Системы впрыска топлива бензиновых двигателей: виды и принцип работы

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

Карбюраторные системы питания

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

Система питания топливом карбюраторного двигателя включает в себя топливный бак 1, фильтры грубой 2 и тонкой 4 очистки топлива, топливоподкачивающий насос 3, карбюратор 5, впускной трубопровод 7 и топливопроводы.

При работе двигателя топливо из бака 1 с помощью насоса 3 подается через фильтры 2 и 4 к карбюратору. Там оно в определенной пропорции смешивается с воздухом, поступающим из атмосферы через воздухоочиститель 6. Образовавшаяся в карбюраторе горючая смесь по впускному коллектору 7 попадает в цилиндры двигателя.

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

Фильтры карбюраторных двигателей

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

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

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

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

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

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

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

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

Система принудительного холостого хода позволяет экономить топливо во время движения в режиме торможения двигателем, т. е. тогда, когда водитель при включенной передаче отпускает педаль акселератора, связанную с дроссельной заслонкой карбюратора.

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

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

Балансировочное устройство

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

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

Какими бывают инжекторы?

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

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

распределенный впрыск топлива.

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

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

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

Основные датчики

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

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

Краткая история появления

Инжекторная система подачи топлива начала активно внедряться в 70-х годах, явившись реакцией на возросший уровень выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Она была заимствована в авиастроении и являлась экологически более безопасной альтернативой карбюраторному двигателю. Последний был оснащен механической системой подачи топлива, при которой топливо поступало в камеру сгорания за счет разницы давлений.

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

Инжекторные топливные системы

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

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

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

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

 

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

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

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

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

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

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

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

Особенности устройства инжекторного двигателя

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

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

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

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

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

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

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

Система подачи топлива

Узел включает в себя:

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

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

Инжекторный двигатель описание фото видео устройство виды.

 

Кто первый на практике применил прямой впрыск бензина в двигателе внутреннего сгорания? Конструкторы начали с дизельных двигателей. Система впрыска, которую разработал Рудольф Дизель, была довольно громоздкой и несовершенной, лучшие характеристики были в системы впрыска, разработанной Герберт Акройд Стюарт. А косвенный впрыск бензина впервые применил в 1902 году французский авиационный инженер Леон Лепелетье на авиационном двигателе «Антуанетта 8V». В 1916 году российские инженеры Микулин и Стечкина применили в авиационном двигателе косвенную систему впрыска бензина, этот двигатель так и не пошел в серийное производство.

Прямой впрыск бензина был применен на двигателе «Hesselman» шведского инженера Йонаса Хессельмана в 1925 году.

А вот первое массовое применение инжекторной системы формирования бензино-воздушной смеси было сделано в военной авиации. Это сделала фирма «Messerschmitt AG», авиастроительная фирма Германии, действовавшей в 1938-1945 и 1956-1968 годах. Первоначальное название фирмы — «Messerschmitt-Flugzeugbau Gesellschaft», эту фирму основал в 1923 году Вилли Мессершмитт. Прямой впрыск топлива на истребителях «Мессершмитт» давал возможность значительно большего маневрирования самолетом на больших высотах, без риска, что мотор заглохнет, и мощность мотора при этом была выше. В двигателях «Мессершмитт» была еще одна техническая новинка: переменный угол атаки лопастей пропеллера, это увеличивало тяговую силу на больших высотах. Конечно, эти двигатели конструктивно очень отличались от современных. Многие последующих изменений конструкторы сделали позже, без участия «Messerschmitt AG» и лично Вилли Мессершмитта.

От истории переходим к практике. Инжекторная система подачи топлива постепенно и уверенно вытесняет карбюраторную систему. Двигатели, имеющие такую ​​систему, называют инжекторными двигателями. Посмотрите на этот рисунок.

В конце 70-х годов 20-го века и начала 80-х годов инжекторный впрыск топлива в автомобильном двигателе набирает популярность (конечно, это не касается некоторых стран), а с началом 21-го века точечный инжекторный впрыск топлива частично вытесняется прямым инжекторным впрыском .
Что заставило конструкторов делать все эти изменения?
Главная причина перехода на инжекторе двигателя — экология. Конструкторы начали с каталитического нейтрализатора отработавших газов. Но катализатор эффективно работает только при сжигании в двигателе так называемой «стехиометрической» топливо-воздушной смеси (весовое соотношение воздух / бензин = 14,7: 1). Любое отклонение состава смеси от указанного приводит к падению эффективности двигателя. Для стабильной поддержки такого соотношения рабочей смеси карбюраторные системы уже не подходили.

Первые инжекторные системы были чисто механическими с незначительным использованием электронных компонентов. Но практика использования этих систем показала, что параметры смеси, на стабильность которых рассчитывали разработчики, изменяются при эксплуатации автомобиля. Выход был найден. В систему ввели обратная связь: в выпускную систему, перед катализатором, поставили датчик содержания кислорода в выхлопных газах, так называемый лямбда-датчик, или лямбда-зонд. По сигналам датчика кислорода электронный блок управления (ЭБУ) корректирует подачу топлива в двигатель, точно выдерживая нужный состав смеси. Блок ЭБУ может в литературе называться «контролер».

 

Инжекторные системы подачи топлива имеют перед карбюраторными следующие преимущества:
— точное дозирование топлива, следовательно, более экономный двигатель.
— снижение токсичности выхлопных газов.
— увеличение мощности двигателя примерно на 7-10%.
— улучшение динамических свойств автомобиля. Система впрыска немедленно реагирует на любые изменения нагрузки, изменяя параметры топливно-воздушной смеси.
— легкость запуска двигателя, независимо от погодных условий. И зимой тоже!

         Немного о конструкции. Датчики инжекторного двигателя

Датчик массового расхода воздуха служит для расчета циклового наполнения цилиндров. Измеряется массовый расход воздуха, которая затем перечисляется программой в цилиндрическое цикловое наполнения. При неисправности датчика управления двигателем идет по аварийными таблицами.
Вместо датчика массового расхода воздуха в двигателе может быть датчик давления во впускном коллекторе. Разница небольшая, потому что давление во впускном коллекторе зависит от скорости прохождения воздуха в коллекторе. Это я опять вспомнил о законе Бернулли.
Неисправность этого датчика очень ухудшает движение автомобиля под нагрузкой (например, когда едете вверх). Иногда при неисправности этого датчика машина едет немного лучше с отключенным датчиком.

Датчик положения дроссельной заслонки — для расчета фактора нагрузки на двигатель и его изменения в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки, обороты двигателя и циклового наполнения цилиндров двигателя топливной смесью.
Некоторые автомеханики называют этот датчик «позиционер», такая терминология популярна для дизельных двигателей.
Этот датчик традиционно находится на той же оси, на которой вращается дроссельного заслонка. Чем сильнее мы нажмем на «газ», тем больше открывается дроссельного заслонка, увеличивая количество воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. Если бы мы очень плавно нажимали на педаль газа и чрезвычайно плавно отпускали ее, датчик положения дроссельной заслонки можно было бы выбросить. При резких изменениях рабочих режимов датчик помогает контроллеру более правильно дозировать подачу бензина в двигатель.

Датчик зачастую являются реостатным, это переменный резистор с тремя выводами. Современные датчики работают на эффекте Холла, и практически не изнашиваются.
Неисправность датчика очень ухудшает динамические характеристики двигателя, в некоторых редких случаях двигатель не заводится, но заводится с отключенным датчиком. С отключенным исправным датчиком машина едет гарантированно хуже.
Этот датчик является популярной причиной при решении многих проблем с холостым ходом: холостой ход великоват, женщин, нестабильный, зависают и держатся слишком большими холостые обороты, короче говоря, этот датчик должен быть исправным, потому что его неисправность или даже незначительное отклонение в характеристиках датчика от нормы очень портит нервы водителю.

Разновидности инжекторных систем

Сейчас вы прочтете о различных инжекторные системы. Но без азбуки я не обойдусь. Немного азбуки.
Как работает игла популярного автомобильного электромагнитного инжектора?
Простой ответ. Она работает так: пшик-пшик-пшик … и пшикает бензином в двигатель.
Правильный ответ. Игла электромагнитного инжектора НЕ пшикает бензином в цилиндр двигателя или во впускной коллектор. Эта игла только открывает или закрывает канал, по которому бензин под давлением вытекает через отверстия специальной формы, при этом прекрасно распыляется на мелкие капли. Давление бензина поддерживается стабильным, а управление инжектором — это только подача командного сигнала на инжектор: открыть или закрыть.
Теперь легче понять проблемы, которые могут быть с инжектором.
Он может протекать. Перерасход бензина, плохо заводится горячий двигатель.
Он может не открываться, если хорошо забит грязью, или может плохо распылять бензин, если выпускные отверстия инжектора очень загрязнены. Двигатель или принципиально не заводится, или значительный перерасход бензина.

Теперь возвращаемся к рассмотрению разновидностей систем впрыска топлива в двигатель.
В зависимости от количества форсунок и места подачи топлива, системы впрыска подразделяются на три типа: одноточечный или моновпрыск (моноинжектор, одна форсунка во впускном коллекторе на все цилиндры), многоточечный или распределенный (у каждого цилиндра своя форсунка, которая подает топливо в коллектор у впускного клапана цилиндра) и непосредственный (топливо подается форсунками непосредственно в цилиндры, как в дизельных двигателях).
Некоторые еще знает странное выражение «полный инжектор». В зависимости от фантазии, так могут называть или многоточечный впрыск или прямой впрыск.
А кое-кто даже может заявить о «механический впрыск». На самом деле он говорит о механическую систему управления впрыском, устаревшую и значительно хуже, чем электронная.

Чем отличается инжекторный двигатель от карбюраторного

Инжектор представляет собой принципиально другой способ подачи топлива в камеру сгорания по сравнению с карбюратором. Другими словами, в инжекторном моторе наибольшие конструктивные изменения коснулись системы питания и топливоподачи.  В карбюраторном двигателе бензин смешивается с определенной частью воздуха во внешнем устройстве (карбюраторе). После образовавшаяся топливно-воздушная смесь всасывается в цилиндры двигателя. Инжекторный двигатель имеет специальные инжекторные форсунки, которые дозировано впрыскивают горючее под давлением, после чего происходит смешение порции топлива с воздухом. Если сравнивать эффективность подачи горючего инжектором и карбюратором, мотор с инжектором оказывается до 15% мощнее. Также отмечается существенная экономия топлива на разных режимах работы двигателя.

его достоинства, виды, конструктивные особенности

Сейчас практически на любом бензиновом моторе легкового автомобиля, используется инжекторная система питания, которая пришла на смену карбюратору. Инжектор благодаря ряду рабочих характеристик превосходит карбюраторную систему, поэтому он является более востребованным.

Немного истории

Активно устанавливаться такая система питания на автомобилях стала со средины 80-х годов, когда начали вводиться нормы экологичности выбросов. Сама идея инжекторной системы впрыска топлива появилась значительно раньше, еще в 30-х годах. Но тогда основная задача крылась не в экологичном выхлопе, а повышении мощности.

Первые инжекторные системы применялись в боевой авиации. На то время, это была полностью механическая конструкция, которая вполне неплохо выполняла свои функции. С появлением реактивных двигателей, инжекторы практически перестали использоваться в военной авиатехнике. На автомобилях же механический инжектор особо распространения не получил, поскольку он не мог полноценно выполнять возложенные функции. Дело в том, что режимы двигателя автомобиля меняются значительно чаще, чем у самолета, и механическая система не успевала своевременно подстраиваться под работу мотора. В этом плане карбюратор выигрывал.

Но активное развитие электроники дало «вторую жизнь» инжекторной системе. И немаловажную роль в этом сыграла борьба за уменьшение выброса вредных веществ. В поисках замены карбюратору, который уже не соответствовал нормативам экологии, конструкторы вернулись к инжекторной системе впрыска топлива, но кардинально пересмотрели ее работу и конструкцию.

Что такое инжектор и чем он хорош

Инжектор дословно переводится как «впрыскивание», поэтому второе название его – система впрыска с помощью специальной форсунки. Если в карбюраторе топливо подмешивалось к воздуху за счет разрежения, создаваемого в цилиндрах мотора, то в инжекторном моторе бензин подается принудительно. Это самое кардинальное различие между карбюратором и инжектором.

Достоинствами инжекторного двигателя, относительно карбюраторных, такие:

1. Экономичность расхода;
2. Лучший выход мощности;
3. Меньшее количество вредных веществ в выхлопных газах;
4. Легкость пуска мотора при любых условиях.

И достигнуть этого всего удалось благодаря тому, что бензин подается порционно, в соответствии с режимом работы мотора. Из-за такой особенности в цилиндры мотора поступает топливовоздушная смесь в оптимальных пропорциях. В результате, практически на всех режимах работы силовой установки в цилиндрах происходит максимально возможное сгорание топлива с меньшим содержанием вредных веществ и повышенным выходом мощности.

Видео: Принцип работы системы питания инжекторного двигателя

Виды инжекторов

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

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

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

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

  1. Центральная

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

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

2. Распределенная

Распределенный впрыск топлива

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

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

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

3. Непосредственная

Система непосредственного впрыска топлива

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

Конструкция и принцип работы инжектора

Поскольку система распределенного впрыска – самая распространенная, то на именно на ее примере рассмотрим конструкцию и принцип работы инжектора.

Условно эту систему можно разделить на две части – механическую и электронную. Первую дополнительно можно назвать исполнительной, поскольку благодаря ей обеспечивается подача компонентов топливовоздушной смеси в цилиндры. Электронная же часть обеспечивает контроль и управление системой.

Механическая составляющая инжектора

Система питания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

К механической части инжектора относится:

• топливный бак;
• электрический бензонасос;
• фильтр очистки бензина;
• топливопроводы высокого давления;
• топливная рампа;
• форсунки;
• дроссельный узел;
• воздушный фильтр.

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

Видео: Инжектор

Принцип работы инжектора

Что касается назначения каждого из них, то все просто. Бак является емкостью для бензина, где он хранится и подается в систему. Электробензонасос располагается в баке, то есть забор топлива производится непосредственно им, причем этот элемент обеспечивает подачу топлива под давлением.

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

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

Раньше форсунки были полностью механическими, и срабатывали они от давления топлива. При достижении определенного значения давления топливо, преодолевая усилие пружины форсунки, открывало клапан подачи и впрыскивалось через распылитель.

Устройство электромагнитной форсунки

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

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

Электронная составляющая

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

Для своей работы ЭБУ использует показания датчиков:

1. Лямбда-зонд . Это датчик, который определяет остатки несгоревшего воздуха в выхлопных газах. На основе показаний лямбда-зонда ЭБУ оценивает как соблюдается смесеобразование в необходимых пропорциях. Устанавливается в выпускной системе авто.
2. Датчик массового расхода воздуха (аббр. ДМРВ). Этим датчиком определяется количество проходящего через дроссельный узел воздуха при всасывании его цилиндрами. Расположен в корпусе воздушного фильтрующего элемента;
3. Датчик положения дроссельной заслонки (аббр. ДПДЗ). Этот датчик подает сигнал о положении педали акселератора. Установлен в дроссельном узле;
4. Датчик температуры силовой установки. На основе показаний этого элемента регулируется состав смеси в зависимости от температуры мотора. Располагается возле термостата;
5. Датчик положения коленчатого вала (аббр. ДПКВ). На основе показаний этого датчика определяется цилиндр, в который необходимо подать порцию топлива, время подачи бензина, и искрообразование. Установлен возле шкива коленчатого вала;
6. Датчик детонации. Необходим для выявления образования детонационного сгорания и принятия мер для его устранения. Расположен на блоке цилиндров;
7. Датчик скорости. Нужен для создания импульсов, по которым высчитывается скорость движения авто. На основе его показаний делается корректировка топливной смеси. Установлен на коробке передач;
8. Датчик фаз. Он предназначен для определения углового положения распредвала. На некоторых автомобилях может отсутствовать. При наличии этого датчика в двигателе выполняется фазированный впрыск, то есть, импульс на открытие поступает только для конкретной форсунки. Если этого датчика нет, то форсунки работают в парном режиме, когда сигнал на открытие подается сразу на две форсунки. Установлен в головке блока;

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

Что касается подачи топлива, то на основе данных от датчиков, контролером высчитывается время открытия форсунок, чтобы обеспечить оптимальное количество подаваемого бензина для создания топливовоздушной смеси в необходимой пропорции.

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

Устройство топливной системы

 

Форсунка (инжектор), является основным элементом системы впрыска.

Назначение форсунки

Дозированная подача топлива, распыление его в камере сгорания (впускном коллекторе) и образования топливно-воздушной смеси. Форсунки нашли свое применение в системах впрыска бензиновых и дизельных двигателей. На современных автомобилях устанавливаются форсунки с электронным управлением впрыска.

Виды форсунок

Форсунки различаются в зависимости от способа осуществления впрыска топлива. Давайте рассмотрим основные виды форсунок:

• Электромагнитные форсунки;
• Электрогидравлические форсунки;
• Пьезоэлектрические форсунки.

Устройство электромагнитной форсунки

1 — сетчатый фильтр; 2 — электрический разъем; 3 – пружина; 4 — обмотка возбуждения; 5 — якорь электромагнита; 6 — корпус форсунки; 7 — игла форсунки; 8 – уплотнение; 9 — сопло форсунки.

Электромагнитная форсунка нашла свое применение на бензиновых двигателях, в том числе оборудованных системой непосредственного впрыска. Электромагнитной форсунка имеет простую конструкцию, которая включает электромагнитный клапан с иглой и соплом.

Как работает электромагнитная форсунка

Работа электромагнитной форсунки осуществляется в соответствии с заложенным алгоритмом в электронный блок управления. Электронный блок в определенный момент подает напряжение на обмотку возбуждения клапана. Вследствие этого создается электромагнитное поле, которое преодолевая усилие пружины, втягивает якорь с иглой и освобождает сопло форсунки, после чего производится впрыск топлива. Когда напряжение исчезает, пружина возвращает иглу форсунки обратно на седло.

Устройство электрогидравлической форсунки

1 — сопло форсунки; 2 – пружина; 3 — камера управления; 4 — сливной дроссель; 5 — якорь электромагнита; 6 — сливной канал; 7 — электрический разъем; 8 — обмотка возбуждения; 9 — штуцер подвода топлива; 10 — впускной дроссель; 11 – поршень; 12 — игла форсунки.

Электрогидравлическая форсунка применяется на дизельных двигателях. Электрогидравлическая форсунка включает электромагнитный клапан, камеру управления, впускной и сливной дроссели.

Как работает электрогидравлическая форсунка

Работа электрогидравлической форсунки основана на использовании давления топлива при впрыске. В обычном положении электромагнитный клапан закрыт и игла форсунки прижата к седлу силой давления топлива на поршень в камере управления. Давление топлива на иглу меньше давления на поршень, благодаря этому впрыск топлива не происходит.

Когда электронный блок управления дает команду на электромагнитный клапан, открывается сливной дроссель. Топливо вытекает из камеры управления через сливной дроссель в сливную магистраль. Впускной дроссель препятствует выравниванию давлений в камере управления и впускной магистрали, вследствие чего давление на поршень снижается, а давление топлива на иглу форсунки не изменяется. Игла форсунки поднимается и происходит впрыск топлива.

Устройство пьезоэлектрической форсунки

1 — игла форсунки; 2 – уплотнение; 3 — пружина иглы; 4 — блок дросселей; 5 — переключающий клапан; 6 — пружина клапана; 7 — поршень клапана; 8 — поршень толкателя; 9 – пьезоэлектрический элемент; 10 — сливной канал; 11 — сетчатый фильтр; 12 — электрический разъем; 13 — нагнетательный канал.

Пьезофорсунка (пьезоэлектрическая форсунка) является самым совершенным устройством, обеспечивающим впрыск топлива в современных автомобилях. Форсунка применяется на дизельных двигателях с системой впрыска Common Rail. Основные преимущества пьезоэлектрической форсунки в точности дозировки и быстроте срабатывания. Благодаря этому пьезофорсунка обеспечивает многократный впрыск на протяжении одного рабочего цикла.

Как работает пьезофорсунка (пьезоэлектрическая форсунка)

Работа пьезофорсунки основана на изменении длины пьезокристалла при подачи напряжения. Пьезоэлектрическая форсунка состоит из: корпуса, пьезоэлемента, толкателя, переключающего клапана и иглы.

Пьезофорсунка работает по гидравлическому принципу. В обычном положении игла прижата к седлу силой высокого давления топлива. Электронный блок подает электрический сигнал на пьезоэлемент и его длина увеличивается, воздействуя на поршень толкателя, открывает переключающий клапан и топливо поступает в сливную магистраль. Давление над иглой падает, и за счет давления в нижней части игла поднимается, что приводит к впрыску топлива. Количество впрыскиваемого топлива зависит от длительности воздействия на пьезоэлемент и давления топлива в топливной рампе.

Бензин с непосредственным впрыском

Группа компаний Bosch Bosch Motorsport

Английский

• Немецкий
• Английский

Мобильные решения Bosch Главная

• Главная
• Ключевые особенности
  • Персонализированная мобильность
    • Мобильность как услуга
    • Комфортная зарядка
    • Совершенно бесключевой
  • Автоматизированная мобильность
    • ESP — путь к безопасности дорожного движения
    • Системы помощи водителю для коммерческих автомобилей
    Think,
    • Sense, Закон
    • На пути к безаварийной езде на мотоцикле
    • Проекты и инициативы
  • Подключенная мобильность
    • Устройство Интернета вещей на колесах
    • Архитектура E / E
    • Автомобильный компьютер
    • Подключенный автомобиль
    • Подключенные услуги
    • Обновления воздух
    • Интеллектуальное сельское хозяйство
  • Силовой агрегат и электрифицированная мобильность
    • Сочетание силового агрегата для улучшения качества воздуха
    • Прорыв в области электромобильности
    • Городская мобильность и качество воздуха
    • Производительность и удовольствие от вождения
• Продукты и услуги
  • Легковые автомобили и легкие коммерческие автомобили
    • Силовые агрегаты
      • Электропривод
      • Высоковольтные гибридные системы
      • Решения для гибридизации 48 В системы
      • Топливный элемент- электромобиль
      • решения для трансмиссии eCityTruck
      • Прямой впрыск бензина
      • Впрыск бензина через порт
      • Сжатый природный газ
      • Система Common Rail (соленоид)
      • Система Common Rail (пьезо)
      • Система очистки выхлопных газов Denoxtronic
      • Очистка выхлопных газов с помощью технологии двойного впрыска
      • Системы привода Flex Fuel
      • Управление температурой для гибридных систем и электроприводов
      • Управление температурой для двигателей внутреннего сгорания
      • Технология передачи
      • Трансмиссия DH-CVT
      • Датчики трансмиссии
      • Системы накаливания
    • Автоматизированное вождение
      • Ассистент движения в пробках
      • Ассистент движения на шоссе
      • Локализация для автоматизированного вождения
      • Дорожная подпись
      • DASy Автомобильный компьютер
      • Состояние дороги
    • Автоматическая парковка
      • Автоматическая парковка служащим
      • Функции парковки в домашней зоне
      • Функции парковки в гараже
      • Ассистент удаленной парковки
    • Системы помощи водителю
      • Ассистент смены полосы движения
      • Предупреждение о выезде с полосы
      • Ассистент удержания полосы движения Автоматическое экстренное торможение
      • Автоматическое экстренное торможение уязвимых участников дорожного движения
      • Предупреждение о перекрестном движении сзади
      • Информация о дорожных знаках
      • Интеллектуальный хедлай ght control
      • Адаптивный круиз-контроль
      • Облачное предупреждение водителя о неправильном пути
      • Система помощи в зоне строительства
      • Обнаружение сонливости водителя
      • Уклоняющаяся поддержка рулевого управления
      • Экстренное торможение при маневрировании
      • Многокамерная система
      • Парковка
      • Assist
      • Система заднего вида
      • Обнаружение слепых зон
    • Системы безопасности вождения
      • Система безопасности прицепа
      • Антиблокировочная тормозная система (ABS)
      • Усиление тормозов и распределение тормозного усилия
      • Электронная программа стабилизации (ESP®)
      • Система защиты пешеходов
      • Система защиты пассажиров
      • Интегрированные системы безопасности
      • Системы рекуперативного торможения
      • Стеклоочистители
      • Встроенный силовой тормоз
    • Интерьер и кузов системы
      • Решения для информационно-развлекательной системы и кабины
      • Системы отображения и взаимодействия
      • Электроника кузова
      • Приводы Comfort
      • Системы контроля салона
    • Системы рулевого управления
      • Системы электроусилителя руля
    • Решения для подключения
    • 0006 Центральный шлюз
      • Блок управления V2X Connectivity
      • Perfectly keyless
      • Connected Horizon
      • mySPIN
  • Коммерческие автомобили
    • Системы силовых агрегатов
      • Решения для трансмиссии eCityTruck
      • eRegio0007000 Решения для электропривода
      • eRegioTruck
      Система Common-Rail CRSN
      • Система Common-Rail MD / OHW
      • Очистка выхлопных газов с технологией двойного впрыска 900 07
    • Системы помощи водителю
      • Интеллектуальное управление фарами
      • Предупреждение о выезде с полосы
      • Ассистент удержания полосы
      • Ассистент центрирования полосы
      • Удержание полосы движения
      • Усовершенствованное экстренное торможение
      • Информация о дорожных знаках
      • Предупреждение о столкновении с поворотом 9000 информационная система
      • Адаптивный круиз-контроль
      • Обнаружение слепых зон
    • Системы безопасности вождения
      • Система защиты пассажиров
    • Внутренние и кузовные системы
      • Информационно-развлекательные системы
      • Цифровые приборные панели
      • Электронные блоки цифровых приборов
    • Системы рулевого управления
      • Гидравлические и электрогидравлические системы рулевого управления
    • Решения для подключения
      • Central G ateway
      • Блок управления подключением
      • Perfectly keyless
      • Решения для подключения V2X
      • Connected horizon
  • Off-Highway и большие двигатели
    • Системы силовых агрегатов
      • Электрифицированные системы трансмиссии для больших двигателей Система Common Rail
      —
      • Система Common-Rail MD / OHW
      • Система Common-Rail для грузовых автомобилей
      • Насосная система и насос-форсунка
      • Компоненты механического впрыска дизельного топлива для больших двигателей
      • Системы газового и двухтопливного впрыска
    • Автоматизированные вождение
      • Робототехнический контроллер для внедорожников
    • Системы помощи водителю
      • Многокамерная система
    • Интеллектуальное решение для посадки
  • Двухколесные и силовые виды спорта
    • Системы трансмиссии
      • Системы управления двигателем
      • Система привода
      • Интегрированная система
      • Приводы eBike
    • Системы безопасности при езде
      • Система стабилизации мотоцикла (MSC)
      • ABS мотоцикла
      • Полуактивная система управления демпфированием
    • Системы помощи водителю
      • Расширенные системы помощи водителю
    • Приборы и информационно-развлекательная система
      • Приборы и информационно-развлекательная система
      • Системы визуализации для электровелосипедов
    • Подключенные услуги и системы
  • Услуги по управлению транспортными средствами
  • Услуги мобильной связи
  • Диагностика
  • Подключенная парковка
    • Общественная парковка
  • Охраняемая парковка для грузовиков
  • Подключенные решения для зарядки
    900 06 Комфортная зарядка
    • Услуги по зарядке
    • Enterprise Charging
  • Аккумулятор в облаке
• Услуги разработки
  • Инженерные услуги
  • Центр инженерных испытаний
  • Испытательный полигон
• Услуги мастерской 9000 9000
• Техника для мастерских
  • Оборудование для мастерских
  • Диагностическое программное обеспечение
  • Ремонт электроники
  • Услуги по ремонту
• Концепции мастерских
  • Bosch Car Service
  • AutoCrew
  • Классические автомобили

Промышленные элементы и компоненты ME датчики

ИС

IP-модули

Разъемы

Отраслевые решения

• Продукция и услуги
• Легковые автомобили и легкие коммерческие автомобили
• Силовые агрегаты
• Прямой впрыск бензина

Главная

• Главная
• Ключевые особенности
  • Персонализированная мобильность
    • Мобильность как услуга
    • Комфортная зарядка
    • Совершенно бесключевой
  • Автоматизированная мобильность
    • ESP — путь к безопасности дорожного движения
    • Системы помощи водителю для коммерческих автомобилей
    Think,
    • Sense, Закон
    • На пути к безаварийной езде на мотоцикле
    • Проекты и инициативы
  • Подключенная мобильность
    • Устройство Интернета вещей на колесах
    • Архитектура E / E
    • Автомобильный компьютер
    • Подключенный автомобиль
    • Подключенные услуги
    • Обновления воздух
    • Интеллектуальное сельское хозяйство
  • Силовой агрегат и электрифицированная мобильность
    • Сочетание силового агрегата для улучшения качества воздуха
    • Прорыв в области электромобильности
    • Городская мобильность и качество воздуха
    • Производительность и удовольствие от вождения
• Продукты и услуги
  • Легковые автомобили и легкие коммерческие автомобили
    • Системы силового агрегата
      • Электропривод
      • Высоковольтные гибридные системы
      • Решения для гибридизации Системы 48 В
      • Топливный элемент- электромобиль
      • решения для трансмиссии eCityTruck
      • Прямой впрыск бензина
      • Впрыск бензина через порт
      • Сжатый природный газ
      • Система Common Rail (соленоид)
      • Система Common Rail (пьезо)
      • Система очистки выхлопных газов Denoxtronic
      • Очистка выхлопных газов с помощью технологии двойного впрыска
      • Системы привода Flex Fuel
      • Управление температурой для гибридных систем и электроприводов
      • Управление температурой для двигателей внутреннего сгорания
      • Технология передачи
      • Трансмиссия DH-CVT
      • Датчики трансмиссии
      • Системы накаливания
    • Автоматизированное вождение
      • Ассистент движения в пробках
      • Ассистент движения на шоссе
      • Локализация для автоматизированного вождения
      • Дорожная подпись
      • DASy Автомобильный компьютер
      • Состояние дороги
    • Автоматическая парковка
      • Автоматическая парковка служащим
      • Функции парковки в домашней зоне
      • Функции парковки в гараже
      • Ассистент удаленной парковки
    • Системы помощи водителю
      • Ассистент смены полосы движения
      • Предупреждение о выезде с полосы
      • Ассистент удержания полосы движения Автоматическое экстренное торможение
      • Автоматическое экстренное торможение уязвимых участников дорожного движения
      • Предупреждение о перекрестном движении сзади
      • Информация о дорожных знаках
      • Интеллектуальный хедлай ght control
      • Адаптивный круиз-контроль
      • Облачное предупреждение водителя о неправильном пути
      • Система помощи в зоне строительства
      • Обнаружение сонливости водителя
      • Уклоняющаяся поддержка рулевого управления
      • Экстренное торможение при маневрировании
      • Многокамерная система
      • Парковка
      • Assist
      • Система заднего вида
      • Обнаружение слепых зон
    • Системы безопасности вождения
      • Система безопасности прицепа
      • Антиблокировочная тормозная система (ABS)
      • Усиление тормозов и распределение тормозного усилия
      • Электронная программа стабилизации (ESP®)
      • Система защиты пешеходов
      • Система защиты пассажиров
      • Интегрированные системы безопасности
      • Системы рекуперативного торможения
      • Стеклоочистители
      • Встроенный силовой тормоз
    • Интерьер и кузов
      • Решения для информационно-развлекательной системы и кабины
      • Системы отображения и взаимодействия
      • Электроника кузова
      • Приводы Comfort
      • Системы контроля салона
    • Системы рулевого управления
      • Системы электроусилителя руля
    • Решения для подключения
    • 0006 Центральный шлюз
    • 0006 Блок управления V2X Connectivity
    • Perfectly keyless
    • Connected horizon
    • mySPIN

Система двигателя с непосредственным впрыском бензина

MCU Renesas в сочетании с кондиционерами сигналов датчиков (SSC) позволяет быстрее создавать решение -на рынок, обеспечивает модель поддержки системы и сокращает циклы отладки для приложений системы прямого впрыска.

Системы прямого впрыска, в которых топливный насос высокого давления нагнетает топливо для впрыска непосредственно в цилиндр с помощью форсунки, обеспечивают большую свободу в выборе момента впрыска и объема, чем системы многоточечного впрыска (MPI). Можно ожидать, что это обеспечит улучшенную экономию топлива.

В качестве решения для таких все более сложных требований управления, как эти, Renesas поставляет микроконтроллеры, сочетающие в себе высокопроизводительные процессоры и низкое энергопотребление для систем ЭБУ двигателя, а также обширную линейку аналоговых и силовых устройств.Формирователи сигналов датчиков (SSC) в сочетании с микроконтроллерами создают решение, которое ускоряет вывод продукта на рынок, обеспечивает модель поддержки системы и сокращает циклы отладки.

Основные характеристики:

• Поддерживает ISO26262-Req. & Автомобильная промышленность-Электромагнитная совместимость и -Надежность
• Позволяет снизить общую стоимость системы
• Более точные результаты калибровки SSC всего за один проход
• Эффективная связь OWI @ EoL для низкой калибровки

Сопутствующие товары

Категория	Описание	Избранный документ	Заказ
Компаратор
UPC277 / UPC177	Низкое энергопотребление	Выберите конкретное устройство	Выберите конкретное устройство
Отказоустойчивый переключатель
UPD166033T1U	42 В / 6 мОм, TO252-7, одноканальный, интеллектуальное устройство питания высокого напряжения (IPD)	Лист данных	Связаться с отделом продаж
UPD166034T1U	42 В / 8 мОм, TO252-7, одноканальный, интеллектуальное устройство питания высокого напряжения (IPD)	Лист данных	Связаться с отделом продаж
UPD166031AT1U	42 В / 10 мОм, TO252-7, одноканальный, интеллектуальное устройство питания высокого напряжения (IPD)	Лист данных	Связаться с отделом продаж
UPD166032T1U	42 В / 12 мОм, TO252-7, одноканальный, интеллектуальное устройство питания высокого напряжения (IPD)	Лист данных	Связаться с отделом продаж
Микроконтроллер (основной)
RH850 / E2UH	MCU для управления двигателем, 16 МБ, ОЗУ 2048 КБ, рабочая частота 400 МГц	Выберите конкретное устройство	Выберите конкретное устройство
RH850 / E2H	MCU для управления двигателем, 12 МБ ПЗУ, 1152 КБ ОЗУ, рабочая частота 400 МГц	Выберите конкретное устройство	Выберите конкретное устройство
RH850 / E2M	MCU для управления двигателем, 8 МБ ПЗУ, 768 КБ ОЗУ, рабочая частота 400 МГц	Выберите конкретное устройство	Выберите конкретное устройство
RH850 / E1M-S2	MCU для управления двигателем 4M ROM, 352K RAM, рабочая частота 240-320MHz	Выберите конкретное устройство	Выберите конкретное устройство
RH850 / E1L	MCU для управления двигателем 2M ROM, 192K RAM, рабочая частота 160-240 МГц	Выберите конкретное устройство	Выберите конкретное устройство
Микроконтроллер (Sub)
RL78 / F15	8/16-битные микроконтроллеры со сверхнизким энергопотреблением 128–512 КБ ПЗУ, 10–32 КБ ОЗУ, рабочая частота 24-32 МГц	Выберите конкретное устройство	Выберите конкретное устройство

PPT — презентация PowerPoint по системе впрыска топлива, скачать бесплатно

Система впрыска топлива

Система впрыска топлива • Использует давление (не вакуум) от электрического насоса для распыления топлива во впускной коллектор.• Обеспечивает двигателю надлежащее • соотношение воздух-топливо (14,7: 1)

Система впрыска топлива Преимущества • Улучшенное распыление • Улучшенный поток топлива • Более плавный холостой ход • Повышенная экономия топлива • Более низкие выбросы • Лучшая управляемость в холодную погоду • Повышенная мощность двигателя • Simpler

Система впрыска топлива Атмосферное давление • Давление, создаваемое воздухом, • окружающим землю. • Атмосферное давление 14,7 фунтов на квадратный дюйм • на уровне моря.• Любое пространство с давлением менее 14,7 фунтов на квадратный дюйм на уровне моря имеет вакуум. • Двигатель действует как вакуумный насос, • создавая разрежение во впускном коллекторе.

Система впрыска топлива Дроссельная заслонка двигателя • Регулирует поток воздуха и бензин для питания двигателя. • Когда дроссельная заслонка закрыта, она ограничивает поток воздуха и вытекающий из этого поток топлива в двигатель. • При нажатии акселератора поток воздуха во впускном коллекторе • увеличивается. • Датчики двигателя обнаруживают возникающие изменения и увеличивают расход топлива через форсунки.

Система впрыска топлива Электронный впрыск топлива использует различные датчики двигателя и модуль управления для регулирования открытия и закрытия клапана форсунки. • Система подачи топлива • Система впуска воздуха • Система датчиков • Компьютерная система управления

Система подачи топлива • Электрический топливный насос забирает топливо из • бака и нагнетает его в регулятор. • Регулятор давления контролирует величину • давления, поступающего в форсунку, и любое излишнее топливо возвращается в топливный бак.• Топливная форсунка — это просто катушка или электромагнитный • клапан. • Давление пружины удерживает форсунку закрытой. • При включении форсунка распыляет топливо в двигатель. Ширина импульса инжектора указывает время, в течение которого каждый инжектор находится под напряжением (остается открытым).

Система впуска воздуха • Воздушный фильтр • Дроссельная заслонка • Датчики • Соединительные каналы

Система датчиков • Контролирует рабочее состояние двигателя и передает эту информацию • в ECM (компьютер).• Датчики — это электрические устройства, которые изменяют сопротивление или напряжение • при изменении условий, таких как температура, давление и положение.

Компьютерная система управления • Использует электрические данные от датчиков для управления работой топливных форсунок. • Модуль управления двигателем (ЕСМ) — «мозг» электронного • впрыска топлива.

Датчики двигателя Датчик кислорода измеряет содержание кислорода в выхлопных газах двигателя. • Устанавливается на выхлопной системе перед • каталитическим нейтрализатором.• Выходное напряжение датчика O2 изменяется с • изменением содержания кислорода в выхлопных газах. • Обедненная смесь снижает напряжение. • Богатая смесь увеличивает напряжение. • Сигнал отправляется в ЕСМ, и ЕСМ изменяет время открытия или закрытия форсунки.

Датчики двигателя Открытый контур • Когда электронная система впрыска не использует входной сигнал от • выхлопа двигателя. • Система оперирует информацией, хранящейся в компьютере (PROM). • Компьютер игнорирует датчики, когда двигатель холодный.Замкнутый цикл • Один двигатель достигает рабочей температуры, компьютер использует • информацию от кислородного датчика и других датчиков.

Датчики двигателя Датчик абсолютного давления в коллекторе (MAP) • Измеряет давление или вакуум внутри • впускного коллектора двигателя. • Давление в коллекторе = нагрузка двигателя • Высокое давление (низкий вакуум на впуске) = • Высокая нагрузка = Богатая смесь • Низкое давление (высокий вакуум на впуске) = • Малая нагрузка = обедненная смесь • Компьютер определяет изменение сопротивления • и изменяет топливную смесь.

Датчики двигателя Датчик положения дроссельной заслонки (TPS) • Переменный резистор, подключенный к дроссельной заслонке. • Изменение угла дроссельной заслонки = • изменение сопротивления. • В зависимости от сопротивления ECM • обогащает смесь.

Датчики двигателя Датчик температуры двигателя • Контролирует рабочую температуру двигателя. • Воздействует на охлаждающую жидкость двигателя. • Холодный двигатель = низкое сопротивление = богатая смесь • Двигатель горячий = высокое сопротивление = обедненная смесь.

Датчики двигателя Датчик массового расхода воздуха (MAF) • Измеряет количество наружного воздуха, поступающего в двигатель. • Содержит воздушную заслонку или дверцу, которая управляет переменным резистором. • Помогает компьютеру определить необходимое количество топлива.

Датчики двигателя Датчик температуры воздуха на впуске • Измеряет температуру воздуха, поступающего в двигатель. • Холодный воздух (более плотный) = больше топлива для правильного соотношения автофокусировки.

Датчики двигателя

Технология: бензиновый двигатель с непосредственным впрыском топлива

Технология: бензиновый двигатель с прямым впрыском

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

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

I. Введение

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

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

Двигатель ГДИ прямого впрыска бензина Мицубиси

II. Основные задачи двигателя GDI

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

---

1.Разница между новым GDI и текущим MPI
Для подачи топлива в обычных двигателях используется топливо система впрыска, пришедшая на смену системе карбюратора. MPI или многоточечный Впрыск, при котором топливо впрыскивается в каждое впускное отверстие, в настоящее время одна из наиболее широко используемых систем. Однако даже в двигателях MPI есть являются ограничениями для реакции подачи топлива и управления горением, потому что топливо смешивается с воздухом перед поступлением в цилиндр. Mitsubishi отправилась в раздвинуть эти пределы, разработав двигатель с прямым впрыском бензина в цилиндр как в дизельном двигателе, да еще там, где впрыск тайминги точно контролируются, чтобы соответствовать условиям нагрузки.Двигатель GDI достигли следующих выдающихся характеристик.

• Чрезвычайно точный контроль подачи топлива для достижения топлива КПД выше, чем у дизельных двигателей за счет возможности сжигания подача ультра-обедненной смеси.
• Очень эффективный впуск и относительно высокая степень сжатия уникальное для двигателя GDI соотношение обеспечивает высокую производительность и отклик который превосходит стандартные двигатели MPI.

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

Переход системы подачи топлива

2. Схема

(1) Основные технические характеристики

(2) Схема двигателя

---

3. Технические характеристики

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

III.Основные характеристики двигателя GDI

1. Более низкий расход топлива и более высокая производительность

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

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

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

Анимация

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

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

Расход воздуха в цилиндре

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

Анимация

Распылитель топлива

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

Оптимизированная конфигурация камеры сгорания

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

2. Реализация пониженного расхода топлива

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

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

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

Анимация

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

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

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

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

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

Недавно разработанный катализатор обедненных NOx (селективное раскисление углеводородов тип)

3. Реализация превосходной производительности

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

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

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

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