Особенности конструкции топливных систем ДВС с центральным впрыском топлива

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема

Особенности конструкции топливных систем ДВС с центральным впрыском топлива

Системы моновпрыска различаются между собой по конструкции блока центрального впрыска. В них форсунка располагается над дроссельной заслонкой. В отличие от систем распределенного (многоточечного) впрыска, они часто работают при низком давлении (0,7…1 бар). Это позволяет устанавливать недорогой топливный насос с электроприводом, размещаемый в топливном баке. Форсунка непрерывно охлаждается потоком топлива, предотвращая образование воздушных пузырьков. Такое охлаждение необходимо в топливных системах с низким давлением. Обозначение «Одноточечный впрыск» (SPI) соответствует терминам «Центральный впрыск топлива» (CFI), «Впрыск на дроссельную заслонку» (TBI).

Это электронно-управляемая одноточечная система впрыска низкого давления для 4-х цилиндровых двигателей. Особенностью моновпрыска является наличие топливной форсунки центрального расположения, работой которой управляет электромагнитный клапан. Система использует дроссельную заслонку для дозирования воздуха на впуске, в то время как впрыск топлива осуществляется распыливанием над дроссельной заслонкой. Распределение топлива по цилиндрам осуществляется во впускном трубопроводе. Различные датчики контролируют все основные рабочие характеристики двигателя; они используются для расчета управляющих сигналов для форсунок и других исполнительных устройств системы.

Работа блока центрального впрыска

Форсунка располагается над дроссельной заслонкой. Струя топлива направляется непосредственно в серпообразное отверстие между корпусом и дроссельной заслонкой, где за счет большой разности давления обеспечивается оптимальное смесеобразование, исключающее возможность осаждения топлива на стенках впускного тракта.

Устройство и принцип работы системы

1 - регулятор давления; 2 - форсунка; 3 - возврат топлива; 4 - шаговый электродвигатель для управления работой двигателя на холостом ходу; 5- к впускному трубопроводу двигателя; 6 - дроссельная заслонка; 7 - вход топлива

впрыск топливо карбюратор автомобиль

Форсунка работает при избыточном давлении 1 бар. Распыливание топлива позволяет получить однородное распределение смеси даже в условиях полных нагрузок. Впрыск топлива через форсунку синхронизирован с импульсами зажигания.

Управление работой системы. Помимо частоты вращения коленчатого вала двигателя, к основным переменным, от которых зависит работа системы моновпрыска, можно отнести следующие: отношение объема воздуха к его массе в потоке, абсолютное давление в трубопроводе и положение угла открытия дроссельной заслонки.

Соблюдение отношения угла открытия дроссельной заслонки к частоте вращения коленчатого вала в системе моновпрыска Mono-Jetronic может обеспечить соответствие даже наиболее строгим требованиям к содержанию токсичных веществ в отработавших газах, когда эта система используется с обратной связью - с кислородным датчиком (лямбда-зондом) и трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором.

Сигнал от лямбда-зонда, поступающий в самоадаптивную систему, используется для компенсации изменений в условиях работы двигателя, а также для поддержания стабильности работы во время всего срока службы.

Функции адаптации. Во время пуска холодного двигателя, а также непосредственно после пуска и в режиме прогрева время впрыскивания топлива увеличивается для обогащения топливовоздушной смеси. При холодном двигателе привод дроссельной заслонки устанавливает ее в такое положение, при котором подается большее количество смеси в двигатель, таким образом поддерживая частоту вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу и содержание вредных веществ в отработавших газах на постоянном уровне. Потенциометр, закрепленный на оси дроссельной заслонки, фиксирует положение заслонки и на основе этих данных ECU увеличивает количество подаваемого топлива. Таким же способом система обеспечивает обогащение рабочей смеси при ускорении и на режиме полного дросселя. В режиме принудительного холостого хода обеспечивается отключение подачи топлива. Адаптивное регулирование частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу позволяет уменьшить и стабилизировать частоту вращения. ECU при помощи приводных устройств обеспечивает соответствие положения дроссельной заслонки изменениям частоты вращения коленчатого вала двигателя и температуры.

На современных двигателях впрыск топлива полностью вытеснил карбюраторную систему питания. Но при этом среди автопроизводителей до сих пор нет единого мнения, какая система впрыска предпочтительней, поскольку каждая из них обладает своими достоинствами и недостатками.

Одноточечный (или центральный) впрыск топлива: как альтернатива карбюратору стал широко применяться еще в 80-х годах прошлого века. Впрочем, особой разницы в принципе работы у этих систем питания не было: как и раньше воздух смешивался с топливом во впускном коллекторе, просто сложный и чувствительный к настройкам карбюратор заменила форсунка (поэтому такой впрыск и получил название одноточечного). Причем никакой электроники поначалу и в помине не было - управление подачей бензина осуществлялось механическими устройствами.

Тем не менее, впрыск обеспечивал мотору более высокие мощностные характеристики и лучшую экономичность. Дело в том, что форсунка позволяла точнее дозировать количество топлива и распылять его на мелкие частицы. В результате, с воздухом образовывалась однородная смесь, состав которой мог практически мгновенно меняться в зависимости от условий движения и режима работы двигателя.

Правда, были у такой системы и существенные недостатки. Например, большое сопротивление поступающему в цилиндры воздуху. Ведь форсунку зачастую устанавливали в корпус бывшего карбюратора, да и громоздкие по тем временам датчики затрудняли дыхание мотору. Но все это теоретически можно было легко исправить. А вот плохое распределение топливной смеси по цилиндрам - нет. Ведь ей приходится проделывать долгий путь по трубопроводам, которые обладают разной длиной и сопротивлением. А значит, и резервов для улучшения показателей двигателя почти не остается. Поэтому сегодня центральный или одноточечный впрыск практически не встречается.

Распределенный (или многоточечный) впрыск: отличается от предыдущей схемы тем, что в данном случае во впускном патрубке каждого цилиндра установлена индивидуальная форсунка, которая подает топливо прямо на впускной клапан. Таким образом, топливная смесь готовится непосредственно перед подачей в камеру сгорания. Поэтому она получается однородной по своему составу и примерно одинакова по качеству для каждого из цилиндров. В результате, это благотворно сказывается на мощности и экономичности мотора, а также на токсичности выхлопных газов.

Распределенный впрыск постоянно совершенствовался. Поначалу он, также как и предыдущая схема, управлялся механическим путем. Но бурное развитие электроники позволило не только сделать систему питания более эффективной, но и скоординировать ее действия с другими компонентами двигателя. Поэтому современный мотор может не только сигнализировать водителю о неисправности, но даже в случае необходимости перейти на аварийный режим работы (он позволит добраться до дома или сервиса без эвакуатора) или исправить некоторые ошибки в пилотировании в сотрудничестве с системами безопасности.

Непосредственный (или прямой) впрыск: в этом случае форсунки подают топливо прямо в цилиндры двигателя, как у дизельного двигателя. Впервые такую схему использовали еще на авиационных моторах времен Второй мировой и некоторых послевоенных автомобилях, первым из которых был Goliath GP700. Но тогда прямой впрыск не снискал популярности, поскольку требовал дорогих топливных насосов высокого давления и оригинальной головки блока цилиндров. В конечном счете, инженеры так и не смогли добиться от такой системы приемлемой надежности и точности работы.

Пожалуй, прямой впрыск можно было бы назвать вершиной эволюции систем питания, если бы не некоторые его особенности. Такие моторы требовательны к качеству топлива, отличаются жесткой и шумной работой (это заставляет инженеров дополнительно усиливать шумоизоляцию салона), а также при работе на бедных смесях выделяют большое количество оксидов азота, с которыми приходится бороться, усложняя конструкцию двигателя.

Размещено на Allbest.ru