Что такое топливная система инжектора. Принцип работы, особенности, строение и устройство
Сегодня мы узнаем, что представляет из себя инжекторная топливная система двигателя автомобиля, каково ее строение, устройство и принцип работы, а также чем отличается механизм от карбюраторных установок
ЧТО ТАКОЕ ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ИНЖЕКТОРА. ПРИНЦИП РАБОТЫ, ОСОБЕННОСТИ, СТРОЕНИЕ И УСТРОЙСТВО
Добрый день, сегодня мы узнаем, что представляет из себя инжекторная топливная система двигателя автомобиля, каково ее строение, устройство и принцип работы, а также чем отличается механизм от карбюраторных установок. Кроме того, расскажем про то, из каких компонентов и узлов состоит топливная система инжекторного типа, насколько она эффективна в работе, а также каков уровень ремонтопригодности установка. В заключении поговорим о том, какие детали топливной системы играют ключевую роль в ее оптимальном функционировании и на что стоит обращать внимание при эксплуатации бензинового двигателя оснащенного инжекторным механизмом, чтобы устройства отработали весь свой срок службы без поломок.
Сама по себе топливная система автомобиля — это своего рода его «кровеносная« система машины, срок службы которой зависит от большого количества факторов и условий эксплуатации. Эффективность работы инжекторной системы бензинового двигателя напрямую зависит от производственных свойств узлов, их конструкторских особенностей, строения компонентов, надежности деталей, которыми оснащен механизм, а также от своевременной замены расходных элементов (на примере топливного фильтра, свечей зажигания), качества заправляемого топлива и в положенный ли регламентом срок проводится техническое обслуживание транспортного средства.
ЧТО ТАКОЕ СИСТЕМА ВПРЫСКА ТОПЛИВА COMMON RAIL
Современные автомобильные топливные системы оснащенные инжектором зачастую идут с электронным впрыском топлива.
Такие системы имеют ряд особенностей по сравнению с карбюраторным мотором. Как мы знаем каждое новое поколение той или иной автомобильной системы становится сложнее, более технологичней, проще в эксплуатации, но к сожалению дороже в обслуживании, да и срок службы таких механизмов порой значительно сокращается. Чтобы знать, как работает инжекторный топливный механизм своего автомобиля, необходимо в первую очередь понимать основные задачи, функции и устройство системы. Эти вопросы мы и рассмотрим в нашей статье, чтобы у нас появилось четкое понятие всей совокупности деталей и узлов, которые обеспечивают функционирование топливной системы двигателя машины.
1. Особенности, строение, устройство и задачи топливной системы инжектора
Главной задачей любой инжекторной топливной системы автомобиля является обеспечение подачи нужного количества горючего в силовую установку на всех рабочих режимах.
Подача топлива в системе осуществляется при помощи специальных форсунок, которые устанавливаются во впускной трубе. Сама по себе топливная система автомобиля является довольно сложным механизмом, без которой не сможет функционировать не один двигатель.
Строение топливной системы инжектора основывается на следующих компонентов:
— Бензонасос электрического типа (электробензонасос): конструктивно входит в специальный модуль предназначенный для насоса и зачастую устанавливается на машинах оборудованных системой инжектора внутри топливного бака. Данный модуль бензонасоса включает в свой состав не только насос, но также датчик контроля уровня топлива, топливный фильтр и завихритель, который удаляет пузырьки пара из горючего.
Главной задачей бензонасоса электрического типа является нагнетание горючего из топливного бака машины в подающий топливопровод.
Что касается инжекторных двигателей, то в таких системах применяется модуль погружного вида, который располагается в самом бензобаке и охлаждается он за счет топлива. Справочно заметим, что создаваемое бензонасосом давление топлива намного больше необходимого для оптимальной работы силовой установки, причем независимо от того или иного режима работы мотора.
Стоит отметить, что бензонасос электрического типа на инжекторных двигателях управляется при помощи контроллера системы через специальное реле, которое предназначено сугубо для этих целей. Что касается реле, то оно останавливает подачу топлива, как при работающем моторе, так и при неработающей силовой установке.
— Топливный фильтр: системы топливной подачи необходим для четкой и точной регулировки объема поступающего топлива в силовую установку.
Дело в том, что зачастую топливо на заправках идет с различными примесями в виде отложений и грязи, которая приводит к тому, что работа форсунок, а также регулятора давления становится неустойчивой. В свою очередь загрязненность топлива приводит к ускоренному износу форсунок и регулятора давления, а затем как следствие к их ремонту или замене. Таким образом, к чистоте топлива, независимо бензин это или солярка должны предъявляться особые требования.
Заметим, что в системе топливоподачи предусматривается специальный фильтр, основу или сердцевину которого составляет компонент на бумажной основе с особой пористостью, составляющей около 10 милимикрон. Стоит также помнить, что интервал обслуживания, то есть замены топливного фильтра напрямую зависит от объема фильтрующего элемента, а также степени его загрязнения.
— Подающий и сливной трубопроводы системы: необходимы для транспортировки топлива по инжекторной системе. Трубопроводы подразделяются на прямой и обратный. Что касается прямого, то он необходим для топлива, которое поступает из модуля электрического бензонасоса в топливную рампу. В свою очередь обратный трубопровод системы осуществляет доставку избытка топлива после регулятора давления назад в бензобак.
— Топливная рампа с форсунками: представляет из себя металлическую трубку с отверстиями, по которой топливо равномерно курсирует, а затем распределяется на все форсунки. Кроме форсунок на топливной рампе зачастую располагаются штуцер контроля давления в системе и регулятор давления горючего. Благодаря определенным размерам и конструкции, топливная рампа позволяет устранить локальные колебания давления горючего из-за возникающих в нем резонансов при функционировании форсунок.
— Регулятор давления топлива: отвечает за количество впрыскиваемого топлива в камеры сгорания цилиндров. Заметим, что количество подаваемого горючего регулятором давлениязависит от длительности впрыска, то есть от периода времени открытого состояния инжекторной форсунки. Исходя из этого давление топлива в рампе и показатель давления во впускной трубе, то есть перепад на форсунках, должен всегда быть постоянным. Вот именно для этого и нужен специальный регулятор, который поддерживает необходимое давление в системе. Кроме того, образующиеся излишки топлива, регулятор направляет снова в бензобак.
— Штуцер для контроля давления топлива: является очень важным компонентом, который отвечает за нужную дозировку топлива. Форсунка электромагнитного типа оснащается клапанной иглой, которая снабжена магнитным сердечником.
В обычном режиме работы, спиральная пружина форсунки, как бы прижимает клапанную иглу к уплотнительному седлу распылителя и тем самым закрывает выходное отверстие предназначенное для топлива. В тот момент, когда поступает электрический ток на сердечник с клапанной иглой, то он приподнимается примерно на 50-100 милимикрон и в этот момент происходит впрыскивание горючего через четко откалиброванное выходное отверстие.
Заметим, что в зависимости от способа впрыска топлива с частотой вращения, а также от текущей нагрузки силовой установки, время включения подачи горючего равняется в среднем 10 милисекундам. Кроме того, стоит учитывать, что важнейшим показателем функционирования той или иной форсунки является зависимость количества прошедшего через данный элемент топливной системы горючего от времени открытияотверстия при постоянной разности давлений.
Справочно стоит сказать, что не стоит менять форсунки на отечественном автомобиле на дорогие по цене от иномарки, так как уже неоднократно установлено многими автовладельцами, что никакого положительного эффекта этот процесс не дает. Наиболее эффективным вариантом обновления форсунок является их очистка методом промывки. Таким образом, как можем видеть такой элемент топливной системы инжектора, как форсунка является особенно важной и ценной деталью всего механизма впрыска. Вот поэтому данная деталь требует к себе особого отношения и систематического обслуживания.
2. Принцип работы инжекторной топливной системы двигателя
Чтобы силовая установка функционировала в штатном режиме, необходимо обеспечить нужный объем поступления в камеру сгорания мотора топливно-воздушной смеси, причем оптимального состава.
Как мы знаем топливная смесь создается во впускной трубе, когда происходит смешивание горючего с воздухом, причем в определенной пропорции компонентов. Далее после приготовления смеси, контролер системы подает на форсунку специальный управляющий импульс электрического типа, который производит открытие закрытого клапана форсунки. После этих действий, топливо под нужным давлением устремляется во впускную трубу, которая располагается перед клапаном.
В связи с тем, что перепад давления горючего поддерживается на постоянной основе, то количество направляемого топлива пропорционально периоду времени, в течение которого такие элементы системы, как форсунки находятся в режиме открытого состояния. Что касается оптимального соотношения топливно-воздушной смеси, то за это отвечает специальный контроллер, который при помощи изменения длительности импульсов меняет параметры впрыска топлива.
Чтобы смесь была больше обогащена воздухом, контроллер увеличивает длительность электрического импульса на форсунки. А для того, чтобы смесь наоборот была обедненная, то контроллер уменьшает длительность электрического импульса на форсунки, тем самым происходит, как бы замедление процесса впрыска топлива в камеру сгорания цилиндра двигателя.
В заключении отметим, что кроме точной и необходимой дозировки впрыскиваемого объема горючего, довольно важное значение в процессе работы топливной системы инжектора двигателя играет такой показатель, как момент подачи. Вот поэтому количество форсунок инжектора всегда соответствует количеству цилиндров силовой установки и никак иначе.
БОЛЬШОЕ СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ.
ОСТАВЛЯЙТЕ СВОИ КОММЕНТАРИИ, ДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ.
ЖДЕМ ВАШИХ ОТЗЫВОВ И ПРЕДЛОЖЕНИЙ.
Система питания инжекторного двигателя
Выполнила
мастер п/о
Демкова М.В.
Система питания топливом бензинового двигателя
предназначена для размещения и очистки топлива, а также приготовления горючей смеси определенного состава и подачи ее в цилиндры в необходимом количестве в соответствии с режимом работы двигателя.
Требования к агрегатам и узлам системы питания топливом бензинового двигателя:
- герметичность
- точность дозирования топлива
- надежность
- удобство в обслуживании
Назначение инжекторной системы питания
В инжекторной системе питания бензин подается строго заданными порциями принудительно в коллектор (цилиндр).
Основным достоинством инжекторной системы питания, является соблюдение оптимальных пропорций составных элементов горючей смеси на разных режимах работы силовой установки.
Устройство инжекторной системы питания
К электронной составляющей относится микроконтроллер (электронный блок управления) и большое количество следящих датчиков.
Датчики системы инжектора:
Датчик расхода воздуха
Датчик абсолютного давления
Датчик положения коленвала
Датчик фаз (распредвала)
Датчик детонации
Датчик дроссельной заслонки
Датчик температуры ОЖ
Лямбда-зонд
Устройство инжекторной системы питания
Устройства механической части выполняют то, что им скажет блок управления.
Электрический бензонасос
Электромагнитные форсунки
Дроссельный механизм
Регулятор холостого хода
Модуль зажигания
Принцип работы инжекторной системы питания
В современных впрысковых двигателях для каждого цилиндрах предусмотрена индивидуальная форсунка.
Все форсунки соединяются с топливной рампой, где топливо находится под давлением, которое создает бензонасос. Количество впрыскиваемого топлива зависит от продолжительности открытия форсунки. Момент открытия регулирует электронный блок управления (контролер) на основании обрабатываемых им данных от различных датчиков.
Виды и типы инжекторов
С одноточечным впрыском : форсунка только одна, установленна во впускном коллекторе — одна на все цилиндры двигателя, независимо от их общего количества.
- Преимущества, которыми обладает центральная система впрыска:
простота и дешевизна конструкции;
для смены режимов работы достаточно провести регулировку одной форсунки;
при смене карбюратора на инжектор (моновпрыск) существенных изменений в систему питания не производится.
- К недостаткам относится то, что не выходит достигнуть высоких показаний экологичности. И самое большое неудобство — это то, что при выходе из строя форсунки двигатель останавливается и запустить его невозможно.
Виды и типы инжекторов
Многоточечный впрыск — для каждого цилиндра предусмотрена своя форсунка.
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
- 1 — топливная рампа; 2 — форсунки; 3 — регулятор давления; 4 — впускной патрубок двигателя; 5 — фильтр; 6 — замок зажигания; 7 — топливный насос; 8 — топливный бак
- 1 — топливная рампа; 2 — форсунки; 3 — регулятор давления; 4 — впускной патрубок двигателя; 5 — фильтр; 6 — замок зажигания; 7 — топливный насос; 8 — топливный бак
- 1 — топливная рампа; 2 — форсунки; 3 — регулятор давления; 4 — впускной патрубок двигателя; 5 — фильтр; 6 — замок зажигания; 7 — топливный насос; 8 — топливный бак
Типы впрыска
- Одновременный впрыск топливовоздушной смеси — открытие форсунок не зависит от такта.
- Парный, он же попарно-параллельный. В этом типе форсунки работают парами.
Обратная связь
Благодаря датчикам 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.
Основные неисправности топливной системы
Признаки
Неисправности
Затрудненный пуск двигателя.
Двигатель не развивает номинальной мощности
Снижение производительности топливного насоса
Перебои в работе двигателя на всех режимах (пуск, холостой ход, движение).
Двигатель не развивает номинальной мощности
Засорение топливного фильтра
Повышенный расход топлива. Двигатель не развивает номинальной мощности.
Затрудненный пуск двигателя. Неустойчивый холостой ход
Засорение
(деформация) сливного топливопровода
Повышенный расход топлива. Запах бензина. Подтеки топлива.
Двигатель не развивает номинальной мощности.
Затрудненный пуск двигателя. Неустойчивый холостой ход
Негерметичность системы
Бензиновые системы прямого впрыска топлива
Концепция впрыска бензина непосредственно в цилиндры двигателя была изобретена шведским инженером Йонасом Хессельманом в 1925 году. Во время Второй мировой войны Германия начала оснащать некоторые свои истребители системой прямого впрыска топлива для предотвращения остановки двигателя.
во время скоростных маневров в воздухе. После Второй мировой войны отечественные и импортные производители автомобилей обнаружили, что их попытки механического впрыска бензина непосредственно в цилиндры двигателя были крайне ограничены современными технологиями. Но, несмотря на ряд проблем, связанных с популярным внедрением бензинового двигателя с непосредственным впрыском топлива (GDFI), большинство ошибок, похоже, были устранены, и концепция открыла двери для ряда эксплуатационных улучшений.
ИСТОРИЧЕСКАЯ ПЕРСПЕКТИВА
Большинство специалистов по запчастям помнят, что система впрыска дроссельной заслонки (TBI) была одной из первых отечественных систем впрыска топлива, появившихся на рынке. Основная идея TBI состоит в том, чтобы создать систему впрыска топлива, которая могла бы легко заменить карбюратор в существующих двигателях. Для TBI требовался простой компьютер, способный управлять одной или двумя топливными форсунками, распыляющими топливо непосредственно в поток воздуха, поступающий во впускной коллектор.
Датчик положения дроссельной заслонки (TPS), датчик температуры охлаждающей жидкости (CTS), датчик абсолютного давления во впускном коллекторе (MAP) и датчик кислорода (O2) были основными датчиками, необходимыми для точного управления подачей топлива в двигатель. Топливо подавалось в двигатель топливным насосом в баке и регулировалось регулятором давления топлива, встроенным в узел TBI.
Несмотря на то, что TBI был чрезвычайно простым, капли топлива отделялись от воздушного потока по мере того, как всасываемый заряд следовал за изогнутыми внешними окружностями впускных каналов. Образовавшийся «влажный поток» или струя жидкого топлива по впускным каналам создавал неравномерное распределение топлива по цилиндрам двигателя.
Чтобы уменьшить расход жидкости и, таким образом, улучшить распределение топлива между цилиндрами, отечественные производители автомобилей внедрили многоточечный впрыск (MPI) на ограниченном количестве автомобилей более высокого класса. Поскольку федеральное правительство установило более строгие стандарты выбросов выхлопных газов и экономии топлива, MPI стала предпочтительной топливной системой для всех отечественных и импортных производителей.
Для дальнейшего улучшения распределения топлива цикл впрыска топлива в конфигурациях MPI может быть синхронизирован с открытием впускного клапана двигателя, что еще больше снижает эффект влажного потока во впускных отверстиях и цилиндрах. К сожалению, распределение топлива внутри цилиндра имело тенденцию оставаться неравномерным, что приводило к незначительной неэффективности сгорания топлива от цилиндра к цилиндру.
ПРЯМОЙ ВПРЫСК ТОПЛИВА
Поскольку автопроизводители должны постоянно соответствовать более строгим федеральным стандартам выбросов выхлопных газов и корпоративной экономии топлива (CAFE), концепция непосредственного впрыска бензина была усовершенствована до такой степени, что эта некогда экзотическая технология теперь предлагается. на нескольких популярных транспортных платформах. Базовая конфигурация GDFI почти такая же, как у обычных систем MPI. Фактически, единственным видимым отличием может быть механический топливный насос высокого давления, установленный на одной из крышек верхнего распределительного вала двигателя.
Большинство систем GDFI включают обычный встроенный в бак модульный электрический топливный насос, который подает нормальное давление топлива на механический насос высокого давления, установленный на двигателе. Отдельный модуль топливного насоса также можно использовать для регулирования скорости и давления насоса в баке.
Давление топливного насоса высокого давления контролируется модулем управления силовым агрегатом (PCM) с помощью датчика и может регулироваться путем изменения объема топлива, поступающего на вход насоса. В то время как удельное давление варьируется в зависимости от различных транспортных средств, большинство насосов высокого давления способны создавать давление топлива не менее 2000 фунтов на квадратный дюйм. Эти чрезвычайно высокие уровни давления топлива необходимы для преодоления давления сжатия и сгорания внутри цилиндра и для впрыска относительно большого объема топлива непосредственно в цилиндр за очень короткий промежуток времени.
В некоторых случаях купол поршня содержит углубление в форме пончика, которое формирует поступающее топливо в виде «тороидального» или круглого шлейфа.
Когда двигатель работает в режиме обедненной смеси, тороидальный шлейф позволяет топливу сгорать вместе с воздухом гораздо более контролируемым и эффективным образом.
Для систем GDFI требуются пьезоэлектрические топливные форсунки, способные быстро открывать игольчатые клапаны форсунок при давлении топлива более 2000 фунтов на квадратный дюйм. В отличие от обычных соленоидных топливных форсунок, в пьезоэлектрических топливных форсунках используется набор кристаллических пластин, которые расширяются при подаче электричества. Физическое расширение этих пластин заставляет игольчатый клапан открываться при чрезвычайно высоком давлении топлива. Пьезоэлектрические топливные форсунки работают очень быстро и точно, особенно при высоких оборотах двигателя и давлении топлива.
ПРЕИМУЩЕСТВА GDFI
Самыми непосредственными преимуществами впрыска бензина непосредственно в цилиндр двигателя являются повышенная экономия топлива и мощность. Поскольку дополнительные функции, такие как изменение фаз газораспределения, изменяемая длина или «настроенные» впускные коллекторы и турбонаддув, могут повлиять на то, как GDFI используется в конкретных приложениях, я буду обсуждать следующие режимы работы GDFI в общих чертах.
Двигатель GDFI может работать в стехиометрическом режиме, на полной мощности и на обедненной смеси. В стехиометрическом режиме 14,7 единиц воздуха смешиваются с 1 единицей бензина (соотношение воздух/топливо 14,7:1) по весу, чтобы создать химически правильную реакцию, которая теоретически производит только углекислый газ (CO2) и воду (h3O). В режиме полной мощности соотношение воздух/топливо смешивается между 13:1 и 14:1 для достижения наибольшей мощности. Эта немного более богатая воздушно-топливная смесь снижает детонацию и смягчает другие проблемы, ограничивающие выходную мощность. Ультрабедная обедненная смесь включает в себя любое соотношение воздух/топливо выше стехиометрического соотношения 14,7:1. Точное сверхбедное соотношение воздух/топливо очень сильно зависит от применения автомобиля, но может превышать 50:1.
Стратегия работы с послойным впрыском топлива (FSI) также может использоваться для повышения экономии топлива. Стратифицированное соотношение воздух/топливо может быть создано путем впрыска обедненной воздушно-топливной смеси в цикл рабочего такта сразу после того, как происходит начальное «обогащенное» сгорание.
Из-за различных эксплуатационных проблем, включая износ выпускного клапана, послойный цикл зарядки имеет ограниченное применение в большинстве приложений.
Непосредственный впрыск бензина также позволяет инженерам запускать двигатель, впрыскивая топливо в цилиндр, находящийся в состоянии покоя на рабочем такте. Топливо, впрыскиваемое в цилиндр, затем воспламеняется свечой зажигания, которая создает давление сгорания, толкающее поршень вниз. Следующий цилиндр в последовательности запуска берет на себя поддержание вращения коленчатого вала до тех пор, пока двигатель не достигнет скорости холостого хода.
Этот аспект GDFI позволяет инженерам управлять двигателем в микрогибридном режиме, который позволяет PCM выключать двигатель на светофоре, а затем снова запускать его при нажатии педали газа на дроссельную заслонку. Эта особая функция «стоп-старт» снижает количество расходуемого топлива, поддерживая работу двигателя, когда автомобиль временно останавливается.
Наконец, скрытая теплота испарения топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр, фактически охлаждает поверхности поршня и головки цилиндра.
Этот технический дивиденд позволяет инженерам увеличить степень сжатия примерно с 9.5:1 до 14:1, что значительно увеличивает мощность и экономию топлива.
ТЕКУЩИЕ ПРОБЛЕМЫ GDFI
Поскольку вычислительная мощность и скорость современных PCM были значительно увеличены, большинство диагностических средств GDFI основаны на сканирующем инструменте. Другими словами, не ищите диагностику на основе симптомов для решения проблем с автомобилями GDFI. Когда в 1996 году Mitsubishi широко представила свои системы прямого впрыска бензина (GDI), большинство первоначальных проблем было вызвано топливом, которое было неправильно составлено для систем прямого впрыска топлива. Самой последней проблемой в современных системах GDFI является образование нагара на седлах впускных клапанов, что вызывает потерю герметичности клапанов, что, в свою очередь, вызывает проблемы с пропусками зажигания в цилиндрах.
Поскольку GDFI впрыскивает бензин непосредственно в цилиндры, поступающее топливо не очищает клапаны.
Большая часть этого образования углерода вызвана масляным туманом, выходящим из системы принудительной вентиляции картера (PCV) и системой рециркуляции отработавших газов (EGR), поступающей во впускной коллектор. Наконец, механические топливные насосы высокого давления, по-видимому, являются ранней точкой отказа современных серийных автомобилей. Как и в случае с любой системой впрыска топлива под высоким давлением, помните, что система подающего насоса также должна работать правильно, прежде чем можно будет проверить механический насос.
Все специалисты по запчастям также должны знать, что многим производителям может потребоваться полная замена топливной рампы при замене одной топливной форсунки. Поскольку топливные рампы должны безопасно выдерживать давление топлива не менее 2000 фунтов на квадратный дюйм, рампы и другие указанные детали должны быть заменены по соображениям безопасности. Как и в случае с любой новой технологией, информационная система обслуживания профессионального уровня жизненно важна для успешной диагностики исходной проблемы и успешного завершения ремонта.
Гэри Гомс — бывший преподаватель и владелец магазина, который по-прежнему активно работает в сфере послепродажного обслуживания. Гэри является сертифицированным ASE главным автомобильным техником (CMAT) и получил сертификат расширенных характеристик двигателя L1. Он также является выпускником Университета штата Колорадо и состоит в Ассоциации автомобильного обслуживания (ASA) и Обществе автомобильных инженеров (SAE).
Системы впрыска топлива для поршневых двигателей самолетов
Система впрыска топлива имеет много преимуществ по сравнению с обычной карбюраторной системой. Меньше опасность обледенения системы впуска, так как падение температуры из-за испарения топлива происходит в цилиндре или рядом с ним. Ускорение также улучшается из-за положительного действия системы впрыска. Кроме того, впрыск топлива улучшает распределение топлива. Это уменьшает перегрев отдельных цилиндров, часто вызываемый изменением состава смеси из-за неравномерного распределения.
Система впрыска топлива также обеспечивает лучшую экономию топлива, чем система, в которой смесь для большинства цилиндров должна быть богаче, чем необходимо, чтобы цилиндр с самой бедной смесью работал должным образом.
Системы впрыска топлива различаются по конструкции, устройству и работе. В этом разделе обсуждаются системы впрыска топлива Bendix и Continental. Они описаны для обеспечения понимания задействованных принципов работы. Подробные сведения о любой системе см. в инструкциях производителя соответствующего оборудования.
Bendix/Precision Fuel-Injection System
Система впрыска Bendix со штоковым регулятором (RSA) состоит из форсунки, делителя потока и топливной форсунки. Это система с непрерывным потоком, которая измеряет расход воздуха двигателем и использует силы воздушного потока для управления подачей топлива в двигатель. Система распределения топлива по отдельным цилиндрам достигается за счет использования делителя потока топлива и форсунок для стравливания воздуха.
Топливная форсунка
Топливная форсунка в сборе состоит из:
- Секции воздушного потока,
- Секции регулятора и
- Секции дозирования топлива. Некоторые топливные форсунки оснащены блоком автоматического управления смесью.
Секция потока воздуха
Расход воздуха двигателем измеряется путем измерения ударного давления и давления в соплах Вентури в корпусе дроссельной заслонки. Эти давления сбрасываются на две стороны воздушной диафрагмы. Вид в разрезе секции измерения расхода воздуха показан на рис. 1. Движение дроссельной заслонки вызывает изменение расхода воздуха двигателем. Это приводит к изменению скорости воздуха в трубке Вентури. Когда поток воздуха через двигатель увеличивается, давление слева от диафрагмы снижается из-за падения давления в горловине Вентури. [Рисунок 2] В результате диафрагма перемещается влево, открывая шаровой клапан. Вклад в эту силу вносит ударное давление, воспринимаемое ударными трубками.
[Рисунок 3] Этот перепад давления называется «силой дозирования воздуха». Эта сила достигается за счет направления ударного давления и давления всасывания в трубке Вентури на противоположные стороны диафрагмы. Разница между этими двумя давлениями становится полезной силой, равной площади диафрагмы, умноженной на разницу давлений.
| Figure 1. Cutaway view of airflow measuring section |
| Figure 2. Airflow section of a fuel injector |
| Рис. 3. Ударные трубки для давления воздуха на входе |
Секция регулятора
Секция регулятора состоит из топливной дозирующей диафрагмы, противодействующей потоку воздуха.
Давление подачи топлива подается на одну сторону топливной диафрагмы, а измеряемое давление топлива подается на другую сторону. Перепад давления на топливной диафрагме называется силой дозирования топлива. Давление топлива, указанное на шаровой стороне топливной диафрагмы, представляет собой давление после того, как топливо прошло через топливный фильтр и поворотную пластину ручного управления смесью, и называется измеренным давлением топлива. Давление на входе топлива подается на противоположную сторону топливной диафрагмы. Шаровой кран, прикрепленный к топливной диафрагме, управляет открытием отверстия и потоком топлива за счет приложенных к нему сил. [Рисунок 4] 9Рис. 4. Топливная диафрагма с присоединенным шаровым краном Эта разница в давлении пропорциональна потоку воздуха через инжектор. Таким образом, объем воздушного потока определяет скорость потока топлива. При низкой мощности разность давлений, создаваемая трубкой Вентури, недостаточна для последовательного регулирования подачи топлива.
Встроенная пружина холостого хода с постоянным напором обеспечивает постоянный перепад давления топлива. Это обеспечивает адекватный конечный поток в диапазоне холостого хода.
Секция дозирования топлива
Секция дозирования топлива присоединена к секции дозирования воздуха и содержит впускной топливный фильтр, клапан ручного управления смесью, клапан холостого хода и главный дозирующий жиклер. [Рисунок 5] Клапан холостого хода соединен с дроссельным клапаном с помощью внешнего регулируемого звена. В некоторых моделях инжекторов в этой секции также находится жиклер обогащения мощности.| Рисунок 5. Дозирующая секция форсунки |
Секция дозирования топлива предназначена для измерения и регулирования потока топлива к делителю потока. [Рисунок 6] Клапан ручного управления смесью создает полностью обогащенную смесь, когда рычаг находится напротив упора обогащения, и постепенно обедняет смесь, когда рычаг перемещается в сторону отсечки холостого хода.
Как обороты холостого хода, так и смесь холостого хода могут регулироваться снаружи в соответствии с индивидуальными требованиями двигателя.
| Рис. 6. Вход и дозирование топлива |
Делитель потока
Дозированное топливо подается от блока управления подачей топлива к делителю потока под давлением. Этот блок поддерживает дозированное топливо под давлением, распределяет топливо по различным цилиндрам на всех оборотах двигателя и отключает отдельные линии форсунок, когда регулятор находится в положении отсечки холостого хода.
Как показано на рисунке 7, измеренное давление топлива поступает в делитель потока через канал, который позволяет топливу проходить через внутренний диаметр иглы делителя потока. На холостом ходу давление топлива от регулятора должно возрастать, чтобы преодолеть усилие пружины, действующее на диафрагму и узел клапана.
Это перемещает клапан вверх до тех пор, пока топливо не сможет пройти через кольцевое пространство клапана к топливной форсунке. [Рисунок 8] Поскольку регулятор измеряет и подает фиксированное количество топлива к делителю потока, клапан открывается только настолько, насколько это необходимо для подачи этого количества к форсункам. На холостом ходу требуемое отверстие очень мало; топливо для отдельных цилиндров делится на холостом ходу делителем потока.
| Figure 7. Flow divider |
| Figure 8. Flow divider cutaway |
As fuel flow through the regulator is increased выше требований холостого хода в магистралях форсунок создается давление топлива. Это давление полностью открывает клапан делителя потока, и распределение топлива в двигатель становится функцией нагнетательных форсунок.
Манометр топлива, откалиброванный в фунтах на час расхода топлива, может использоваться в качестве расходомера топлива с системой впрыска Bendix RSA. Этот манометр соединен с делителем потока и измеряет давление, прикладываемое к нагнетательному патрубку. Это давление находится в прямой зависимости от расхода топлива и указывает на выходную мощность двигателя и расход топлива.
Топливные форсунки
Топливные форсунки имеют конфигурацию с отбором воздуха. На каждый цилиндр приходится по одной форсунке, расположенной в головке блока цилиндров. [Рисунок 9] Выход сопла направлен во впускной канал. Каждая форсунка включает калиброванную струю. Размер жиклера определяется доступным давлением топлива на входе и максимальным расходом топлива, требуемым двигателем. Топливо выбрасывается через эту форсунку в камеру давления окружающего воздуха внутри узла форсунки. Перед подачей в отдельные камеры впускных клапанов топливо смешивается с воздухом, что способствует распылению топлива.
Давление топлива перед отдельными форсунками прямо пропорционально расходу топлива; поэтому простой манометр можно откалибровать по расходу топлива в галлонах в час и использовать в качестве расходомера. Двигатели, модифицированные турбонагнетателями, должны использовать сопла с кожухами. С помощью воздушного коллектора эти форсунки вентилируются до давления воздуха на входе в инжектор.| Рис. 9. Сборка топливного сопла |
Континентальный/TCM-инъекция System
. В целостной системе Continental Fuel-Incrage System Inject-Ports Ports-Port-Port-Port-Port-Porte-Porte-Portve. [Рис. 10] Система состоит из насоса топливной форсунки, блока управления, топливного коллектора и топливораздаточной форсунки. Это тип с непрерывным потоком, который регулирует расход топлива в соответствии с потоком воздуха двигателя. Система с непрерывным потоком позволяет использовать пластинчато-роторный насос, который не требует синхронизации с двигателем.
| Рисунок 10. Континентальная/TCM-инъекция топлива |
. для подключения к системе привода вспомогательных агрегатов двигателя. [Рис. 11] Предусмотрен подпружиненный предохранительный клапан диафрагменного типа. Мембранная камера предохранительного клапана вентилируется до атмосферного давления. Разрез топливного насоса высокого давления показан на рис. 12.
| Рис. сепаратор пара. Здесь пар отделяется вихревым движением, так что к насосу подается только жидкое топливо. Пар всасывается из верхней части вихревого колодца небольшой струей топлива под давлением и направляется в линию возврата паров. Эта линия переносит пары обратно в топливный бак. Игнорируя влияние высоты над уровнем моря или условий окружающего воздуха, использование объемного насоса с приводом от двигателя означает, что изменение частоты вращения двигателя пропорционально влияет на общий расход насоса. Обратный клапан предназначен для того, чтобы давление нагнетательного насоса в системе могло обходить насос с приводом от двигателя для запуска. Эта функция также подавляет образование паров топлива при высоких температурах окружающей среды и позволяет использовать вспомогательный насос в качестве источника давления топлива в случае отказа насоса с приводом от двигателя. Блок управления подачей топлива/воздухаФункция узла управления подачей топлива/воздуха заключается в контроле впуска воздуха в двигатель и установке измеренного давления топлива для правильного соотношения топливо/воздух. Воздушный дроссель установлен на входе в коллектор, а его дроссельная заслонка, расположенная рядом с регулятором дроссельной заслонки в самолете, регулирует подачу воздуха к двигателю. [Рисунок 13]
Узел воздушной заслонки представляет собой алюминиевую отливку, состоящую из вала и узла дроссельной заслонки. Размер литейного отверстия соответствует размеру двигателя, и не используется трубка Вентури или другие ограничения. Узел управления подачей топлива Корпус управления подачей топлива изготовлен из бронзы для лучшего сцепления с клапанами из нержавеющей стали. Его центральное отверстие содержит дозирующий клапан на одном конце и клапан управления смесью на другом конце. Каждый поворотный клапан из нержавеющей стали имеет канавку, которая образует топливную камеру. Топливо поступает в блок управления через сетчатый фильтр и проходит к дозирующему клапану. [Рисунок 14] Этот поворотный клапан имеет кулачковую кромку на внешней части торца. Положение кулачка в отверстии подачи топлива контролирует подачу топлива к клапану коллектора и форсункам. Порт возврата топлива соединяется с обратным каналом центральной дозирующей пробки. Совмещение клапана управления смесью с этим каналом определяет количество топлива, возвращаемого в топливный насос.
При подсоединении дозирующего клапана к дроссельной заслонке расход топлива правильно пропорционален расходу воздуха для обеспечения правильного соотношения топливо/воздух. Уровень управления установлен на валу клапана управления смесью и подключен к управлению смесью в кабине. Клапан топливного коллектора Клапан топливного коллектора содержит впускное отверстие для топлива, мембранную камеру и выпускные порты для линий к отдельным форсункам.
|
Поскольку насос обеспечивает большую производительность, чем требуется двигателю, требуется рециркуляционный тракт. За счет размещения калиброванного отверстия и предохранительного клапана на этом пути давление подачи насоса также поддерживается пропорционально частоте вращения двигателя. Эти положения обеспечивают надлежащее давление насоса и подачу топлива для всех рабочих скоростей двигателя.
[Рис. 15] Подпружиненная диафрагма управляет клапаном в центральном отверстии корпуса. Давление топлива обеспечивает силу для перемещения диафрагмы. Мембрана закрыта крышкой, удерживающей нагрузочную пружину диафрагмы. Когда клапан опущен на притертое седло в корпусе, топливопроводы к цилиндрам перекрыты. Клапан просверлен для прохода топлива из диафрагменной камеры в его основание, внутри клапана установлен шаровой кран. Все поступающее топливо должно проходить через мелкое сито, установленное в диафрагменной камере.
