чем при традиционном впрыске топлива во впускной канал. Это условие приводит к сгоранию с выхлопными газами, которые поддерживают концентрацию, близкую к оптимальной для эффективности преобразования каталитического нейтрализатора (см. Главу 4).

Исключением из стратегий управления стехиометрической и бедной смесью является работа двигателя вблизи полностью открытой дроссельной заслонки, как упоминалось выше. За исключением гоночных автомобилей, которые не должны соответствовать нормам выбросов, максимальная выходная мощность для уличных транспортных средств является довольно редким режимом работы. Стратегия управления для этого рабочего режима включает прямой впрыск топлива в цилиндр во время такта впуска с воздухом / топливом ниже стехиометрического и, фактически, соответствующей максимальной мощности для данного числа оборотов в минуту.Хотя соотношение воздух / топливо несколько различается в зависимости от модели двигателя, оно находится в общей области воздушной массы-топлива 12: 1.

В общем, двигатель DFI, который также включает турбонаддув и VVT, имеет характеристики и выбросы, превосходящие традиционный двигатель без наддува, с фиксированным фазированием клапана и впрыском топлива того же рабочего объема. Тенденция в современных автомобилях — использовать эти технологии.

Общие сведения о прямом впрыске топлива и принципах его работы

Прямой впрыск топлива — это технология подачи топлива, которая позволяет бензиновым двигателям сжигать топливо более эффективно, что приводит к большей мощности, более чистым выбросам и повышенной экономии топлива.

Как работает прямой впрыск топлива

Бензиновые двигатели работают, всасывая смесь бензина и воздуха в цилиндр, сжимая его поршнем и воспламеняя искрой. В результате взрыва поршень движется вниз, производя энергию. Традиционные системы непрямого впрыска топлива предварительно смешивают бензин и воздух в камере сразу за цилиндром, называемой впускным коллектором. В системе прямого впрыска воздух и бензин предварительно не смешиваются. Скорее, воздух поступает через впускной коллектор, а бензин впрыскивается непосредственно в цилиндр.

Преимущества прямого впрыска топлива

В сочетании с сверхточным компьютерным управлением прямой впрыск позволяет более точно контролировать дозирование топлива, то есть количество впрыскиваемого топлива и время впрыска, точную точку, когда топливо вводится в цилиндр. Расположение форсунки также позволяет получить более оптимальную форму распыления, при которой бензин разбивается на более мелкие капли. Результат — более полное сгорание. Другими словами, сжигается больше бензина, что означает большую мощность и меньшее загрязнение от каждой капли бензина.

Недостатки прямого впрыска топлива

Основные недостатки двигателей с прямым впрыском — сложность и стоимость. Системы прямого впрыска более дороги в изготовлении, потому что их компоненты должны быть более прочными. Они работают с топливом при значительно более высоком давлении, чем системы непрямого впрыска, а сами форсунки должны выдерживать тепло и давление сгорания внутри цилиндра.

Насколько мощнее и эффективнее эта технология?

Cadillac CTS продается как с прямым, так и с прямым впрыском топлива.6-литровый двигатель V6. Непрямой двигатель производит 263 лошадиных силы и 253 фунт-фут. крутящего момента, в то время как прямая версия развивает 304 л.с. и 274 фунт-фут. Несмотря на дополнительную мощность, оценки экономии топлива EPA для двигателя с непосредственным впрыском на 1 милю на галлон выше в городе (18 миль на галлон против 17 миль на галлон) и равны на шоссе. Еще одним преимуществом является то, что двигатель Cadillac с непосредственным впрыском работает на обычном 87-октановом бензине. Конкурирующие автомобили Infiniti и Lexus, использующие двигатели V6 мощностью 300 л.с. с непрямым впрыском, требуют топлива премиум-класса.

Возобновление интереса к непосредственному впрыску топлива

Технология прямого впрыска существует с середины 20 века. Однако немногие автопроизводители использовали его для автомобилей массового потребления. Непрямой впрыск топлива с электронным управлением выполнял эту работу почти так же хорошо, как значительно более низкие производственные затраты и предлагал огромные преимущества по сравнению с механическим карбюратором, который был доминирующей системой подачи топлива до 1980-х годов. Такие события, как рост цен на топливо и ужесточение законодательства об экономии топлива и выбросах, побудили многих автопроизводителей начать разработку систем прямого впрыска топлива.Вы можете ожидать, что в ближайшем будущем все больше и больше автомобилей будут использовать систему прямого впрыска.

Дизельные автомобили и прямой впрыск топлива

Практически все дизельные двигатели используют прямой впрыск топлива. Однако, поскольку дизельные двигатели используют другой процесс сжигания своего топлива, когда традиционный бензиновый двигатель сжимает смесь бензина и воздуха и воспламеняет ее от искры, дизели сжимают только воздух, а затем распыляют топливо, которое воспламеняется от тепла и давления. , их системы впрыска отличаются по конструкции и принципу действия от систем непосредственного впрыска бензина.

границ | Двигатели с воспламенением от сжатия — революционная технология, покорившая цивилизованные границы по всему миру от промышленной революции до XXI века

Введение и краткая история двигателей с воспламенением от сжатия

С тех пор, как Рудольф Дизель изобрел двигатель внутреннего сгорания, который в конечном итоге будет носить его имя, воспламенение от сжатия использовалось как эффективное и действенное средство инициирования сгорания в двигателях.Дизель использовал растительные масла, чтобы изобрести свой новый двигатель, поскольку в то время не было нефтяной инфраструктуры для топлива. Высокая степень сжатия для создания давления и температуры, необходимых для самовоспламенения, была отличительной чертой двигателя с воспламенением от сжатия. Также требовался механизм прямого впрыска топлива в камеру сгорания. Со временем инфраструктура нефтяных дистиллятов стала доступной для таких видов топлива, как бензин (для поддержки двигателей с искровым зажиганием), керосин и мазут (для отопления домов) и, конечно же, для дизельного топлива (Heywood, 1988).

Преимущества использования воспламенения от сжатия и прямого впрыска топлива в камеру сгорания проявились в течение следующих нескольких десятилетий его развития. Двигатель с воспламенением от сжатия по своей природе нуждается в высокой степени сжатия, чтобы создать необходимые условия для самовоспламенения. Высокая степень сжатия — одна из характеристик конструкции, повышающих эффективность. Кроме того, воспламенение от сжатия не требовало дросселирования для управления выходной мощностью двигателя. Прямой впрыск топлива в камеру сгорания обеспечивал высокое сопротивление детонации, что ограничивало степень сжатия и, в конечном итоге, эффективность двигателей с искровым зажиганием.Дополнительным преимуществом является то, что без ограничения детонации двигатели с воспламенением от сжатия могут иметь значительное повышение давления на впуске за счет турбонаддува, что дополнительно увеличивает эффективность и удельную мощность.

Попутно возникли и преодолены многие технологические препятствия, такие как возможность изготовления поршней и головок цилиндров, которые могли бы надежно достичь высоких степеней сжатия, необходимых для самовоспламенения дизельного топлива, форкамеры, которые могли бы использовать имеющиеся форсунки с относительно низким давлением в камеру сгорания с высокой степенью сжатия, новую технологию впрыска топлива под очень высоким давлением, чтобы исключить необходимость в форкамерах и обеспечить прямой впрыск в камеру сгорания, и, наконец, электронные органы управления и исполнительные механизмы для обеспечения более точной подачи топлива, воздуха , а также меры по контролю за выбросами, чтобы соответствовать строгим требованиям регулирования выбросов.

Текущее состояние двигателей с воспламенением от сжатия

Двигатели с воспламенением от сжатия используются в различных коммерческих и потребительских приложениях по всему миру, приводя в действие такие устройства, как большие корабли, локомотивы, грузовые автомобили, строительное и сельскохозяйственное оборудование, генераторы и даже автомобили. Почти исключительно в этих приложениях для сжигания используется дизельное топливо. Дизельный двигатель полагается на легкость самовоспламенения топлива, которую инженеры-химики называют цетановым числом / индексом — эмпирически полученный показатель, который описывает легкость самовоспламенения топлива.Биодизели также используются во многих областях, особенно в сельских районах и в развивающихся странах. Биодизельное топливо обычно производится из растительных масел, которые были химически обработаны для удаления продуктов глицерина, в результате чего остается метиловый (или этиловый) эфир жирной кислоты (FAME). Биодизельное топливо пытается имитировать свойства дизельного топлива, и, хотя они могут использоваться как чистый заменитель топлива, они обычно используются в качестве агента для смешивания с нефтяным дизельным топливом.

Существует два основных подхода к двигателю с воспламенением от сжатия — двухтактный и четырехтактный.Очень большие двигатели CI (в частности, для кораблей и локомотивов), как правило, являются двухтактными, в первую очередь потому, что частота вращения двигателя ограничена низкими оборотами в минуту (RPM). Двухтактные двигатели CI должны иметь внешний источник подачи воздуха, такой как турбонагнетатель или нагнетатель (или гибрид обоих в некоторых случаях), потому что воздух нагнетается в цилиндр через отверстия в гильзе цилиндра. На рисунке 1 показана эта конфигурация. Выхлоп выводится либо через другой набор отверстий (версия с искровым зажиганием), либо через тарельчатые клапаны в головке цилиндров (см. Рисунок 1).Отверстия для впуска воздуха в гильзе цилиндра открываются, когда поршень опускается ниже их во время рабочего хода, позволяя охлажденному воздуху под давлением поступать в цилиндр. Когда поршень направляется к НМТ в рабочем такте, выпускные клапаны в головке блока цилиндров начинают открываться, и горячий выхлоп начинает выходить из цилиндра через установленные сверху выпускные клапаны. По мере того, как поршень продолжает двигаться к НМТ, впускные отверстия в гильзе цилиндра открываются, позволяя свежему воздуху проникать в цилиндр, что вытесняет последние выхлопные газы из верхних выпускных клапанов.Этот процесс продувки продолжается до тех пор, пока выпускные клапаны не закроются (где-то около положения поршня в НМТ). Впускные отверстия по-прежнему открыты, поэтому свежий воздух продолжает поступать в цилиндр от нагнетателя до тех пор, пока поршень не пройдет через верхнюю часть впускных отверстий на гильзе, задерживая воздух в цилиндре. Затем этот воздух нагревается и сжимается до тех пор, пока поршень не окажется около ВМТ. Топливная форсунка создает струю под высоким давлением в горячий сжатый воздух, вызывая самовоспламенение и возгорание. Затем цикл начинается заново.

С другой стороны, четырехтактный двигатель с воспламенением от сжатия работает, нагнетая воздух из впускного коллектора в цилиндр во время такта впуска, от ВМТ до НМТ (см. Рисунок 2), затем впускные клапаны закрываются, и поршень затем движется обратно в направлении ВМТ при сжатии воздуха до повышенной температуры и давления. Форсунка распыляет топливо в камеру сгорания, происходит воспламенение, и поршень под высоким давлением выталкивается вниз из-за сгорания в так называемом рабочем такте.Наконец, выпускные клапаны открываются, и поршень возвращается в ВМТ и вытесняет продукты сгорания отработавших газов в такте выпуска. Затем цикл повторяется отсюда.

Независимо от того, является ли двигатель двух- или четырехтактным, цель состоит в том, чтобы создать воздух с высоким давлением и высокой температурой ближе к концу компрессионной части цикла. Впрыскиваемое топливо затем подвергается воздействию воздуха под высоким давлением и высокой температурой и очень быстро самовоспламеняется. Задержка между впрыском топлива и самовоспламенением называется задержкой зажигания, которая обычно составляет несколько углов поворота коленчатого вала.Топливо продолжает впрыскиваться в виде струи, которая имеет зону реакции на периферии струи, и реакция контролируется диффузией воздуха в зону реакции в сочетании с диффузией топлива наружу в зону реакции. Этот процесс диффузии происходит за миллисекунды, в то время как фактические реакции происходят в микросекундном масштабе времени, поэтому жидкостная механика диффузии контролирует скорость реакции.

Значительные усилия были потрачены на изучение путей повышения эффективности, характеристик выбросов, надежности и выходной мощности двигателей CI.Производственные компании, университеты и исследовательские лаборатории предоставили свой опыт, оборудование и средства для развития технологий двигателей с непрерывным взаимодействием. Некоторые из этих достижений включают в себя прямой впрыск (DI) для устранения необходимости в форкамерах и уменьшения теплопередачи, оптическую диагностику для изучения образования загрязняющих веществ в цилиндрах, расширенные возможности вычислительного моделирования для прогнозирования и оптимизации характеристик двигателя CI, значительные усилия для понимания химического состава топлива и состав для адаптации работы двигателя CI к местным видам топлива.Поскольку инженеры и ученые продолжают применять свои знания в фундаментальных исследованиях технологии двигателей с непрерывной интеграцией, нет никаких сомнений в том, что будут достигнуты дополнительные достижения.

Чем модуль CI отличается от модуля SI?

Есть несколько причин, по которым двигатели CI так популярны в коммерческих и промышленных приложениях. Одна из важных причин заключается в том, что собственная топливная эффективность двигателей CI выше, чем у двигателей SI. Характер воспламенения от сжатия обеспечивает несколько важных факторов, обеспечивающих высокую топливную эффективность.Одним из факторов является высокая степень сжатия (Gill et al., 1954). Поскольку двигатели с ХИ зависят от топлива, впрыскиваемого в цилиндр, и смешивания этого топлива с воздухом, детонация в двигателе предотвращается. Детонация в двигателе — одно из основных ограничений более высокой степени сжатия в двигателях SI. Второй фактор — это устраненная необходимость в дросселировании двигателя для регулирования выходной мощности. Опять же, поскольку топливо непосредственно впрыскивается и смешивается в камере сгорания, мощность двигателя CI можно регулировать, просто регулируя количество впрыскиваемого топлива, в отличие от двигателей SI, где топливо и воздух предварительно смешаны и по существу однородны при постоянной смеси. соотношение (Heisler, 1999).Это означает, что для поддержания постоянного отношения смеси, если топливо уменьшается, воздух также должен быть уменьшен в той же пропорции. Это управление воздухом осуществляется с помощью дроссельной заслонки или ограничения всасывания, и это создает значительные газообменные или «перекачивающие» потери. Третий фактор — теплопередача. Двигатели CI могут работать на обедненной смеси, что означает, что двигатель потребляет все топливо, но не весь кислород, присутствующий в камере сгорания. Это приводит к более низким температурам в цилиндрах и, как следствие, к меньшему отведению тепла охлаждающей жидкости двигателя и выхлопу двигателя, а также к более высокому КПД.В качестве дополнительного преимущества гамма, или отношение удельных теплоемкостей C _p/ C _v выше для двигателей с обедненным горением, чем для двигателей, которые работают со стехиометрией. Меньшая часть тепловой энергии, генерируемой реакциями горения, теряется в состояниях возбуждения более крупных трехатомных частиц (пар CO ₂ и H ₂ O). Это означает, что больше тепловой энергии доступно для повышения давления и температуры рабочего тела, что и создает работу, которую можно извлечь (Foster, 2013).

Однако у механизма CI есть и несколько недостатков, о которых стоит упомянуть. Двигатель CI должен быть спроектирован так, чтобы быть очень прочным, чтобы выдерживать повышенные давления и температуры, создаваемые высокой степенью сжатия и повышенным давлением на впуске. Это позволяет создавать двигатели с высокой инерцией вращения и, следовательно, ограничивать максимальные обороты двигателя. Это также увеличивает стоимость, поскольку все оборудование должно быть очень прочным. Еще один недостаток двигателей CI — это характер выбросов.Использование сгорания с регулируемой диффузией означает, что существует значительное расслоение между топливом и воздухом, в отличие от однородности смесей бензин / воздух в двигателях SI. В результате этого расслоения образуются твердые частицы (ТЧ) и оксиды азота (NO _x). Было обнаружено, что эти нежелательные продукты сгорания ХИ представляют опасность для здоровья и окружающей среды. По сути, традиционный двигатель CI не имеет проблемы с эффективностью, у него есть проблема с выбросами.

А как насчет биотоплива?

Большая часть текущих и прогнозируемых работ по двигателям CI, по-видимому, сосредоточена на использовании альтернативных видов топлива или даже нескольких видов топлива, чтобы сохранить высокую эффективность (возможно, даже улучшить ее), но при этом значительно снизить уровень вредных выбросов и производство парниковых газов. Биотопливо — один из популярных подходов, особенно в развивающихся странах, для решения проблемы выбросов парниковых газов и снижения стоимости импорта нефти.Биотопливо обычно производится из какого-либо типа растительного масла и химически обрабатывается для создания продукта, во многих отношениях имитирующего нефтяное дизельное топливо. Таким образом использовалось несколько видов сырья, в зависимости от местных условий выращивания и культур, которые в этих условиях хорошо растут. Соевые бобы, рапс, масла семян пальмы, ятрофы и каранджи, а также многие другие перерабатываются в качестве топлива. Как правило, биотопливо этого типа делится на категории: масла, полученные из съедобных растений, и масла, полученные из непищевых растений.С химической точки зрения топливо, получаемое из съедобных растений, легче и дешевле перерабатывать в топливо. Однако это также может создать проблему «продовольствия или топлива» для местной экономики. Непищевое биотопливо растительного происхождения сложнее и дороже в переработке, но, как правило, позволяет избежать трудностей, связанных с «едой или топливом». Одна из проблем традиционного биодизельного топлива заключается в том, что само топливо содержит кислород как часть своей структуры. Это кислородсодержащее топливо будет иметь значительно меньшее энергосодержание по сравнению с нефтяным дизельным топливом.Снижение содержания энергии обычно составляет порядка 7-8% по объему по сравнению с дизельным топливом. Это приводит к большему расходу топлива при том же количестве доставляемой энергии. Более поздняя работа была проведена в отношении топлива, полученного из водорослей или водорослей, которое может дать гораздо больший урожай, чем традиционное биотопливо (Frashure et al., 2009). Другой недавней темой исследований является создание «возобновляемого» дизельного топлива путем гидротермальной или другой обработки материала биомассы для извлечения длинноцепочечных углеводородов, подобных нефтяному дизельному топливу (Aatola et al., 2008). Возобновляемое дизельное топливо не склонно к насыщению кислородом, поэтому энергосодержание, как правило, такое же, как и у нефтяного дизельного топлива. Тем не менее, другой подход к созданию дизельного топлива как из возобновляемых, так и из невозобновляемых источников использует процесс под названием Фишера-Тропша (FT), названный так в честь немецких изобретателей этого процесса в 1930-х годах. Топливо FT получают из метана, газифицированного угля или газифицированной биомассы для создания длинноцепочечных углеводородов, подходящих для использования в качестве топлива. Для этого типа топлива используется несколько аббревиатур, в зависимости от сырья.Газ в жидкость (GTL), уголь в жидкость (CTL) и биомасса в жидкость (BTL) — лишь некоторые из этих сокращений. В процессе FT создается дизельное топливо довольно высокого качества — с высоким цетановым числом, низкой вязкостью, без серы и с высоким содержанием энергии — но этот процесс также сложен и дорог, по крайней мере, в настоящее время (Agarwal, 2004).

Что такое современные двигатели CI?

Двигатели

CI используются во всем мире как источники движущей и стационарной энергии. По мере того как страны с развивающейся экономикой, такие как Индия и Китай, наращивают свой спрос на транспорт и электроэнергию для удовлетворения экономического спроса, возникают серьезные вопросы относительно будущего двигателей с непрерывной интеграцией в условиях все более строгого экологического регулирования, регулирования парниковых газов и спроса на ископаемое топливо. .Существуют ли стратегии, которые позволят движку CI развиваться в соответствии с настоящими и будущими требованиями рынка?

Используя традиционное дизельное топливо, инженеры добились некоторых впечатляющих успехов в повышении эффективности и сокращении выбросов за счет использования передовых технологий впрыска, таких как насосы высокого давления Common Rail, топливные форсунки с пьезоприводом, усовершенствованное турбомашинное оборудование и утилизация отработанного тепла (термоэлектричество и т. Д.), и почти полное удаление серы из дизельного топлива. Теперь можно гораздо точнее дозировать топливо в камеру сгорания, чтобы обеспечить более плавное сгорание и меньшее загрязнение окружающей среды.Использование рециркуляции выхлопных газов (EGR) позволило инженерам снизить концентрацию кислорода во всасываемом воздухе, обеспечивая более низкие пиковые температуры сгорания со значительным сокращением NO _x. Достижения в области доочистки, такие как дизельные фильтры твердых частиц (DPF), катализаторы deNO _x (как селективное каталитическое восстановление, так и ловушка обедненной смеси) и катализаторы окисления дизельного топлива (DOC), в настоящее время используются в современных двигателях CI.

Текущие усовершенствованные работы по сгоранию открыли захватывающие возможности для повышения эффективности двигателя с ХИ, а также для значительного улучшения характеристик выбросов.По мере продвижения исследований было показано, что возможно улучшение некоторого предварительного смешивания топлива и воздуха при сохранении способности контролировать выходную мощность за счет подачи топлива (без дросселирования) и сохранять высокую степень сжатия. Для достижения этих целей использовались различные стратегии. Одним из них является использование двойного топлива, широко известного как воспламенение от сжатия с контролируемой реактивностью (RCCI). В RCCI топливо с низкой реакционной способностью (например, бензин, этанол или подобное) вводится в камеру сгорания в качестве основного источника энергии и очень небольшое количество топлива с высокой реакционной способностью (например, дизельное топливо, биодизель и т. Д.).). Это не только обеспечивает возможность работы двигателя на обедненной смеси, что снижает пиковые температуры сгорания и повышает эффективность, но также обеспечивает стратегию положительного зажигания, позволяющую избежать пропусков зажигания и сохранить высокую надежность. RCCI в исследовательских двигателях продемонстрировал возможность достижения очень высокого уровня эффективности (в первую очередь благодаря еще большему снижению теплопередачи, чем при традиционном дизельном сгорании) и надежности управления. Основным недостатком RCCI является требование наличия двух форсунок на цилиндр (по одному для каждого вида топлива) и необходимость наличия либо двух отдельных видов топлива, либо добавки, повышающей реактивность, для топлива с низкой реактивностью (Curran et al., 2013).

Еще одна захватывающая возможность в мире двигателей CI — это использование топлива с довольно низкой реакционной способностью (бензин, нафта и т. некоторый уровень предварительного смешивания при сохранении достаточной стратификации для обеспечения контроля нагрузки (Kalghatgi et al., 2007). Воспламенение от сжатия бензина (GCI) или воспламенение от сжатия с частичным предварительным смешиванием (PPCI) пытается достичь той же цели, что и использование двойного топлива в RCCI, но для этого путем точного расслоения одного топлива.Этот контроль зажигания может быть довольно сложным по сравнению с RCCI, поскольку он зависит от постоянно меняющихся местных характеристик смешивания топлива и воздуха, а не от положительного добавления топлива с высокой реактивностью в определенное время. Преимущество состоит в том, что требуется только одно топливо и одна форсунка на цилиндр.

В каждом из случаев для RCCI и PPCI цель состоит в том, чтобы обеспечить достаточное предварительное смешивание для того, чтобы уровни ТЧ были низкими, и работать в режиме обедненного или разбавленного сгорания, чтобы поддерживать пиковые температуры сгорания ниже 2000K, избегая термического NO _x производство.Устойчивость этих новых подходов к горению и воспламенению является проблемой, к которой обращаются несколько исследовательских организаций по всему миру (Johansson et al., 2014; Sellnau et al., 2014).

Что ждет двигатели CI в будущем?

По крайней мере, по состоянию на 2015 год двигатели CI занимают доминирующее положение на рынках коммерческих автомобилей и внедорожников. По мере того как во всем мире все больше нормативных требований применяется к выбросам парниковых газов и качеству воздуха, двигатели CI будут продолжать развиваться, чтобы соответствовать этим требованиям.Комбинация высокой удельной энергии жидкого топлива в сочетании с высокой удельной мощностью двигателей с непрерывным включением и очень низкой стоимостью производства будет по-прежнему делать двигатели с постоянной производительностью и популярным решением для двигательной и стационарной выработки энергии. В этой области продолжаются захватывающие исследования по повышению эффективности, сокращению выбросов, совершенствованию технологии очистки выхлопных газов, и был достигнут огромный прогресс. Однако необходим еще больший прогресс, поскольку население мира превышает 7 миллиардов человек, а спрос на электроэнергию в развивающихся странах стремительно растет.То, как мы решаем транспортные и энергетические проблемы в следующие несколько десятилетий, задаст тон нашей способности как общества поддерживать как пригодную для жилья среду, так и уровень жизни, приемлемый для постоянно растущего населения во всем мире.

Заявление о конфликте интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Представленная рукопись была создана UChicago Argonne, LLC, оператором Аргоннской национальной лаборатории («Аргонн»).Аргонн, лаборатория Управления науки Министерства энергетики США, работает в соответствии с Контрактом № DE-AC02-06Ch21357. Правительство США сохраняет для себя и других лиц, действующих от его имени, оплаченную неисключительную, безотзывную всемирную лицензию, указанную в указанной статье, на воспроизведение, подготовку производных работ, распространение копий среди публики, а также публичное исполнение и публичное отображение, посредством или от имени правительства. Это не влияет на права других лиц на повторную публикацию и распространение на условиях CC-BY (www.creativecommons.org). Автор хотел бы выразить признательность за финансовую поддержку Управлению автомобильных технологий Министерства энергетики США, Программа усовершенствованного сгорания двигателей, управляемая г-ном Гурпритом Сингхом.

Список литературы

Атола, Х., Ларми, М., Сарджоваара, Т., и Микконен, С. (2008). Гидроочищенное растительное масло (HVO) в качестве возобновляемого дизельного топлива: компромисс между NOx, выбросами твердых частиц и расходом топлива в двигателе большой мощности . Технический документ SAE 2008-01-2500.Варрендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров.

Google Scholar

Агарвал, А. К. (2004). Разработка и характеристика биодизеля из непищевых растительных масел индийского происхождения . SAE 2004-28-0079. Варрендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров.

Google Scholar

Курран, С., Хэнсон, Р., Вагнер, Р., и Райтц, Р. (2013). Составление карты КПД и выбросов RCCI в двигателе малой мощности .Технический документ SAE 2013-01-0289. Варрендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров.

Google Scholar

Frashure, D., Kramlich, J., and Mescher, A. (2009). Технико-экономический анализ промышленной добычи масла из водорослей . Технический документ SAE 2009-01-3235. Варрендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров.

Google Scholar

Гилл П., Смит Дж. И Зиурис Э. (1954). Основы двигателей внутреннего сгорания , 4-е изд.Аннаполис, доктор медицины: Военно-морской институт США.

Google Scholar

Хейслер, Х. (1999). Транспортные средства и двигатели , 2-е изд. Варрендейл, Пенсильвания: SAE International.

Google Scholar

Хейвуд, Дж. (1988). Основы двигателя внутреннего сгорания . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: McGraw-Hill Inc.

Google Scholar

Калгатги, Г. Т., Рисберг, П., и Ангстрём, Х. Э. (2007). Частично предварительно смешанное самовоспламенение бензина для достижения низкого уровня дыма и низкого уровня выбросов NOx при высокой нагрузке в двигателе с воспламенением от сжатия и сравнение с дизельным топливом .Технический документ SAE 2007-01-0006. Варрендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров.

Google Scholar

Селльнау, М., Фостер, М., Хойер, К., Мур, В., Синнамон, Дж., И Хустед, Х. (2014). Разработка бензинового двигателя с прямым впрыском и воспламенением от сжатия (GDCI). SAE Int. J. Engines 7, 835–851. DOI: 10.4271 / 2014-01-1300

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Оптимизация системы управления впрыском топлива двухтактного авиационного двигателя БПЛА

Энергоэффективность двухтактного двигателя с искровым зажиганием, как правило, низкая, поскольку неправильное количество впрыска топлива приводит к большим несгоревшим потерям топлива в процессе работы двигателя.Однако параметры системы впрыска топлива трудно подтвердить авиационными экспериментами из-за дорогостоящих затрат на испытания. В данной статье предлагается метод калибровки параметров впрыска двухтактного двигателя с искровым зажиганием, основанный на термодинамическом моделировании и алгоритме оптимизации параметров. Во-первых, одномерная термодинамическая модель построена в соответствии с внутренней структурой и термодинамическим процессом двигателя; затем параметры модели корректируются в соответствии с принципом работы инжектора; после экспериментальной проверки модели, учитывая как достаточную мощность двигателя, так и экономию топлива, применяется метод аналитического иерархического процесса для поиска оптимального количества впрыска и угла опережения впрыска топлива при различных рабочих скоростях двигателя; наконец, построена авиационная экспериментальная станция с электронной системой топливных форсунок.Посредством моделирования и экспериментальных исследований можно увидеть, что при изменении частоты вращения двигателя от 3000 до 3500 об / мин уровень расхода масла в оптимальных результатах выше, чем в предыдущих; когда частота вращения авиационного двигателя превышает 4000 об / мин, результаты расхода масла оптимальным методом на 10–27% выше исходных результатов. Эта статья может быть справочной при оптимизации авиационного двигателя БПЛА.

1. Введение

Двухтактный двигатель широко применяется в системе питания малой авиационной техники БПЛА на топливе из-за преимуществ сильного взрывчатого вещества и малых размеров [1].Однако при проектировании энергосистемы БПЛА, работающего на топливе, выбор модели двигателя всегда затруднен. Это связано с тем, что в среде моделирования полета БПЛА выходные характеристики двигателя трудно точно предсказать, особенно трудно найти подходящую систему подачи топлива. Традиционный способ подачи топлива для двухтактного двигателя — использование карбюратора, который может механически распылять топливо в процессе работы двигателя [2]. Тем не менее, в двигателе с карбюратором автоматическое управление не может быть достигнуто, и двигатель вряд ли может автоматически адаптироваться к изменению условий полета БПЛА.Электронный топливный инжектор (EFI) получил широкое развитие в области подачи топлива в двигатели благодаря своей превосходной управляемости и благоприятным характеристикам [3]. Производительность двигателя с системой EFI обычно изучалась путем создания экспериментальных станций, которые могут проверять выходную скорость, крутящий момент, соотношение воздух-топливо (AFR), давление в цилиндре и содержимое выхлопных газов, и исследователи проводят множество экспериментов, чтобы оптимизировать конструкцию двигателя или метод управления [4, 5].

Несмотря на то, что в последнее время эксперименты с двигателями становятся все более и более реалистичными, все же существует некоторое расстояние между результатами испытаний и реальным применением.Кроме того, традиционные испытательные станции для двухтактных двигателей всегда лучше подходят для наземных транспортных средств, поскольку испытательный крутящий момент всегда добавляется посредством электромагнетизма, что затрудняет проверку выходной мощности авиационного двигателя с гребным винтом. Кроме того, чтобы получить точные результаты, необходимо строго подготовить условия эксперимента, такие как высокоточные датчики и стабильная среда, что значительно увеличит стоимость исследования. И последнее, но не менее важное: моделирование экстремальных условий работы с помощью испытаний на двигательной станции опасно и неточно.

Таким образом, в исследованиях все больше внимания уделяется моделированию рабочего процесса двигателя математическими моделями. Чтобы оценить такие характеристики двигателя, как давление в цилиндре, скорость тепловыделения и расход топлива, Венкатраман и Девараджейн [6] построили рабочую математическую модель 4-тактного двигателя. Имитационная модель включает уравнение состояния цилиндра, процесс теплопередачи, задержку воспламенения, продолжительность сгорания и образование NOx. Кроме того, на основе математической модели Венкатраман и Девараджейн [7] разрабатывают экспериментальные двигатели для демонстрации.В их работах скорость тепловыделения, тепловой КПД тормозов, содержание окиси углерода, углеводородов и т. Д. Предсказываются с помощью модели, а эксперименты подтверждают, что модель выпрямления соответствует действительности. Кроме того, в модели сгорания применяется функция тепловыделения Вибе, основанная на экспоненциальной скорости химических реакций. Уравнения Вибе были реализованы Миямото и др. [8], и один из факторов уравнения считается важным, который называется «скорость тепловыделения».”Ganapathy et al. [9] использовали термодинамическую модель, основанную на двухзонной функции тепловыделения Wiebe, для моделирования характеристик двигателя на новом топливе. Раут [10] также использует основанную на экспоненциальной скорости модель тепловыделения Вибе, а формула Пфлаума применяется для оценки эмпирического коэффициента процесса теплопередачи. Из этих работ видно, что исследование характеристик двигателя с помощью метода математической модели является эффективным.

GT-Power — это ведущее программное обеспечение для моделирования двигателей, основанное на одномерной газовой динамике, которая представляет поток и перенос в компонентах системы двигателя, и все больше и больше ученых и инженеров применяют этот вычислительный инструмент для прогнозирования двигателя, чтобы улучшить характеристики управления или уменьшить выбросы.Kassa et al. [11] использовали экспериментальные данные 6-цилиндрового двигателя для модели GT-Power, чтобы лучше понять распределение топлива с впрыском в порт по цилиндрам в нескольких рабочих условиях. Рахими-Горджи и др. [12] оптимизировали производительность и расход топлива в соответствии с погодными условиями, объединив искусственную нейронную сеть и модель GT-Power, а давление, температура и влажность поступающего воздуха учитываются в сети, чтобы получить лучшую производительность двигателя.Alves et al. [13] применяют GT-Power в конструкции впускной системы двигателя, и найдена лучшая конфигурация длины и диаметра впускных направляющих для каждой скорости для четырехтактного и одноцилиндрового двигателя для достижения оптимального объемного КПД. Трайкович и др. [14] построили модель двухтактного двигателя GT-Power для изучения влияния различных параметров и их влияния на характеристики пневматического гибрида. Из приведенных выше работ доказано, что математическая модель, построенная GT-Power, эффективна для прогнозирования и улучшения характеристик двигателя.Однако в этих статьях основное внимание уделяется структуре двигателя, а не стратегии управления системой EFI.

Чтобы соответствовать системе питания своего рода уменьшенного по размеру БПЛА, работающего на топливе, характеристики авиационного двигателя, включая выходную скорость и выходную мощность, должны быть проанализированы на основе модели GT-Power с фиксированной структурой. Кроме того, ключевые параметры управления согласованной системы EFI должны быть подтверждены для применения в авиационном двигателе. Исследованы расчеты мощности двигателя на базе модуля GT-Power.Ян и Чжу [15] разработали модель двигателя со смешанным клапаном и кривошипом для двухступенчатого двигателя с турбонаддувом. При различных состояниях нагрузки моделируются выходной крутящий момент и высвобожденная AFR двигателя, а значения ширины топливного импульса рассчитываются для справки для конструкции блока управления двигателем (ЭБУ). Menacer и Bouchetara [16] применили модель GT-Power для изучения влияния массового расхода впрыскиваемого топлива на тормозную мощность и определения мощности при определенном угле опережения зажигания, степени сжатия и выходной скорости.В их работе определяется максимальная мощность и экономичность, соответствующая оптимальной скорости. Wei et al. [17] приняли серию экспериментальных данных в модели GT-Power четырехтактного двигателя с водяным охлаждением, оптимизированы длительности времени задержки открытия и закрытия, а также оптимизирован оптимальный массовый расход впрыскиваемого топлива. Более того, Yang et al. [18] разработали управляемый процесс подачи топлива и изучили различные параметры всасываемого воздуха для улучшения динамических характеристик двигателя. Однако в этих работах подтверждающие эксперименты с двигателем далеки от реального применения авиационного двигателя, потому что крутящий момент пропеллера в основном создается за счет сопротивления воздуха винта.Кроме того, в некоторых работах отсутствует подробное описание эксперимента и относительная теоретическая основа, поэтому для нас важно предоставить теоретическую модель системы подачи топлива авиационного двигателя, чтобы избежать множественных испытаний параметров двигателя, которые могут привести к огромным затратам на разработку. . Кроме того, ЭБУ управляет форсункой системы EFI авиационного двигателя, а электрифицированная форсунка открывается и распыляет входящий бензин высокого давления в коллектор двигателя [19]. Однако из-за характеристики электромагнитной силы форсунки динамический отклик массового расхода впрыскиваемого топлива будет влиять на точность подаваемого топлива.Следовательно, на основе результатов моделирования теоретического расхода топлива необходимо проанализировать динамический отклик форсунки и компенсировать распыление топлива, и тогда мы сможем получить подтвержденный параметр управления EFI, который может обеспечить оптимальную производительность авиационного двигателя.

В этой статье мы сначала анализируем структуру авиационного двигателя, и устанавливается одномерный GT-Power режим двигателя. Кроме того, предлагается несколько методов коррекции параметров. На основе результатов моделирования скорректированной модели применяется метод аналитической иерархии для оптимизации системы управления впрыском топлива.Результаты экспериментов с двигателем, в которых используется MAP оптимизации впрыска, показывают, что расход масла можно улучшить по-разному.

2. Методология модели

2.1. Предмет Введение

В этой статье исследуемый двухтактный авиационный двигатель с моделью DLE170 имеет два противоположных сдвоенных цилиндра и в основном включает в себя две камеры пневмоцилиндров, два поршня, один картер и один коленчатый вал. Как показано на Рисунке 1, каждый из цилиндров имеет продувочный канал и выпускное отверстие, и все порты не имеют клапанов.Это означает, что открытие и закрытие отверстий в камерах цилиндров зависит от движения поршней. Кроме того, в таблице 1 приведены основные параметры авиационного двигателя.

Диаметр 90C) градусов)
Параметр Значение
мм Цилиндр
Ход двигателя (мм) 40
Длина шатуна (мм) 175
Степень сжатия 9.5
Высота зазора ВМТ (мм) 2
Рабочий объем (куб.см) 85X2
Давление топлива на впуске (МПа) 0,3
902 902 EVO (градусов)
IVO (градусы) 123
Давление на впуске (бар) 1
Температура на впуске (К) 298
Температура на выходе (К) 700
Давление на выхлопе (бар) 1.2
Максимальная мощность 13 кВт при 7500 об / мин
Минимальный холостой ход (об / мин) 1000
Диапазон степени открытия дроссельной заслонки (градусы) 10∼ EV9011 (
−65
IVC (градусы) −123
Когда двухтактный авиадвигатель начинает работать, при первом такте сначала Топливная смесь всасывается в картер, и продувочное отверстие открывается, когда поршни перемещаются из нижней мертвой точки (НМТ), пока коленчатый вал не повернется на угол закрытия впускного клапана (IVC), что можно увидеть на рисунке 2.Выпускное отверстие открывается от НМТ до тех пор, пока коленчатый вал не повернется на угол закрытия выпускного клапана (EVC); затем воздушно-топливная смесь сжимается, и при угле опережения зажигания перед верхней мертвой точкой (ВМТ) в двигателе возникает искра. Во время процесса приведения в действие поршня до угла открытия выпускного клапана (EVO) как выпускной, так и выпускной порты закрыты, а камеры цилиндра герметичны, что может гарантировать, что поршень получит максимальную мощность. Угол опережения зажигания ( θ ) обычно устанавливается на 5-15 градусов перед ВМТ.Поскольку степень сжатия двигателя относительно высока, а номинальная частота вращения двигателя высокая, угол опережения зажигания установлен на 15 градусов. Топливо в картер поступает из электронного инжектора в виде определенного отношения воздух-топливо ( λ ), и это соотношение определяется средним расходом топлива на впуске () и потоком воздуха в коллектор (), который регулируется посредством впрыска. ширина топливного импульса ( P _w), давление впрыска топлива ( p _f) и степень открытия дроссельной заслонки ( α ).Относительные параметры также можно увидеть в таблице 1.

Рабочий процесс двигателя спроектирован, как показано на рисунке 3, в соответствии с принципом работы программы одномерного моделирования GT-Power. На этом рисунке видно, что к впускному отверстию подключены две симметричные камеры картера с номерами 1 и 2. Когда топливовоздушная смесь течет в картер, обычно предполагается, что две однородные массы масла и газа разделяются коленчатым валом, а затем перетекают в два цилиндра.Кроме того, имеются симметричные продувочные каналы, впускные каналы, камеры цилиндров, выпускные отверстия и выпускные каналы. Степени открытия и закрытия двух типов портов определяют время впуска топливовоздушной смеси и время выпуска выхлопных газов. Согласно фактическим результатам измерения площади отверстий с углами коленчатого вала показаны на рисунках 4 (a) и 4 (b). Следует отметить, что на этих рисунках диапазон координат x составляет от 0 до 180 градусов, что соответствует первому рабочему ходу.Зона изменения угла вала во втором рабочем ходе симметрична.

2.2. Метод моделирования
Затем можно задать одномерную модель GT-Power двухтактного авиационного двигателя, как показано на рисунке 5, в соответствии с рабочим процессом авиационного двигателя. Конструкция авиадвигателя основана на реальных результатах измерений.

Основные параметры настройки топливной форсунки: ṁ _f и заданное соотношение воздух-топливо ( λ _{установить}).На практике ЭБУ контролирует работу форсунок и пробивает импульсный сигнал определенной ширины. Соотношение между λ _{, установленным}, и шириной импульса впрыска топлива ( P _w) показано в следующем уравнении: где — объемный КПД, ρ _ref — эталонная плотность воздуха, используемая для расчета объемного КПД, V _D — объем двигателя, а # CYL — количество цилиндров. Из этого уравнения видно, что P _w напрямую определяет расход впрыскиваемого топлива.Чтобы улучшить общие характеристики авиационного двигателя, расход впрыскиваемого топлива откалиброван для различных рабочих условий. Таким образом, чтобы сделать настройку более интуитивно понятной, в этой статье стандарт калибровки основан на ожидаемом соотношении воздух-топливо, а затем ЭБУ может рассчитать выходной сигнал P _w в реальной практике. Однако, поскольку инжектор приводится в действие электромагнитной силой, динамическое действие игольчатого клапана следует учитывать при компенсации установленной ширины импульса.
Работа топливной форсунки в основном состоит из трех этапов: форсунка получает импульсный сигнал от ЭБУ, на электромагнитную катушку постепенно подается напряжение, и игольчатый клапан начинает двигаться при преодолении предварительной нагрузки пружины; когда намагниченная катушка соленоида насыщена, игольчатый клапан останавливается в механическом крайнем положении; когда импульсный сигнал становится нулевым, магнитный поток катушки соленоида постепенно уменьшается, и игольчатый клапан возвращается в нормальное положение. В принципе, все форсунки электромагнитного типа работают таким образом, и нельзя не учитывать влияние задержки срабатывания на динамический расход впрыскиваемого топлива, вызванное механическими факторами.Чтобы глубоко проанализировать динамический впрыск и сформулировать стратегию калибровки, динамическая модель форсунки построена следующим образом:
Эти уравнения представляют собой магнитный поток, когда форсунка электрифицирована, а не электрифицирована, где R — основное сопротивление контур наэлектризованной катушки, R ₀ — защитное сопротивление, Ф _b — полная магнитная цепь, N — номер катушки, i — ток в контуре и U ₀ — управляющее напряжение.Электромагнитная сила ( F _м) на игольчатый клапан, когда катушка наэлектризована, выглядит следующим образом: где μ ₀ представляет проницаемость вакуума, S представляет собой поперечное сечение воздушного зазора и δ — длина рабочего воздушного зазора. Кинетическое уравнение магнитного игольчатого клапана: где F ₀ — начальное натяжение пружины, k — жесткость пружины, x — смещение игольчатого клапана, — масса игольчатого клапана и F. _{топливо} — сила давления топлива на игольчатый клапан.Когда игольчатый клапан открывается, топливо под высоким давлением вырывается и разбрызгивается в коллектор. Уравнение расхода топлива в соответствии с принципом компенсации диафрагмы выглядит следующим образом: где — мгновенный массовый расход впрыскиваемого топлива, C _d — коэффициент расхода, A ₀ — площадь отверстия, ρ _f — плотность топлива, а P _м — атмосферное давление. На основе уравнений рассчитывается динамическое смещение игольчатого клапана при различных значениях жесткости пружины.Как показано на рисунке 6 (a), когда начальная сила натяжения пружины F ₀ установлена на 5,5 Н, реакция смещения клапана не будет соответствовать управляющему сигналу. Однако, когда F ₀ установлен на 9,5 Н, ширина импульса смещения иглы намного короче, чем управляющий сигнал, который может быть показан на Рисунке 6 (b), и это приведет к недостаточному количеству впрыскиваемого топлива. . Следовательно, ширину импульса смещения клапана можно отрегулировать так, чтобы она была такой же, как у управляющего сигнала, установив силу натяжения пружины F ₀.Как показано на рисунке 6 (c), ширина импульса динамического смещения игольчатого клапана приблизительно равна управляющему сигналу, за исключением начала периода, когда имеет место процесс подъема, который вызывает ошибку управления впрыском.
В данной статье предлагается метод компенсации ошибки управления впрыском. Как показано на рисунке 7, можно видеть, что время компенсации смещения равно текущему времени задержки. Область компенсации процесса подъема ориентирована в виде треугольника. Следовательно, ширина компенсации ( P _c) показана в следующем уравнении: где D _i — текущая временная задержка.Уравнение (1) можно изменить следующим образом:

Нагрузка на гребной винт может быть рассчитана в соответствии с различными рабочими условиями на основе стандартного анализа полосы. Как известно из расчета, крутящий момент гребного винта в основном зависит от частоты вращения двигателя ( n ) и диаметра винта винта ( r _p). Основная формула крутящего момента следующая: где M _R — крутящий момент гребного винта, Δ D — дифференциальная форма силы сопротивления, Δ L — дифференциальная форма подъемной силы, β — угол всасываемого воздушного потока, а r _p — радиус винта.Затем параметры подтверждаются в соответствии с материалом лезвия; тогда мы можем получить крутящий момент MAP в горизонтальном направлении при различных рабочих условиях, что показано на рисунке 8. Из рисунка 8 мы можем видеть, что крутящий момент нагрузки не увеличивается линейно с увеличением частоты вращения двигателя и диаметра ротора винта БПЛА. Однако мы можем заменить крутящий момент MAP в одномерную модель методом линейной интерполяции.

3. Эксперименты и оптимизация
3.1. Экспериментальная проверка
Численное моделирование не может полностью заменить анализ эксперимента, и если мы хотим, чтобы результаты моделирования отражали механизм двигателя как можно точнее, математическое моделирование и анализ эксперимента должны быть объединены. Математическая модель должна быть подтверждена результатами экспериментов, которые в основном включают две части: конструкцию двигателя и модель сгорания. Конструкцию двигателя можно проверить экспериментами с потоком всасываемого воздуха. Это связано с тем, что двигатель приводится в действие за счет сгорания масла и газа, и если обнаруженный поток воздуха согласуется с результатом моделирования в различных условиях, мы можем видеть, что построенная структура модели двигателя может обеспечить равный массовый расход воздуха на входе.Кроме того, модель сгорания должна быть продемонстрирована испытанием цилиндра под давлением. Причина в том, что выходная мощность двигателя внутреннего сгорания в основном зависит от давления в цилиндре, и если обнаруженное давление хорошо согласуется с результатом моделирования, можно увидеть, что модель прогнозирования сгорания в моделировании эффективна. Следовательно, расходомер всасываемого воздуха двигателя соединен с впускным коллектором, а высокочастотный датчик давления установлен на цилиндре двигателя.Затем мы можем получить кривые сравнения массового расхода воздуха и давления в цилиндре, как показано на рисунках 9 (a) и 9 (b). Из этих двух изображений мы видим, что ошибки результата не превышают 5% и могут продемонстрировать эффективность математической модели.
Компенсация впрыска топлива может быть продемонстрирована экспериментами с ЭБУ. ЭБУ получает сигнал запуска и выдает импульсный сигнал с определенной шириной импульса. Согласно приведенному выше результату исследования, импульс впрыска топлива компенсируется временем задержки тока через наэлектризованный контур катушки.Согласно рисунку 10, ЭБУ с вышеуказанной функцией спроектирован и испытан. Проверяется текущий сигнал, а также управляющее напряжение через топливную форсунку. Согласно рисунку 11 мы можем получить, что текущее время задержки составляет около 4 мс. Поэтому в модели мы компенсируем инжекционный импульс на 2 мс. Проводятся повторяющиеся эксперименты с различной шириной управляющего сигнала, и в соответствии с реальным применением ширина сигнала регулируется в диапазоне от 3,5 мс до 5,0 мс, и мы получаем, что текущее время задержки такое же.Это потому, что их процессы понижения тока одинаковы. Итак, в имитационной модели мы можем установить текущее время задержки как постоянное 2 мс.

Посредством моделирования, основанного на модели выше, можно рассчитать относительные рабочие параметры. Основными параметрами настройки симуляции являются степень открытия дроссельной заслонки ( α ) и установленное соотношение воздух-топливо ( λ _{установить}). Как правило, наиболее важные характеристики и оценочные показатели двигателя включают в себя частоту вращения двигателя ( n ), выходную мощность ( P _o), энергоэффективность ( η ) и расход топлива при вращении ( γ ). . η и γ можно рассчитать следующим образом: где P _i — входная мощность двигателя, T _o — выходной крутящий момент двигателя, а H _u — теплотворная способность газа около 46000 кДж / кг. Изменяя параметры настройки α и λ _{, установите}, получается группа выходных параметров.
3.2. Результаты моделирования
Как показано в таблицах 2–4, существует несколько массивов входных и выходных параметров.Кроме того, все параметры записываются, когда моделирование двигателя имеет тенденцию к стабильности.
1217 10352 10352 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902
α (°) n (об / мин) λ _набор T _{o
78 902 902 _o (кВт)} η γ (об / мин ч / кг) P _c (МПа)
10 2500 9.551 2,501 0,177 2257,016 3,066
10 3000 12 7,352 2,310 0,175 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 7,195 3,633 0,189 2316,357 2,786
10 4000 12 8,874 3.717 0,185 2537.999 3,219
10 4500 12 14,272 6,725 0,204 5,568 0,194 2219,936 2,986
10 5500 12 6,053 3,486 0.163 3280.692 2,760
10 6000 12 5,634 3,539 0,156 3362.353 2,683
α (°) n (об / мин) λ _набор T _o (Нм) P _o (кВт) 902 η γ (об / мин · ч / кг) P _c (МПа)
40 2500 14.5 9,122 2,388 0,149 1987,442 3,142
40 3000 14,5 8,869 2,786 902 902 902 14,5 12,132 4,447 0,213 2134,503 3,228
40 4000 14,5 12.926 5,414 0,206 1934,364 3,806
40 4500 14,5 15,451 7,281 01212 402 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 4 13,459 7,047 0,179 1621,358 3,952
40 5500 14,5 10,109 5.823 0,203 2445.253 3,660
40 6000 14,5 9,111 5,725 0,165 2201612 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902
α (°) n (об / мин) λ _набор T _o (Нм) P _{o _{o _кВт)}} η γ (об / мин · ч / кг) P _c (МПа)
80 2500 .5 7,003 1,833 0,141 2453.110 2,510
80 3000 15,5 9,582 902 902 902 902 902 9017 902 902 902 902 15,5 11,009 4,035 0,229 2529,551 2,974
80 4000 15,5 13.881 5,815 0,231 2020,441 3,869
80 4500 15,5 14,826 6,987 0,167 0,167 12,003 6,285 0,188 1904,895 4,107
80 5500 15,5 8,315 4.789 0,138 2018,235 3,044
80 6000 15,5 6,094 3,829 0,205 4088123 0,205 4088123
902 –4 представляют собой часть результатов моделирования. В этой статье степень открытия дроссельной заслонки ( α ) изменена с 10 ° на 90 °, а частота вращения двигателя составляет от 2500 до 6000 об / мин в соответствии с реальным применением.Что требует иллюстрации, так это то, что, согласно нашим результатам большого количества экспериментов, выходной AFR двигателя можно контролировать только с точностью до 0,5, а общий диапазон AFR во время рабочего процесса двигателя составляет от 12 до 15,5. Следовательно, при моделировании входное значение AFR устанавливается на каждые 0,5 от 12 до 15,5.
Как показано в трех таблицах, T _o отражает грузоподъемность и обычно считается основным показателем способности к качеству грунтового бензина.Однако при применении винтокрылых БПЛА подъемная сила БПЛА в первую очередь определяется частотой вращения двигателя. Таким образом, параметр T _o в основном учитывается в процессах пуска и разгона. P _o — выходная мощность двигателя, и в случае того же рабочего объема выходная мощность должна быть больше. Однако в этой статье экономия топлива рассматривается как приоритетная, поэтому при управлении впрыском топлива в двигатель следует поставить больше веса η .Учитывая, что частота вращения двигателя напрямую влияет на подъемную силу беспилотного летательного аппарата, вращательный расход топлива γ отражает уровень расхода топлива при постоянной скорости. Кроме того, P _c — максимальное давление в цилиндре за один цикл вращения коленчатого вала.
Поскольку эти выходные характеристики влияют друг на друга, правила влияния параметра закачки должны быть проанализированы, чтобы помочь в формулировании стратегий оптимизации. Установленный AFR напрямую влияет на расход впрыска масла, и его значение всегда совмещается со значением степени открытия дроссельной заслонки ( α ).Здесь α стабильно контролируется как 40 °, потому что значение одного градуса открытия может отражать весь принцип. Частота вращения двигателя ( n ), которая является конечной контрольной величиной системы питания БПЛА, должна моделироваться поэтапно. В соответствии с требованиями приложения интервал устанавливается как 500 об / мин от 2500 до 6000 об / мин. Затем получаются диаграммы тенденций, которые показывают отношения между входными параметрами и выходными характеристиками, как показано на рисунках 12–15.

Как показано на рисунках 12 и 13, можно видеть, что, когда степень открытия дроссельной заслонки постоянна, кривые выходного крутящего момента и кривые выходной мощности будут иметь пик на одной и той же скорости. Однако трудно найти регулярное правило между установленным AFR и этими двумя выходными характеристиками. Это связано с тем, что, когда степень открытия дроссельной заслонки устанавливается постоянно, должно быть первичное значение настройки AFR с различными рабочими условиями, которые соответствуют внешним характеристикам двигателя.В зависимости от установленного веса следует всесторонне продумать оптимизацию. Кроме того, на двух рисунках тренды кривых почти одинаковы, поэтому при установке весов можно учитывать только один из элементов, чтобы уменьшить объем вычислений.
На Рисунке 14 показан небольшой беспорядок, который показывает эффективность системы двигателя. Кривые на рисунке 14 почти имеют пиковые значения, а пиковые значения практически не зависят от выходного крутящего момента и мощности. Поэтому характеристику энергоэффективности можно рассматривать самостоятельно.Энергоэффективность играет важную роль в улучшении экономии топлива. Тем не менее, он должен быть второстепенным по отношению к крутящему моменту и мощности в процессах запуска и ускорения, чтобы обеспечить безопасность полета БПЛА.
Так как частота вращения двигателя поддерживается постоянной во время полета, расход масла на скорость вращения ( γ ) является наиболее важной характеристикой для экономии топлива и увеличения продолжительности полета. Как показано на рисунке 15, кривые имеют впадины в той же точке скорости, что и кривые крутящего момента и мощности.Однако на Рисунке 15 регулярное расположение кривых различных заданных значений AFR отличается от такового на Рисунках 12 и 13. Таким образом, в работе по оптимизации расход масла на скорость вращения ( γ ) может быть рассмотрен независимо. по заданной массе в стабильном полете БПЛА.
3.3. Метод оптимизации
Через улучшенную модель ведется работа по оптимизации. В качестве нескольких целей оптимизации выбраны несколько ключевых рабочих параметров, таких как выходная мощность ( P _из), выходная скорость ( n ), энергоэффективность ( η ) и расход масла при скорости вращения ( γ ).В этой статье, во-первых, мы рассчитываем ключевые характеристики, используя модель двигателя при изменении входных параметров управления двигателем. Затем, по желанию пользователя, мы можем искусственно установить параметры управления двигателем в зависимости от условий его работы. Основной принцип оптимизации заключается в следующих уравнениях: где n ( α _i) ( i = 1, 2,…, n ) означает частоту вращения двигателя при степени открытия дроссельной заслонки α. _и.Уравнение (10) означает, что чем выше частота вращения двигателя, тем больше степень открытия дроссельной заслонки. Система оценки заданного параметра впрыска топлива опирается на разработанную функцию оценки f ( θ , n ): где W _i ( θ , n ) ( i ) = 1, 2, 3 и 4) представляет оценочную весовую функцию T _o, P _o, η и γ соответственно.В этой статье веса, которые необходимо вычислить, могут быть выражены в виде матриц W ₁, W ₂, W ₃ и W ₄ и W _i. ( i = 1, 2, 3 и 4) ∈ R ^{a × b}, где a и b — номера различных значений степени открытия дроссельной заслонки и значений оборотов двигателя. , соответственно. Тогда матрица функции оценки может быть выражена как F ( θ , n ) ∈ R ^{a × b}.Матрица — это заданная матрица AFR. Основной принцип метода оптимизации показан на рисунке 16.

Наиболее важным шагом является шаг 2, который направлен на получение весовых матриц. В этой статье применяется хорошо известный многокритериальный метод принятия решений под названием Analytic Hierarchy Process (AHP) для получения оценочных весов для различных групп степени открытия дроссельной заслонки и частоты вращения двигателя [20]. Вышеупомянутые четыре альтернативы сравниваются друг с другом на основе самостоятельно определенной шкалы Саати, как показано в таблице 5.
Веса предпочтений Определение Объяснение
2 фактора 1 902 902 902 в равной степени 2 Предпочтительно умеренно Опыт и суждения в некоторой степени предпочитают одно другому
5 Сильно предпочтительнее Опыт и суждения однозначно предпочитают одно другому
7 Очень сильно предпочитают Опыт и суждения очень сильно поддерживают один над другим
9 Чрезвычайно предпочтительный Свидетельство в пользу одного над другим имеет наивысшую возможную достоверность
2, 4, 6, 8 Промежуточные значения Используется для представления компромисса между предпочтение Перечислены ces
Взаимные Взаимные для обратного сравнения —
Согласно экспериментальному опыту определения характеристик авиадвигателя, принципы настройки летных масс самолета следующим образом: (a) Когда авиационный двигатель запускается, скорость переходит в состояние холостого хода, а степень открытия дроссельной заслонки относительно мала, в первую очередь должна быть обеспечена выходная мощность двигателя, а расход масла должен быть адекватным, чтобы избежать внезапной частоты вращения двигателя. падение.(b) Когда двигатель работает от холостого хода до промежуточной скорости (приблизительно 4000 об / мин), согласно рисунку 8, увеличение нагрузки не является очевидным. Однако шум двигателя велик, что означает относительно низкую эффективность нагрузки. Эффективность нагрузки определяется как момент нагрузки / выходной крутящий момент. В то же время, этот процесс является общим, когда самолет взлетает и приземляется, и для предотвращения аварий в первую очередь должен быть гарантирован выходной крутящий момент, а также необходимо жертвовать определенным расходом топлива.(c) Когда частота вращения двигателя достигает номинального значения, впрыск топлива всегда регулируется на основе выходного AFR [21, 22]. Однако, несмотря на соответствующее регулирование управления AFR, в небольшом авиационном двигателе всегда отсутствует трехкомпонентный каталитический блок, чтобы уменьшить общий вес самолета. Следовательно, стехиометрическое значение AFR обычно не является контрольной целью. Когда самолет работает регулярно, в первую очередь следует учитывать расход топлива, поскольку эффективность нагрузки на этой стадии относительно высока, согласно результатам экспериментов [23, 24].Это связано с тем, что рабочий шум является регулярным и изменяется равномерно с увеличением скорости. Можно сделать вывод, что это редкое явление падения скорости авиадвигателя [25, 26]. Что касается применения в БПЛА, определенная скорость соответствует определенной подъемной силе, поэтому в первую очередь следует учитывать расход масла на скорость вращения ( γ ). (D) Когда частота вращения двигателя превышает номинальное значение, причина может быть, во-первых, есть экстренное внешнее возмущение, такое как мутации в воздухе, и необходимо скорректировать настройку полета; во-вторых, БПЛА встречает препятствие при движении вперед.В этот момент следует уделить больше внимания выходному крутящему моменту и мощности.
Посредством расчета оптимизации AHP можно получить результаты калибровки параметра впрыска топлива, как показано в таблице 6, а MAP впрыска топлива показано на рисунке 17.
902 902 902 контроль выходной AFR двухтактного авиационного двигателя БПЛА можно резюмировать следующим образом: (1) Условия работы двигателя соответствуют различным контрольным значениям для достижения оптимального показателя оптимизации.(2) Благодаря методу оптимизации, основанному на процессе аналитической иерархии, значения эффективности во всех рабочих условиях могут получить повышение, как показано на рисунке 18. При номинальных рабочих условиях двигателя (когда частота вращения двигателя находится в диапазоне от 4500 до 6000). об / мин), повышенная эффективность находится в диапазоне от 5% до более 10%.

3.4. Результаты оптимизации
Эксперименты авиационного двигателя разработаны таким образом, чтобы проверить оптимальные результаты в реальных условиях. На рис. 19 компьютер для анализа подключен к карте сбора данных, которая может собирать данные в реальном времени с датчиков соотношения AFR и частоты вращения двигателя.Уровень расхода масла и скорости вращения можно рассчитать согласно собранным данным, включая скорость и расход топлива за определенный период времени. По характеристикам авиадвигателя мощность нагрузки постоянна при определенных оборотах двигателя. Поэтому в экспериментах устанавливается ступенчатая степень открытия дроссельной заслонки и фиксируется соответствующий расход масла.

На Рисунке 20 результаты экспериментов с авиационным двигателем получены путем сравнения предыдущего управления без обратной связи, когда ширина впрыска постоянно равна 4.5 мс. Когда частота вращения двигателя изменяется с 3000 до 3500 об / мин, уровень расхода масла для оптимальных результатов выше, чем для предыдущих, поскольку на низких оборотах двигателю требуется больше топлива, чтобы гарантировать выходную мощность при запуске двигателя. Когда частота вращения авиационного двигателя превышает 4000 об / мин, результаты расхода масла оптимальным методом на 10–27% выше исходных результатов.

4. Заключение
В данной статье предлагается метод оптимизации системы управления впрыском топлива двухтактного авиационного двигателя БПЛА на основе одномерной модели жидкости и процесса аналитической иерархии.Основные параметры одномерной модели откалиброваны и проверены расчетным путем и экспериментально. Опыт экспертов интегрирован в правила процесса расчета аналитической иерархии. По результатам оптимизации экспериментов видно, что при изменении частоты вращения двигателя от 3000 до 3500 об / мин уровень расхода масла оптимальных результатов выше, чем у предыдущих; когда частота вращения авиационного двигателя превышает 4000 об / мин, результаты расхода масла оптимальным методом на 10–27% выше исходных результатов.Этот метод может быть справочным при оптимизации эффективности системы управления двигателем.
Доступность данных
Данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в статью.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии потенциальных конфликтов интересов в отношении исследования, авторства и / или публикации этой статьи.
Выражение признательности
Эта работа была поддержана Фондом открытого проекта центральной лаборатории передового производства и процессов для морского механического оборудования провинции Цзянсу.
Система впрыска топлива: определение, функции, виды, работа
Вы знаете, как топливо поступает в камеру сгорания в автомобильных двигателях? Уверен, вы думаете не о карбюраторе, а о топливной форсунке . Сейчас они в основном ушли в прошлое, особенно в двигателях внутреннего сгорания. Используемый эффективный процесс известен как система впрыска топлива .
Впрыск топлива — это введение топлива в двигатели внутреннего сгорания, в основном автомобильные, с использованием инжектора.Этот процесс был введен в соответствие с законами о выбросах и топливной экономичности. За год производители автомобилей увидели большие преимущества топливных форсунок, и именно здесь начинается падение карбюраторов.
С 1980 года впрыск топлива стал альтернативой карбюраторам на бензиновых двигателях. Ну, разница между впрыском топлива и карбюрацией заключается в том, что впрыск топлива распыляет топливо через небольшое сопло под высоким давлением. В то время как карбюраторы полагаются на всасывание топлива в воздушный поток через трубку Вентури.
Исследования показали, что все дизельные двигатели конструктивно используют впрыск топлива. В газовых двигателях можно использовать непосредственный впрыск бензина, при котором топливо подается непосредственно в камеру внутреннего сгорания. Также можно использовать непрямой впрыск, когда топливо смешивается с воздухом перед тактом впуска.
Сегодня мы подробно рассмотрим определение, функции, детали, типы, принцип работы, проблемы, а также преимущества и недостатки системы топливных форсунок в автомобильных двигателях.
Прочтите: все, что вам нужно знать об автомобильном поршне
Что такое топливная форсунка?
Топливные форсунки представляют собой небольшие форсунки с электронным управлением для распыления топлива под высоким давлением в камеру сгорания двигателя. Он содержит клапаны, которые могут открываться и закрываться много раз в секунду.
До появления топливных форсунок карбюратор широко использовался в двигателях, и до настоящего времени этот двигатель все еще существует.Фактически, во многих других машинах, таких как газонокосилки и бензопилы, по-прежнему используются карбюраторы. Но поскольку компонент усложнился, пытаясь контролировать все требования к автомобилю, была выпущена лучшая альтернатива.
Карбюраторы, где сначала была заменена система впрыска топлива в корпус дроссельной заслонки. Эта система также известна как одноточечная или центральная система впрыска топлива. Это электрически управляемые топливные форсунки в корпусе дроссельной заслонки.
Это была почти лучшая альтернатива, которая позволяла производителям автомобилей не вносить радикальных изменений в конструкцию двигателей.
Постепенно, по мере разработки новых двигателей, многоточечный впрыск топлива заменил впрыск топлива в корпусе дроссельной заслонки. Этот многоточечный впрыск топлива также известен как портовый, многоточечный или последовательный впрыск топлива.
Система содержит топливные форсунки для каждого цилиндра, которые распыляются прямо на впускной клапан. Он обеспечивает более точный учет топлива и более быструю реакцию.
Функции топливной форсунки
Ниже приведены функции топливных форсунок в двигателе внутреннего сгорания:
Основное назначение системы впрыска топлива в дизельных двигателях заключается в том, что на их конструкцию сильно влияет компонент,
Топливная форсунка помогает подавать топливо в цилиндры.
Улучшает характеристики двигателя по характеристикам, выбросам и шуму.
Топливо подается под очень высоким давлением впрыска.
Его материалы спроектированы таким образом, чтобы выдерживать более высокие нагрузки и обеспечивать долговечность, соответствующую работе двигателя.
Еще одно предназначение системы впрыска — своевременный впрыск топлива. То есть регулируется момент впрыска.
Необходимо подать правильное количество топлива, чтобы обеспечить требуемую мощность двигателя.Вот почему контролируется дозирование впрыска.
Инжектор
изготовлен с большей точностью и допуском, чтобы обеспечить его эффективность работы. Это также предотвращает утечку.
Топливная форсунка распыляет топливо на очень мелкие частицы топлива, обеспечивая испарение каждой маленькой капельки топлива и ее сгорание.
Кислорода достаточно для смешивания с распыляемым топливом и обеспечения полного сгорания.
Читать: Общие сведения о системе смазки двигателя
Основные части системы впрыска топлива
Ниже приведены основные функциональные части, которые обеспечивают работу системы впрыска топлива в автомобильных двигателях, и названия компонентов топливной форсунки:
Основные части системы впрыска топлива разделены на две части, которые включают стороны низкого и высокого давления, части низкого давления — это топливный бак, топливный фильтр и топливный насос.При этом на стороне высокого давления находятся насос высокого давления, топливная форсунка, гидроаккумулятор, форсунка топливной форсунки. Форсунка имеет различную конструкцию срабатывания для различных типов систем впрыска топлива.
Поскольку топливо необходимо перекачивать из топливного бака в систему форсунок, роль играет топливная система низкого давления. При этом от топливной форсунки до камеры сгорания идет система высокого давления. Ниже представлена роль следующих частей, указанных выше:
Топливный бак — часть, где хранится топливо.
Топливный насос — перекачивает топливо из топливного бака в систему впрыска топлива.
ТНВД — эта деталь является расходомером и нагнетает топливо для впрыска.
Губернатор — подача топлива в соответствии с нагрузкой.
Топливная форсунка — подает топливо из ТНВД в цилиндры.
Топливный фильтр — для фильтрации грязи, каналов и абразивных частиц от блокировки системы впрыска.
На рисунке ниже показаны основные части топливной форсунки:
Система впрыска топлива работает полностью точно, чтобы обеспечить правильное количество топлива для любых условий эксплуатации. Блок управления двигателем (ЭБУ) используется для контроля большинства входных датчиков. Ниже приведены несколько деталей, в которых датчик используется для точной работы:
Датчик кислорода — обратите внимание на количество кислорода в выхлопных газах, которое позволяет ЭБУ определять, является ли топливная смесь богатой или бедной.Соответственно, выполняется регулировка.
Датчик положения дроссельной заслонки — этот датчик контролирует положение дроссельной заслонки, чтобы узнать, сколько воздуха попадает в двигатель. ЭБУ быстро реагирует на изменения, увеличивая или уменьшая расход топлива по мере необходимости.
Датчик массового расхода воздуха — сообщить блоку управления двигателем количество топлива, поступающего в двигатель.
Датчик температуры охлаждающей жидкости — ЭБУ определяет, когда двигатель достигает своей надлежащей рабочей температуры.
Датчик абсолютного давления в коллекторе — определение давления воздуха во впускном коллекторе.
Датчик частоты вращения двигателя — контролирует частоту вращения двигателя, поэтому используется для расчета ширины импульса.
Датчик напряжения — определяет напряжение системы в автомобиле, чтобы узнать, когда ЭБУ поднимает обороты холостого хода. это может быть, когда напряжение падает, что указывает на высокую электрическую нагрузку.
Читайте: Обычные и нетрадиционные типы автомобильных шасси
Типы систем впрыска топлива
Ниже приведены распространенные типы системы впрыска топлива, встречающиеся в старых и современных автомобилях:
Одноточечный впрыск или впрыск дроссельной заслонки:
Одноточечная система впрыска — это самый ранний и простой впрыск топлива, пришедший на смену карбюраторам.Он содержит одну или две форсунки в корпусе дроссельной заслонки, который является горловиной впускного коллектора двигателя.
Эта система форсунок не точна, чем предыдущая, но по сравнению с карбюраторами она лучше управляема, дешевле и проще в обслуживании.
Портовый или многоточечный впрыск топлива:
В многоточечных топливных форсунках разделительные форсунки расположены в каждом цилиндре на его впускном канале. Вот почему систему иногда называют форсункой, которая выпускает пары топлива близко к месту впуска, обеспечивая их полное втягивание в цилиндр.
Одним из преимуществ этой форсунки является то, что расходомер топлива более точен по сравнению с одной точкой. Он также идеально подходит для достижения требуемого соотношения топливо-воздух и практически исключает возможность конденсации или скопления топлива во впускном коллекторе.
Последовательный впрыск топлива:
Этот тип топливной форсунки также известен как последовательный впрыск топлива через порт или впрыск по времени. Это тип многопортового впрыска, даже если базовый многопортовый использует несколько форсунок.Все они распыляют свое топливо в одно и то же время или последовательно, заставляя топливо оставаться в течение 150 миллисекунд, когда двигатель работает на холостом ходу.
Преимущества последовательного впрыска топлива заключаются в том, что система реагирует быстрее, если водитель делает резкое изменение. Это связано с тем, что клапану нужно только дождаться открытия следующего впускного клапана, а не полного оборота двигателя.
Прямой впрыск:
Прямой впрыск является обычным явлением в дизельных двигателях, хотя начинает применяться и в бензиновых двигателях.Иногда его называют DIG для бензина с прямым впрыском. При этом топливо впрыскивается прямо в камеру сгорания, мимо клапанов.
Дозирование топлива более точное, чем у других типов впрыска топлива. Прямой впрыск топлива дает инженерам еще одну возможность точно влиять на то, как происходит сгорание в цилиндрах. Наука о конструкции двигателя изучает, как воздушно-топливная смесь вращается в цилиндрах. А еще мотыга идет взрыв от точки возгорания.
Прямой впрыск в бензиновом двигателе может обрабатывать такие вещи, как форма цилиндров и поршней.А также расположение портов и свечей зажигания, время, продолжительность и интенсивность искры. Количество свечей зажигания на цилиндр. Все это влияет на то, насколько полно и равномерно сгорает топливо в бензиновом двигателе.
Принцип работы
Работа системы топливных форсунок довольно интересна и понятна. Основная работа идет от топливной форсунки до камеры сгорания после того, как топливо перекачивается в нее из топливного бака.
Как было сказано ранее, топливная форсунка — это механическое устройство с электронным управлением, которое отвечает за распыление топлива.На инжектор подается питание, и электромагнит перемещает плунжер, который открывает клапан. Этот клапан позволяет топливу под давлением выливаться через крошечное сопло. Форсунка предназначена для распыления топлива, благодаря чему топливо легко сгорает,
Время, в течение которого топливная форсунка остается открытой, определяет подачу топлива в двигатель. Это известно как «ширина импульса» и управляется устройством ECU. Система топливных форсунок устанавливается непосредственно на впускной коллектор, так что топливо может распыляться прямо на впускной клапан.
Внутри обычного инжектора есть пружина, которая удерживает игольчатый клапан в закрытом положении. Он удерживает этот игольчатый клапан до тех пор, пока линия высокого давления не достигнет определенного значения. Существует труба под названием «топливная рампа», по которой топливо под давлением подается к форсункам.
Правильное количество топлива подано на необходимые детали. Различные части двигателя оснащены датчиками, которые сообщают блоку управления двигателем информацию о количестве топлива и при необходимости производят регулировку. Различные датчики были перечислены и объяснены в приведенной выше части этой статьи.
Посмотрите видео ниже, чтобы лучше понять работу системы впрыска топлива:

Прочтите: Что нужно знать о двигателях с турбонаддувом
Признаки неисправности топливных форсунок и способы их предотвращения
Выход из строя топливной форсунки после чрезмерной работы, и если ее не обслуживать регулярно, это может привести к серьезным неисправностям или засорению. Ниже приведены симптомы неисправности топливных форсунок и способы их предотвращения:
Неравномерные характеристики двигателя
Осложнения при запуске автомобиля
Запах топлива
Разбавление маслом
Неудачная эмиссия
Двигатель не достигает полных оборотов
Низкая производительность автомобиля
Катастрофический отказ двигателя
Дымовое излучение
Повышенный расход топлива
Загрязнение
Проблема часто возникает на топливной форсунке, когда есть грязь, частицы углерода, жидкое топливо или скопление остатков, приводящих к засорению топливных форсунок.Проблемы возникают после того, как корзина фильтра собирает мусор, который препятствует протеканию топлива через нее.
Правильный способ предотвратить отказ топливных форсунок — это регулярное техническое обслуживание. Детали автомобиля необходимо регулярно осматривать. Несмотря на то, что топливные форсунки имеют большие допуски, все же следует проводить проверку компонентов.
Для более надежного результата добавление влаги втягивающим этанолом или присадками, визуальный контроль, проведение ультразвуковой очистки. Кроме того, поможет фактическая картина потока для проверки объема и распыления.
Преимущества и недостатки системы впрыска топлива
Преимущества:
Ниже приведены преимущества системы впрыска топлива:
Точная топливная смесь топлива и воздуха обеспечивает максимально возможную топливную экономичность и выработку энергии.
Процесс сгорания значительно более эффективен в двигателе с впрыском топлива.
Двигатели с впрыском топлива более экономичны и позволяют максимально или минимизировать уровень выбросов.
В двигателе с впрыском топлива исключен холодный запуск, что устраняет необходимость в ручной блокировке.
Также используется на современных мотоциклах.
Система впрыска топлива автоматически уравновешивает топливовоздушную смесь с учетом окружающей среды.
Уменьшается вибрация двигателя и сводится к минимуму проблема засорения свечей зажигания.
Прочтите: Двухтактный двигатель: все, что вам нужно знать
Недостатки
Несмотря на все преимущества системы впрыска, некоторые ограничения все же имеют место.Ниже приведены недостатки системы:
Это сложное устройство с электронным управлением, которое работает с несколькими электронными датчиками.
Обслуживание и ремонт системы очень ограничены. То есть не вся мастерская может делать свою работу.
Система впрыска топлива стоит довольно дорого.
Настоятельно рекомендуется использовать качественные материалы и топливо.
Нет решения для низкой стоимости и небольшой емкости.
В заключение, система впрыска топлива полностью заменила карбюраторы в автомобильном двигателе.мы обсудили его функции, одна из которых — подавать топливо под высоким давлением в цилиндр. Система впрыска топлива разных типов, включающая корпус дроссельной заслонки и многопортовый, также выявлена ее составляющая со стороны низкого и высокого давления. он рабочий, симптомы и преимущества и недостатки системы впрыска топлива.
Вот и все для этой статьи. Я надеюсь, что вам понравилось читать, если да, то прокомментируйте, поделитесь и порекомендуйте этот сайт другим студентам технических специальностей.Спасибо!
ZOIL | Основы дизельного двигателя
Дизельный двигатель — это двигатель внутреннего сгорания , который использует воспламенение от сжатия для воспламенения топлива при его впрыске в двигатель.
Для понимания того, как работают дизельные двигатели, полезно сравнить различия между дизельным двигателем и бензиновым двигателем. Основные отличия бензинового двигателя от дизельного:
Бензиновый двигатель принимает смесь газа и воздуха, сжимает ее и воспламеняет смесь искрой.Дизельный двигатель забирает воздух, сжимает его, а затем впрыскивает топливо в сжатый воздух. Тепло сжатого воздуха самопроизвольно воспламеняет топливо. Дизельный двигатель не имеет свечи зажигания.
Бензиновый двигатель сжимает в соотношении от 8: 1 до 12: 1, в то время как дизельный двигатель сжимает в соотношении от 14: 1 до 25: 1. Более высокая степень сжатия дизельного двигателя приводит к повышению эффективности.
Бензиновые двигатели обычно используют либо карбюрацию, при которой воздух и топливо смешиваются задолго до того, как воздух поступает в цилиндр, либо впрыск топлива через порт, при котором топливо впрыскивается непосредственно перед тактом впуска (вне цилиндра).Следовательно, в бензиновом двигателе все топливо загружается в цилиндр во время такта впуска, а затем сжимается. Сжатие топливно-воздушной смеси ограничивает степень сжатия двигателя — если он слишком сильно сжимает воздух, топливно-воздушная смесь самовоспламеняется и вызывает детонацию. В дизельных двигателях используется прямой впрыск топлива, т.е. дизельное топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр. Дизельный двигатель сжимает только воздух, поэтому степень сжатия может быть намного выше. Чем выше степень сжатия, тем больше генерируется мощность.
Форсунки для дизельного топлива, в отличие от бензиновых, должны выдерживать температуру и давление внутри цилиндра и при этом подавать топливо в виде мелкодисперсного тумана. Чтобы туман равномерно распределялся по цилиндру, некоторые дизельные двигатели оснащены специальными впускными клапанами или камерами предварительного сгорания. Новые дизельные двигатели оснащены топливной системой Common Rail высокого давления. См. «Основы дизельной топливной системы» для получения дополнительной информации об этом типе топливной системы.
Дизельные двигатели могут быть оснащены свечой накаливания. Когда дизельный двигатель холодный, в процессе сжатия температура воздуха может не повыситься настолько, чтобы воспламениться топливо. Свеча накаливания представляет собой электрически нагреваемую проволоку, которая облегчает зажигание топлива при холодном двигателе. Свечи накаливания обычно устанавливаются на небольших дизельных двигателях. Бензиновые двигатели не требуют свечей накаливания, поскольку они не зависят от самовозгорания.
α (°) / n (об / мин) 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
5 15 15,5 15,5 15,5 15,5 15,5 15,5
20 15 14 15,5 14 15,5 14 15,5 14 15,5 15,5
30 14,5 12,5 15 15 15,5 15,5 15,5 15,5
40 5 15 15,5 15,5 15 15,5 15,5
50 15,5 15,5 12,5 15 15 902 17 902 902
60 15 15,5 14,5 15,5 15,5 15,5 15 14,5
70 15 15.5 15,5 15,5 15 13,5 13,5 14
80 13,5 15 15 15
90 15,5 15,5 15,5 15,5 14,5 15,5 13,5 13,5

ШАГ

1
ВПУСКНОЙ (ВНИЗ) ХОД 1 |
Поршень движется вниз, всасывая воздух в цилиндр
.
ШАГ

2
ХОД СЖАТИЯ (ВВЕРХ) 1 |
^► Поршень движется вверх, сжимая только что втянутый воздух в цилиндр
^► Прежде чем поршень достигнет верхней мертвой точки (ВМТ), дизельное топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр
^► Результат — сгорание дизельного топлива
ШАГ

3
ВПУСКНОЙ ХОД (ВНИЗ) 2 |
Поршень опускается, но впускной и выпускной клапаны не открываются
ШАГ

4
СТУПЕНЬ КОМПРЕССИИ (ВВЕРХ) 2 |
Поршень движется вверх, вытесняя сгоревшее дизельное топливо из цилиндра в виде выхлопа
.
ШАГ

5
Процесс повторяется
Дизельный двигатель предлагает эффективный метод выработки энергии.Он основан на сжатии для сгорания, что приводит к повышению топливной экономичности по сравнению с другими типами двигателей. E-ZOIL производит различные присадки к дизельному топливу, специально разработанные для дизельных двигателей. К ним относятся:
СИСТЕМА ВПРЫСКА
: КОМПОНЕНТЫ, ВИДЫ И ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ
«Топливная форсунка — это механическое устройство с электронным управлением, которое отвечает за распыление (впрыск) нужного количества топлива в двигатель, чтобы создать подходящую воздушно-топливную смесь для оптимального сгорания.”
Технология была создана в начале 20 века и впервые реализована на дизельных двигателях. К последней трети 20 века он также стал популярным среди обычных бензиновых двигателей.
Электронный блок управления (ЭБУ в системе управления двигателем) определяет точное количество и конкретное время требуемой дозы бензина (бензина) для каждого цикла, собирая информацию с различных датчиков двигателя. Таким образом, ЭБУ отправляет управляющий электрический сигнал правильной продолжительности и времени на катушку топливной форсунки.Таким образом открывается форсунка, через которую бензин проходит в двигатель.
На один вывод катушки форсунки напрямую подается напряжение 12 В, которое контролируется ЭБУ, а другой вывод катушки форсунки открыт. Когда ЭБУ определяет точное количество топлива и время его впрыска, активирует соответствующую форсунку, переключая другую клемму на массу (массу, т. Е. Отрицательный полюс).
КОМПОНЕНТЫ
Целью системы впрыска топлива является дозирование, распыление и распределение топлива по воздушной массе в цилиндре.В то же время он должен поддерживать требуемое соотношение воздух-топливо в соответствии с нагрузкой и скоростью двигателя.
* Насосные элементы:
Для перемещения топлива из топливного бака в цилиндр.
* Дозирующие элементы:
Для измерения подачи топлива со скоростью, необходимой для регулирования скорости и нагрузки на двигателе
* Контроль дозирования:
Для регулировки нормы дозирования элементов при изменении нагрузки и частоты вращения двигателя.
* Контроль смеси:
Для регулировки соотношения топлива и воздуха в зависимости от нагрузки и скорости.
* Раздаточные элементы:
Для равномерного распределения дозированного топлива между цилиндрами.
* Контроль времени:
Для фиксации запуска и остановки процесса смешения топлива с воздухом.
ВИДЫ ТОПЛИВНЫХ ИНЖЕКТОРОВ
1. Верхняя подача — Топливо поступает сверху и выходит снизу.
2. Боковая подача — Топливо попадает сбоку на штуцере форсунки внутри топливной рампы.
3. Форсунки корпуса дроссельной заслонки — (TBI) Расположены непосредственно в корпусе дроссельной заслонки.
ВИДЫ СИСТЕМ ВПРЫСКА ТОПЛИВА
1. Одноточечный впрыск топлива в корпус дроссельной заслонки
Также называемый одинарным портом, это был самый ранний тип впрыска топлива, появившийся на рынке. Все автомобили имеют впускной коллектор, через который в двигатель сначала поступает чистый воздух. TBFI работает, добавляя правильное количество топлива в воздух перед его распределением по отдельным цилиндрам.Преимущество TBFI в том, что он недорогой и простой в обслуживании. Если у вас когда-нибудь возникнет проблема с инжектором, вам нужно заменить только один. Кроме того, поскольку этот инжектор имеет довольно высокий расход, его не так просто засорить.
Технически системы дроссельной заслонки очень прочные и требуют меньшего обслуживания. При этом впрыск дроссельной заслонки сегодня используется редко. Транспортные средства, которые все еще используют его, достаточно стары, поэтому обслуживание будет более серьезной проблемой, чем это было бы с более новым автомобилем с меньшим пробегом.
Еще один недостаток TBFI — неточность. Если вы отпустите педаль акселератора, в воздушной смеси, поступающей в ваши цилиндры, все равно будет много топлива. Это может привести к небольшой задержке перед замедлением или, в некоторых автомобилях, к выбрасыванию несгоревшего топлива через выхлопную трубу. Это означает, что системы TBFI не так экономичны, как современные системы.
2. Многопортовый впрыск
Многопортовый впрыск просто перемещал форсунки дальше вниз по направлению к цилиндрам.Чистый воздух поступает в первичный коллектор и направляется в каждый цилиндр. Инжектор расположен в конце этого порта, прямо перед тем, как он всасывается через клапан в ваш цилиндр.
Преимущество этой системы в том, что топливо распределяется более точно, при этом каждый цилиндр получает свою собственную струю топлива. Каждая форсунка меньше и точнее, что позволяет снизить расход топлива. Обратной стороной является то, что все форсунки распыляют одновременно, а цилиндры срабатывают один за другим.Это означает, что у вас может быть остаток топлива между периодами впуска или у вас может возникнуть возгорание цилиндра до того, как форсунка сможет подать дополнительное топливо.
Многопортовые системы
отлично работают, когда вы путешествуете с постоянной скоростью. Но когда вы быстро ускоряетесь или убираете ногу с дроссельной заслонки, такая конструкция снижает либо экономию топлива, либо производительность.
3. Последовательный впрыск
Системы последовательной подачи топлива очень похожи на многопортовые системы.При этом есть одно ключевое отличие. Последовательная подача топлива — раз. Вместо того, чтобы все форсунки срабатывали одновременно, они подают топливо одна за другой. Время согласовано с вашими цилиндрами, что позволяет двигателю смешивать топливо прямо перед тем, как клапан открывается, чтобы всасывать его. Такая конструкция позволяет улучшить экономию топлива и производительность.
Поскольку топливо остается в порту только на короткое время, последовательные форсунки имеют тенденцию служить дольше и оставаться более чистыми, чем другие системы.Благодаря этим преимуществам на сегодняшний день наиболее распространенным типом впрыска топлива в транспортных средствах являются последовательные системы.
Единственным небольшим недостатком этой платформы является то, что она оставляет меньше места для ошибок. Топливно-воздушная смесь всасывается в цилиндр только через мгновение после открытия форсунки. Если он грязный, забитый или не реагирует, ваш двигатель будет испытывать нехватку топлива. Форсунки должны работать на максимальной мощности, иначе ваш автомобиль начнет работать с неровностями.
4. Прямой впрыск
Если вы начали замечать закономерность, вы, вероятно, догадались, что такое прямая инъекция.В этой системе топливо впрыскивается прямо в цилиндр, полностью минуя воздухозаборник. Производители автомобилей премиум-класса, такие как Audi и BMW, хотят убедить вас, что прямой впрыск является новейшим и лучшим вариантом. Что касается характеристик бензиновых автомобилей, они абсолютно правы! Но эта технология далеко не нова. Он использовался в авиационных двигателях со времен Второй мировой войны, и почти все дизельные автомобили имеют непосредственный впрыск, потому что топливо намного гуще и тяжелее.
В дизельных двигателях прямой впрыск очень надежен.Доставка топлива может потребовать много злоупотреблений, а проблемы с обслуживанием сведены к минимуму.
В бензиновых двигателях непосредственный впрыск применяется почти исключительно в транспортных средствах с высокими характеристиками. Поскольку эти автомобили работают с очень точными параметрами, особенно важно поддерживать в рабочем состоянии вашу систему подачи топлива. Несмотря на то, что автомобиль будет продолжать работать в течение долгого времени, если им пренебречь, его характеристики быстро снизятся.
СПОСОБЫ ВПРЫСКА ТОПЛИВА
Есть два способа впрыска топлива в системе зажигания от сжатия
1.Нагнетание воздушным дутьем
2. Безвоздушное или твердое нагнетание
1. Нагнетание воздушным дутьем
Этот метод первоначально использовался в больших стационарных и судовых двигателях. Но сейчас он устарел. В этом методе воздух сначала сжимается до очень высокого давления. Затем впрыскивается струя этого воздуха, увлекая за собой топливо в цилиндры. Скорость впрыска топлива регулируется изменением давления воздуха. Воздух высокого давления требует многоступенчатого компрессора, чтобы баллоны с воздухом оставались заряженными.2. Этот метод используется для всех типов малых и больших дизельных двигателей. Его можно разделить на две системы
1. Индивидуальная насосная система: в этой системе каждый цилиндр имеет свой индивидуальный насос высокого давления и измерительный блок.
2. Система Common Rail: в этой системе топливо перекачивается многоцилиндровым насосом в Common Rail, давление в рампе регулируется предохранительным клапаном. Отмеренное количество топлива подается в каждый цилиндр от общей магистрали.
Это все о системе впрыска топлива.Если у вас есть какие-либо вопросы относительно этой статьи, задавайте их в комментариях. Если вам понравилась эта статья, не забудьте поделиться ею в социальных сетях. Подпишитесь на наш сайт для получения более информативных статей. Спасибо, что прочитали.
ПРИНЦИП РАБОТЫ
Форсунки управляются блоком управления двигателем (ЭБУ). Во-первых, ЭБУ получает информацию о состоянии двигателя и требованиях с помощью различных внутренних датчиков. После определения состояния и требований двигателя топливо забирается из топливного бака, транспортируется по топливопроводам и затем нагнетается топливными насосами.Правильное давление проверяется регулятором давления топлива. Во многих случаях топливо также разделяется с помощью топливной рампы, чтобы питать различные цилиндры двигателя. Наконец, инжекторам приказывают впрыснуть необходимое для сгорания топливо.
Точная требуемая топливно-воздушная смесь зависит от двигателя, используемого топлива и текущих требований двигателя (мощность, экономия топлива, уровень выбросов выхлопных газов и т. Д.).
(автомобильный мир)
.
Навигация по записям
Легковой прицеп своими руками чертежи: Самодельный прицеп для легкового автомобиля: сделать и оформить
Кузовные пороги: Кузовные ремонтные пороги и арки
Найти:
Рубрики
Двигател
Двигатель
Движок
Масло
Мкпп
Обзор
Покраска
Радиатор
Разное
Ремонт
Совет
Советы
Трансмисс
Трансмиссия
Тюнинг
Как купить шины? | Шины для мини-погрузчиков | Шины для вилочных погрузчиков | Шины для фронтальных погрузчиков | Контакты | Карта сайта
Copyright © 2008-2012 pkfst.ru - Шины (пневматические, цельнолитые) для спецтехники: минипогрузчиков, фронтальных авто-погрузчиков, экскаваторов
Создание и продвижение продающих сайтов - prostar888@ya.ru

Карта сайта

Инжекторный двигатель: принцип работы инжектора, неисправности

Главные отличия карбюратора от электронного впрыска

Разновидности инжектора

Устройство инжекторного двигателя

Достоинства и недостатки двигателя с электронным впрыском

Основные неисправности

Рекомендации по эксплуатации инжекторного двигателя

принцип работы, плюсы и минусы

История

Устройство

Принцип работы

Режимы работы

Преимущества и недостатки

Типы инжекторной системы

Как работает инжекторный двигатель?

Датчики инжекторного двигателя

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ)

Датчик абсолютного давлении и температуры двигателя (ДАД)

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ)

Датчик фаз (ДФ)

Датчик детонации

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ)

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ)

Датчик кислорода

Исполнительные элементы

Топливный насос

Форсунка

Дроссельная заслонка

Регулятор холостого хода (РХХ)

Модуль зажигания

Принцип работы инжекторного двигателя

Прогрев двигателя и датчик температуры двигателя

Что лучше, инжекторный или карбюраторный двигатель?

виды, устройство, принцип работы, фото, промывка

Когда появился инжектор

Основные преимущества инжекторной системы

Разнообразие инжекторных систем

Отрицательные характеристики систем

Устройство системы

Как все работает

Виды систем впрыска бензиновых двигателей

Решения с карбюраторами

Как работает устройство?

Особенности системы впрыска

Диагностика инжекторных систем

Принцип действия системы непосредственного впрыска

Промывка инжекторной системы

Обратная связь с датчиками

Система датчиков инжекторных двигателей

Исполнительные механизмы инжекторных систем

Работа двигателя с инжекторной системой впрыска

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

Устройство автомобиля: инжектор

История инжектора

Схема работы инжектора

Система управления инжектора

Промывка инжектора

Принцип работы инжекторного двигателя, что такое инжекторный двигатель

Типы инжекторных систем

Как работает инжектор

Чем отличается инжекторный двигатель от карбюраторного

Применение инжекторных двигателей

Достоинства и недостатки инжекторного двигателя

Заключение

Принцип работы топливной системы двигателя инжектор

ТСД бензинового агрегата

ТСД дизельного агрегата

Несколько слов по топливу

Прямой впрыск топлива — обзор

Прямой впрыск топлива

Общие сведения о прямом впрыске топлива и принципах его работы

Как работает прямой впрыск топлива

Преимущества прямого впрыска топлива

Недостатки прямого впрыска топлива

Насколько мощнее и эффективнее эта технология?

Возобновление интереса к непосредственному впрыску топлива

Дизельные автомобили и прямой впрыск топлива

границ | Двигатели с воспламенением от сжатия — революционная технология, покорившая цивилизованные границы по всему миру от промышленной революции до XXI века

Введение и краткая история двигателей с воспламенением от сжатия