Виды впрыска топлива: Системы впрыска бензиновых двигателей

Содержание

Виды и особенности работы систем впрыска бензиновых двигателей

Система топливного впрыска применима для подачи топлива небольшими порциями в двигатель внутреннего сгорания в конкретно заданный момент времени. Параметры системы влияют на показатель мощности, экологический и экономический класс мотора транспортного средства. Конструкция и исполнение системы впрыска могут сильно различаться, что говорит только об их эффективности и области применения.

Небольшой экскурс в историю создания

Полномасштабное внедрение инжекторной подачи топлива стартовало в семидесятых годах, и это было логичной реакцией на то, что сильно увеличился уровень поставки в атмосферу загрязняющих компонентов и соединений. Такую систему заимствовали в области авиастроения, и она считается более безопасной в плане экологичности, поэтому она и стала реальной альтернативой карбюраторному мотору. Он на тот момент работал за счет механической системы топливной подачи, что характеризуется его поступлением в камеру сгорания за счет формирования разницы в давлении.

Первая система впрыска была только механической, характеризовалась минимальной эффективностью на тот момент. В качестве основной причины подобного явления называют недостаточно высокий уровень прогресса в плане технологий, который оказался не способен раскрыть ее потенциал полностью. Изменение ситуации наметилось на конец девяностых годов, когда стали активно создавать, развиваться и внедряться электронные системы управления функционированием двигателей. Электронный блок управления обеспечивал более четкий контроль объема впрыскиваемого топлива в цилиндры, а также процентное соотношение компонентов формируемой топливовоздушной смеси.

Системы впрыска бензиновых моторов: виды

Выделяется совокупность базовых видов систем топливного впрыска, различающиеся между собой по методике формирования топливовоздушной смеси.

Центральный впрыск или моновпрыск

В подобных системах в наличие имеется одна форсунка, размещенная во впускном коллекторе. Подобные варианты реализации впрыска представлены только на легковых автомобилях моделей, которые уже перестали спускать с конвейеров. В ее состав входят такие составные элементы:

Регулятор давления, который предназначен для обеспечения постоянного значения величины рабочего давления 0,1 МПа, а также предотвращение возникновения в системе подачи топлива воздушных пробок.
Форсунка впрыска, предназначенная для импульсной подачи бензина во впускной коллектор мотора.
Дроссельная заслонка нужна для регулирования объема атмосферного воздуха, подаваемого в камеру сгорания. Допускается использование заслонки, оснащенной современным механическим или электрическим приводом.
Блок управления, выполненный из блока памяти и микропроцессора, ответственных за талонные данные параметров топливного впрыска.
Датчик положения коленвала мотора, положения дроссельной заслонки, температурный датчик и прочие.

Работа системы впрыска бензина с одной форсункой базируется на конкретной схеме:

Двигатель запущен.
Установленные в системе датчики отвечают за считывание и передачу сведений о текущем состоянии системы непосредственно в блок управления.
Происходит сравнение полученных данных с эталонной характеристикой, а далее на базе этих сведений блоком управления рассчитывается подходящий момент и длительность открытия форсунки.
Сигнал о том, что форсунка открылась, транслируется на электромагнитную катушку, что активирует топливную подачу на впускной коллектор, где реализовано смешивание с атмосферным воздухом.
Смесь из топлива и воздуха передается в цилиндры.

Распределенный впрыск (MPI)

В составе системы с распределенным впрыском используются аналогичные компоненты, но в данной конструкции используются выделенные форсунки для каждого отдельного цилиндра. Их открытие реализовано попарно, по отдельности или всех в один момент времени.

Воздух и бензин смешиваются во впускном коллекторе, но от моновпрыска такая система отличается тем, что топливо подается исключительно во впускные тракты соответствующих цилиндров.

Система с распределенным впрыском работает по вполне понятной схеме, при этом электроника (KE-Jetronic, L-Jetronic) полностью обеспечивает управление. Эти конструкции выпускаются компанией Bosch, являются универсальными, получили широчайшее распространение в автомобилях разных марок.

По каким механизмам осуществляется действие распределенного топливного впрыска:

Воздух подается в двигатель.
С помощью совокупности датчиков определяется объем воздуха, его температурный показатель, скорость вращения коленвала, параметры текущего положения дроссельной заслонки.

Все эти полученные данные предназначены для электронного блока управления, чтобы определить объем топлива, оптимальный для количества воздуха, поступившего внутрь.
Транслируется сигнал, чтобы соответствующие форсунки открывались на необходимый временной промежуток.

Непосредственный топливный впрыск (GDI)

В системе данного конструктивного исполнения предусмотрена подача бензина посредством отдельных форсунок непосредственно в камеры сгорания каждого из цилиндров двигателя под давлением, и одновременно с этим туда же реализована подача атмосферного воздуха. Такая система впрыска позволяет создать необходимую концентрацию топливовоздушной смеси, вне зависимости от текущего режима работы двигателя внутреннего сгорания. Смесь в это время сгорает почти полностью, поэтому снижается объем опасных выбросов и вредных компонентов, которые попадают в атмосферу.

Подобная система впрыска имеет довольно сложную конструкции и внутреннее устройство, она заметно восприимчива к топливному качеству, что делает ее довольно дорогостоящей в плане производства и последующей эксплуатации. Так как функционирование форсунок реализовано в более агрессивных условиях, корректная работа подобной системы возможна только в случае обеспечения повышенного давления топлива, уровень которого необходимо поддерживать на отметке не ниже 5 МПа.

В плане конструктивного исполнения у системы непосредственного впрыска имеется определенный набор элементов:

Топливный насос, работающий под высоким давлением;
Регулятор давления топлива;
Рампа топлива;
Предохранительный клапан, который размещен на топливной рампе для предохранения элементов системы от повышения давления более заданного допустимого уровня;

Датчик, улавливающий высокое давление;
Форсунки.

Электронная система впрыска данного типа выпускается компанией Bosch, и получила собственное наименование MED-Motronic. Ее действие базируется на принципах, которые сильно зависят от вида смесеобразования:

Послойное – реализовано на двигателях со средними и малыми оборотами. Подача воздуха в камеру сгорания осуществляется на большо скорости. Впрыск топлива реализован по направлению к свече зажигания, а далее происходит смешивание с воздухом, после чего смесь воспламеняется.
Стехиометрическое. Нажатие на педаль газа вызывает открытие дроссельной заслонки, одновременно с подачей воздуха происходит впрыск топлива, а далее смесь воспламеняется, чтобы полностью сгореть.

Гомогенное. В цилиндрах запускается интенсивное воздушное движение, при этом впрыск бензина реализован на такте впуска воздуха.

Непосредственный топливный впрыск в бензиновом моторе представляет собой самое перспективное направление для данной сферы в эволюции и совершенствовании систем впрыска. Впервые его реализовали в 1996 году на легковых автомобилях марки Mitsubishi Galant, а на данный момент его используют для установки и сегодня его устанавливают на свои автомобили большинство крупнейших автопроизводителей.

Так как неисправности, сопряженные с системой топливного впрыска, возникают довольно часто и причин этому много, сначала рекомендовано выполнить диагностику автомобильный сканером, чтобы выявить ошибки. Если не хочется посещать сервис, то можно сделать это посредством специализированного универсального устройства Rokodil ScanX Pro.

Этот же сканер позволяет отрегулировать положение дроссельной заслонки, выполнить проверку системы выхлопных газов, а также считать параметры работы мотора и многое другое.

Системы впрыска топлива авто, назначение, виды систем впрыска для бензиновых и дизельных двигателей. Какие бывают системы впрыска топлива. Системы впрыска дизельных и бензиновых двигателей.

На сегодняшний день системы впрыска активно применяются на бензиновых и дизельных ДВС. Стоит отметить, что для каждой вариации мотора подобная система будет в существенной мере отличаться. Об этом далее в статье.

Содержание

Система впрыска, назначение, чем отличается система впрыска бензинового двигателя от системы впрыска дизеля
Система впрыска бензина, устройство систем впрыска топлива бензиновых двигателей
Системы впрыска бензиновых двигателей, типы систем впрыска топлива, достоинства и недостатки каждого вида систем впрыска бензиновых двигателей
Системы впрыска дизельных двигателей, виды систем, достоинства и недостатки каждого вида систем впрыска дизельного топлива
Выводы

Система впрыска, назначение, чем отличается система впрыска бензинового двигателя от системы впрыска дизеля

Основное назначение системы впрыска (другое название — инжекторная система) — обеспечение своевременной подачи горючего в рабочие цилиндры мотора.

В бензиновых моторах процесс впрыска поддерживает образование воздушнотопливной смеси, после чего осуществляется ее воспламенение с помощью искры. В дизельных моторах подача горючего производится под высоким давлением — одна часть горючей смеси соединяется со сжатым воздухом и практически мгновенно самовоспламеняется.

Система впрыска бензина, устройство систем впрыска топлива бензиновых двигателей

Система впрыска топлива — составная часть топливной системы ТС. Основной рабочий орган любой системы впрыска — форсунка. Зависимо от метода образования воздушнотопливной смеси существуют системы непосредственного впрыска, распределенного впрыска и центрального впрыска. Системы распределенного и центрального впрыска — системы предварительного впрыска, то есть впрыск в них осуществляется во впускном коллекторе, не доходя до камеры сгорания.

Системы впрыска бензиновых моторов могут иметь электронное либо механическое управление. Самым совершенным считается электронное управление впрыском, которое обеспечивает существенную экономию горючего и снижение вредных выбросов в атмосферу.

Впрыск горючего в системе осуществляется импульсно (дискретно) или непрерывно. С точки зрения экономии перспективным считается импульсный впрыск горючего, используемый всеми современными системами.

В моторе система впрыска, как правило, соединена с системой зажигания и создает объединенную систему зажигания и впрыска (к примеру, системы Fenix, Motronic). Система управления мотором обеспечивает согласованную работу систем.

Системы впрыска бензиновых двигателей, типы систем впрыска топлива, достоинства и недостатки каждого вида систем впрыска бензиновых двигателей

На бензиновых моторах применяются такие системы подачи горючего — непосредственный впрыск, комбинированный впрыск, распределенный впрыск (многоточечный), центральный впрыск (моновпрыск).

Центральный впрыск. Подача горючего в данной системе производится посредством топливной форсунки, расположенной во впускном коллекторе. А так как форсунка всего одна, эту систему называют еще моновпрыском.

На сегодняшний день системы центрального впрыска утратили свою актуальность, поэтому они и не предусмотрены в новых моделях авто, однако в некоторых старых ТС их все же можно встретить.

Преимущества моновпрыска — надежность и простота применения. К минусам данной системы можно отнести высокий расход горючего и низкий уровень экологичности мотора. Распределенный впрыск. В системе многоточечного впрыска предусмотрена отдельная подача топлива на каждый цилиндр, который оборудован индивидуальной топливной форсункой. ТВС, при этом, возникает лишь во впускном коллекторе.

На сегодняшний день большинство бензиновых моторов оборудовано системой распределенной подачи горючего. Преимущества подобной системы — оптимальный расход горючего, высокая экологичность, оптимальные потребности к качеству потребляемого горючего.

Непосредственный впрыск. Одна из самых прогрессивных и совершенных систем впрыска. Принцип действия данной системы основывается на прямой (непосредственной) подаче горючего в камеру сгорания.

Система непосредственной подачи горючего дает возможность получать качественный состав топлива на всех этапах эксплуатации мотора, чтобы улучшить процесс сгорания ТВС, увеличить рабочую мощность мотора и снизить уровень отработанных газов.

Недостатки данной системы впрыска — довольно сложная конструкция и большие требования к качеству горючего.

Комбинированный впрыск. В системе данного типа объединяются две системы — распределенный и непосредственный впрыск. Как правило, она применяется, чтобы уменьшить выбросы токсичных компонентов и отработанных газов, с помощью чего можно достигнуть высоких показателей экологичности мотора.

Системы впрыска дизельных двигателей, виды систем, достоинства и недостатки каждого вида систем впрыска дизельного топлива

На современных дизельных моторах используются следующие системы впрыска — система Common Rail, система насос-форсунки, система с распределительным или рядным топливным насосом высокого давления (ТНВД).

Самыми востребованными и прогрессивными считаются насос-форсунки и Common Rail. ТНВД — центральный компонент любой топливной системы дизельного мотора.
Подача топливной смеси в дизельных моторах может производиться в предварительную камеру или прямо в камеру сгорания.

В настоящее время отдается предпочтение системе непосредственного впрыска, отличающейся повышенным уровнем шума и менее плавной работой мотора в сравнении с подачей в предварительную камеру, однако при этом обеспечивается более важный показатель — экономичность.

Система насос-форсунки. Данная система используется для подачи, а также впрыска горючей смеси под большим давлением насос-форсунками. Ключевая особенность данной системы — в одном устройстве объединены две функции — впрыск и создание давления.

Конструктивный недостаток данной системы — насос оборудован постоянным приводом от распределительного вала мотора (не отключаемый), который способен привести к быстрому износу системы. В результате этого изготовители все чаще отдают предпочтение системам Common Rail.

Аккумуляторный впрыск (Common Rail). Более совершенная конструкция подачи горючей смеси для множества дизельных моторов. В такой системе горючее подается от рампы к топливным форсункам, которая еще называется аккумулятором высокого давления, в результате чего у системы образовалось еще одно название — аккумуляторный впрыск.

Система Common Rail предусматривает проведение следующих этапов впрыска — предварительного, главного и дополнительного. Это дает возможность уменьшить вибрации и шум мотора, сделать процедуру самовоспламенения горючего более эффективной, уменьшить вредные выбросы.

Выводы

Чтобы управлять системами впрыска на дизелях предусматривается наличие электронных и механических устройств. Механические системы дают возможность контролировать рабочее давление, момент и объем впрыска горючего. В электронных системах предусмотрено более эффективное управление дизельными моторами в целом.

4 типа системы впрыска топлива с различиями и пояснениями

Регулировка оборотов двигателя осуществляется путем регулировки количества воздуха и топлива, которые будут подаваться в цилиндр.

Для регулировки количества воздуха корпус дроссельной заслонки делается временно для регулировки количества топлива, заполняемого системой впрыска топлива.

В предыдущей статье мы обсуждали, как работает впрыск топлива, в этой статье было объяснено, что система впрыска топлива работает с использованием форсунки, которая может распылять топливо во впускной коллектор.

Но если рассуждать дальше, то мы найдем 4 типа систем впрыска топлива. И что? и в чем разница? давайте обсудим это.

4 Типы систем впрыска топлива

1. Система одноточечного впрыска

Система одноточечного впрыска — это тип системы впрыска, в которой используется инжектор. Несмотря на то, что двигатель имеет 4 цилиндра, количество форсунок остается одним.

Эта система была обнаружена на ранних этапах открытия систем впрыска в автомобильных двигателях. В то время инжектор был размещен на корпусе дроссельной заслонки в качестве замены реактивного карбюратора.

Результат тот же, что и у карбюраторной системы. Бензин можно распылять в дроссельную заслонку, но этот бензин выходит из форсунки, а не из жиклера карбюратора.

По сравнению с карбюраторным типом явно лучше, потому что объем бензина был рассчитан ранее ЭБУ.

Чтобы было точнее.

Однако из-за того, что в нем используется только одна форсунка, производительность двигателя на высоких оборотах также немного ухудшается.

2. Распределенный впрыск топлива

Многоточечный впрыск топлива (MPFI) — более новая технология, чем одноточечный впрыск. По сути, этот тип такой же, как и первый, но количество форсунок соответствует количеству цилиндров.

Это означает, что для 4-цилиндрового двигателя используется 4 форсунки.

Многоточечные форсунки имеют ту же схему, что и одноточечные форсунки. Но в этом типе актуатор (инжектор) добавлен к большему.

Преимущества многоточечных форсунок: топливо более эффективно направляется в двигатель, поскольку расположение каждой форсунки находится внутри впускного коллектора (перед впускным клапаном). Так что когда топливо распыляется, топливо может попасть прямо в цилиндр.

Но у него есть недостаток, этот тип работает одновременно точно так же, как одиночная точка. То есть все форсунки будут распылять топливо одновременно. Это будет поддерживать распыление топлива, даже если один из цилиндров находится в стадии сгорания.

Результатом является расточительное использование топлива.

Но с точки зрения производительности этот тип определенно лучше, чем одноточечный.

3. Последовательный впрыск топлива

Система последовательного впрыска топлива наиболее широко применяется в современных автомобилях.

По сути, система последовательного впрыска топлива аналогична MPFI, но в этом типе уже используется индивидуальный впрыск. Другими словами, каждая форсунка работает не вместе, а индивидуально в соответствии с шагами каждого поршня.

Например, в 4-цилиндровом двигателе, когда цилиндр 1 находится на стадии всасывания, работает только форсунка 1. Пока другие форсунки простаивают.

Это можно интерпретировать как то, что каждая форсунка работает попеременно в соответствии с синхронизацией каждого цилиндра.

По механизму он точно такой же, как MPFI, но схема контроллера сильно отличается. Последовательный тип имеет более сложную схему контроллера, поскольку использует индикаторы времени для каждого цилиндра.

Однако, по сравнению с MPFI, последовательный тип имеет лучшую производительность и лучшее использование топлива.

4. Система прямого впрыска

Система непосредственного впрыска представляет собой механизм системы впрыска топлива, в котором форсунка размещается непосредственно в цилиндре.

Чтобы было похоже на дизель, где форсунка будет распылять топливо прямо в цилиндр.

Основным преимуществом этого типа является экономия топлива, поскольку в предыдущем типе топливо распылялось на впуске, поэтому топливо могло конденсироваться на впуске. Но в системе DI все топливо поступает в цилиндр, что делает его более экономичным.

С точки зрения производительности это также то же самое, что и MPFI, даже в системе может иметь лучшую производительность в зависимости от объема выходящего топлива.

Это новейший тип системы впрыска топлива, ранее он применялся в дизельных двигателях. Но теперь систему DI можно применять к бензиновому двигателю, но топливо все равно выходит только на этапе всасывания.

В бензиновых двигателях эта система известна как GDI (прямой впрыск бензина).

Четыре различных типа впрыска топлива

Транспортные средства регулируют скорость и ускорение, изменяя соотношение топлива и воздуха, поступающего в двигатель. Исторически этим управляли карбюраторы. Даже сегодня многие мотоциклы, генераторы и другие простые двигатели полагаются на углеводы для контроля скорости двигателя. Но это довольно примитивная технология, и с 70-х годов впрыск топлива позволил автомобилям стать более мощными и экономичными. Конечно, технологии были и раньше. Но только на этот раз он зарекомендовал себя как лучший способ доставки топлива.

Нам нравится впрыск топлива почти в каждом современном автомобиле. Но не все системы впрыска топлива созданы одинаково, и некоторые значительно превосходят другие. Какой тип у вашего автомобиля? Как влияет тип используемых топливных форсунок на характеристики вашего автомобиля? Читай дальше что бы узнать.

Современные двигатели сильно отличаются от тех, что мы использовали 30 лет назад. Производители автомобилей вкладывали много времени и денег в разработку своих двигателей, и эти изменения происходили медленно в течение длительного периода времени. Когда впрыск топлива впервые появился на рынке, эта технология была модернизирована для двигателей, которые были разработаны для использования карбюраторов. Эта ранняя технология называлась впрыск топлива в корпус дроссельной заслонки, или TBFI. По мере совершенствования технологии мы перешли на многоточечный впрыск . Хотя эта технология все еще используется в некоторых автомобилях эконом-класса, наиболее популярным типом является многоточечный впрыск . Наконец, многообещающая технология – многопортовый впрыск . Читайте дальше, чтобы узнать о различиях между ними и о том, что это означает с точки зрения производительности и обслуживания.

Впрыск топлива в корпусе дроссельной заслонки

Также известный как однопортовый, это был самый ранний тип впрыска топлива, появившийся на рынке. Все автомобили имеют впускной коллектор, через который чистый воздух сначала поступает в двигатель. TBFI работает, добавляя правильное количество топлива в воздух, прежде чем оно будет распределено по отдельным цилиндрам. Преимущество TBFI в том, что он недорогой и простой в обслуживании. Если у вас когда-нибудь возникнут проблемы с инжектором, вам нужно будет заменить только один. Кроме того, поскольку этот инжектор имеет довольно высокий расход, его не так просто засорить.

С технической точки зрения системы дроссельной заслонки очень надежны и требуют меньше обслуживания. При этом впрыск в корпус дроссельной заслонки сегодня используется редко. Транспортные средства, которые все еще используют его, достаточно старые, поэтому техническое обслуживание будет более проблематичным, чем с более новым автомобилем с меньшим пробегом.

Еще одним недостатком TBFI является его неточность. Если вы отпустите педаль акселератора, в воздушной смеси, подаваемой в ваши цилиндры, все еще будет много топлива. Это может привести к небольшой задержке перед замедлением, а в некоторых автомобилях это может привести к выбросу несгоревшего топлива через выхлопную трубу. Это означает, что системы TBFI далеко не так экономичны, как современные системы.

Многоточечный впрыск

Многоточечный впрыск просто перемещает форсунки дальше вниз к цилиндрам. Чистый воздух поступает в первичный коллектор и направляется к каждому цилиндру. Инжектор расположен в конце этого порта, прямо перед тем, как он всасывается через клапан в ваш цилиндр.

Преимущество этой системы в том, что топливо распределяется более точно, при этом каждый цилиндр получает свое распыление топлива. Каждая форсунка меньше и точнее, что обеспечивает экономию топлива. Минус в том, что все форсунки распыляют одновременно, а цилиндры срабатывают один за другим. Это означает, что у вас может быть остаточное топливо между периодами впуска, или у вас может быть возгорание цилиндра до того, как форсунка сможет подать дополнительное топливо.

Многопортовые системы отлично работают, когда вы путешествуете с постоянной скоростью. Но когда вы быстро ускоряетесь или убираете ногу с педали газа, эта конструкция снижает либо экономию топлива, либо производительность.

Последовательный впрыск

Системы последовательной подачи топлива очень похожи на многоточечные системы. При этом есть одно ключевое отличие. Последовательная подача топлива — это раз. Вместо одновременного срабатывания всех форсунок топливо подается одна за другой. Время согласовано с вашими цилиндрами, что позволяет двигателю смешивать топливо прямо перед тем, как клапан откроется, чтобы всосать его. Такая конструкция позволяет улучшить экономию топлива и производительность.

Поскольку топливо остается в порту только в течение короткого промежутка времени, последовательные форсунки обычно служат дольше и остаются чище, чем другие системы. Из-за этих преимуществ последовательные системы впрыска топлива сегодня являются наиболее распространенным типом впрыска топлива в автомобилях.

Единственным недостатком этой платформы является то, что она оставляет меньше места для ошибок. Топливно-воздушная смесь всасывается в цилиндр только через мгновение после открытия форсунки. Если он грязный, засоренный или не отвечает, вашему двигателю будет не хватать топлива. Форсунки должны поддерживать свою максимальную производительность, иначе ваш автомобиль начнет работать с перебоями.

Прямой впрыск

В дизельных двигателях непосредственный впрыск очень надежен. Доставка топлива может потребовать много злоупотреблений, а проблемы с техническим обслуживанием сведены к минимуму.

В бензиновых двигателях непосредственный впрыск встречается почти исключительно в автомобилях с высокими характеристиками. Поскольку эти автомобили работают с очень точными параметрами, особенно важно обслуживать вашу систему подачи топлива. Несмотря на то, что автомобиль будет продолжать работать в течение длительного времени, когда им пренебрегают, производительность быстро снизится.

Когда следует использовать очиститель топливных форсунок

Несколько раз в год следует пропускать через двигатель бутылку разбавленного очистителя топливных форсунок, чтобы предотвратить образование нагара. Если у вас есть старый автомобиль, который работает не так хорошо, как раньше, может потребоваться более агрессивное решение. Для получения дополнительной информации о лучшем очистителе топливных форсунок, который вы можете купить, ознакомьтесь с нашим руководством для покупателей.

Когда заменять топливные форсунки

Для систем с корпусом дроссельной заслонки и многопортовых систем есть несколько основных признаков неисправности форсунки. Часто автомобиль с трудом заводится и сжигает намного больше топлива. Ваш автомобиль будет иметь гораздо меньше мощности, чем когда он был новым. Поскольку форсунки со временем изнашиваются, бывает трудно заметить постепенное снижение производительности. При этом ваш механик сможет обнаружить проблему с подачей топлива во время базовой проверки.

При последовательном и непосредственном впрыске признаки более очевидны. Вы заметите неровный холостой ход, и автомобиль может вибрировать и стучать больше, чем обычно. Вам может быть трудно разогнаться до полных оборотов, а ускорение может звучать более «агрессивно».

Форсунки играют решающую роль в работе вашего автомобиля, и важно понимать, как они работают в вашем конкретном автомобиле.