устройство, принцип подачи топлива, классификация

Системы впрыска топлива бензиновых двигателей –  это системы для дозированной подачи бензина в ДВС. Тип устройства, характеристика системы влияет на ряд важных показателей. Это экологический класс двигателя, его мощность, топливная эффективность.

Устройство системы впрыска бензинового двигателя может иметь различные конструктивные решения и модификации. О них мы расскажем, останавливаясь на конкретных видах систем впрыска.

Варианты топливных систем бензиновых двигателей

Впрыск топлива в воздушный поток может происходить как за счёт разрежения, так и за счёт избыточного давления. Например, в карбюраторе впрыскивание происходит за счёт разрежения, а в большинстве современных систем — за счёт избыточного давления.

• центральным (например, наддроссельный впрыск),
• 
  распределённый или коллекторный (осуществляется отдельной форсункой в предкамеру, расположенную перед впускным клапаном каждого цилиндра двигателя),
• 
  непосредственный (осуществляется напрямую в камеры сгорания, отдельными форсунками), встречается в разных вариациях, характерен для современных автомобилей. .

Варианты топливных систем бензиновых двигателей (R R. Bosch)

Конструктивное решение с карбюраторами

Дольше всего человечество знакомо с подачей топлива посредством карбюратора. И не потому, что такие решения лучшие, а потому что они – первые. И через множество лет это были единственно доступные системы. Карбюратор был неотъемлемой частью топливной системы на протяжении сотни лет. Нельзя сказать, что сейчас карбюраторы полностью исчезли из жизни, но на легковой и коммерческий транспорт карбюраторы ставить перестали. Их можно увидеть только на средствах малой механизации, которые применяются для садовых, строительных работ.
 
Автопром же перестал выпускать машины с карбюраторной системой еще в 90-е годы прошлого века.
Принцип их действия основан на всасывании  топлива в поток воздуха, проходящего через сужение карбюратора. увеличение скорости движения воздуха в месте сужения воздушного канала формирует  разрежение воздуха.  

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

. 

Как работает устройство?

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

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

Здесь достаточно много причин:

• Низкая экономичность, а соответственно, и низкий уровень топливной эффективности.
• Проблемы при переменных режимах работы, снижающие динамические качества- автомобиля.
• Прямая зависимость от расположения двигателя в автомобиле.
• Выброс в окружающую среду большого количества вредных веществ (несоответствие нормативам эмиссии газообразных вредных выбросов в атмосферу).

Моновпрыск 

На смену карбюратору пришла система так называемого «над дроссельного впрыска» топлива. Она также известна как моновпрыск или система центрального впрыска.

Принцип базируется на впрыске топлива одной форсункой, установленной на впускном коллекторе двигателя.

Самыми популярными конструкциями системы центрального впрыска являются решения Mono-Jetronic от R. R. Bosch и Opel-Multec (как нетрудно догадаться из названия, это решение корпорации Opel).

Появление моновпрыска приходится на середину 70-х годов 20-го века. В то время системой Mono-Jetronic стали оснащать автомобили Volkswagen и Audi.

Главной задачей при разработке моновпрыска стало нахождение альтернативы карбюраторной системе впрыска. Важно было найти более эффективную систему топливоподачи, которая смогла бы удовлетворить возросшим экологическим требованиям.

Mono-Jetronic: конструктивные элементы

• Регулятор давления. Способен поддержать на стабильном уровне рабочее давление в системе впрыска, а после выключения ДВС сохранить остаточное давление в системе . Это важно для облегчения пуска, создание барьеров против образования паровых пробок.
• Электромагнитный клапан (форсунка). Обеспечивает импульсный впрыск топлива. Управление клапаном осуществляется посредством электросигнала. Он идёт от блока управления.
• Дроссельная заслонка. Регулятор объема поступающего воздуха.
• Привод. Он ответственный за работу дроссельной заслонки.
• Электронный блок управления. «Мозг», синхронизатор.

Входные датчики (момента впрыска, положения дроссельной заслонки, оборотов двигателя, концентрации кислорода и т.д.).

Распределённый впрыск

В 70-е годы появились и системы распределительного впрыска, основанные на подаче топлива отдельной форсункой в предкамеру, расположенную перед впускным клапаном каждого цилиндра двигателя. Впрыск может быть при этом может быть как импульсным, так и непрерывным. 

Мы остановимся на решении K-Jetronic производителя Robert R. Bosch с непрерывным впрыском. K-Jetroniс активно присутствовала на рынке с 1973-го по 1995 годы.  Сначала K-Jetroniс выпускалась с механической системой дозирования. С 1982 года — с электронной начинкой и электронным управлением дозирования. Начиная с версий (модификаций) с электронным управлением система стала называться KE-Jetroniс.

Экономические характеристики автомобилей, их уровень топливной эффективности был существенно улучшен, уровень выбросов вредных веществ в выхлопе также снизился.

В системах K/KE-Jetronic впрыск топлива осуществлялся непрерывно в смесительную камеру перед впускным клапаном. При этом количественное дозирование топлива, поступающего в поток воздуха, производилось за счет взаимосвязанных узлов «расходомер – дозатор».

Помимо дозатора-распределителя обязательный элемент решения – дроссельная заслонка, расположенная за дозатором, у первых версий были вакуумно-механические клапаны коррекции топлива(запуск клапанов в работу возможен как от терморегуляторов, так от разряжения воздуха во впускном коллекторе), в поздних модификациях появились электрические клапаны коррекции топлива. Кроме того, системы  стали оснащать кислородным датчиком (лямбда-зондом). Огромным плюсом схемотехнического решения стало то, что система впрыска могла быть оснащена  катализаторам-, но к уровню надёжности были существенные вопросы.

Дискретный впрыск топлива

Новой эрой стал дискретный впрыск топлива. Первой здесь стала электронная система распределенного впрыска топлива L-Jetronic – опять-таки от R. R. Bosch. С появлением этого решения стало возможным говорить о качественной управляемости, безотказности, надёжности. Да, сразу же стало ясно, что это средний и высокий ценовой сегмент. Поэтому долгое время системы дискретного впрыска топлива сосуществовали с системами непрерывного распределительного впрыска типа K/KE-Jetronic.

Но постепенно L-Jetronic обрела массовость. Её стал активно использовать практически весь европейский автопром. Явные плюсы оценили и водители, и персонал автосервиса: повысилась топливная экономичность авто. Для обслуживания перестали быть нужны сложные навыки (в первую очередь, это стало возможным за счёт того, что отпала надобность выполнять механические настройки).

L-Jetronic несколько раз модернизировалась и уверенно держалась на рынке до появления стандарта Евро-3. После чего более актуальными стали решения на основе термоанемометрических датчиков массметра (массового расхода воздуха). В частности, популярность приобрела модификация LH-Jetronic .

У новой разработки стала доступна индивидуальная регулировка подачи топлива в каждый из  цилиндров

Объединяющая черта систем Mono-Jetronic, L-Jetronic, LH-Jetronic состоит в том, это все эти решения управляют только впрыском топлива, при этом для воспламенения топлива задействована система зажигания с модулем электронного управления. 

Устройства, в которых система и зажигания и впрыск были синхронизированы и объединены, корпорация R.R. Bosch начала выпускать с 1979 года.

Ярким примером решения с объединёнными системами впрыска и зажигания – стала система Motronic от R.R. Bosch. 
Она существовала в нескольких модификациях, появившихся в 90-е годы 20-го века. В эти годы в их конструкции входили механические расходомеры воздуха. Но вскоре вместо них стали использоваться термоанемометрические датчики-расходомеры, расширились возможности для самодиагностики.

Правда, полностью удовлетворить запросам диагноста  системы не могли, поскольку  протокол выявления неисправностей не обладал высокой результативностью. В последующих модификациях эта проблема была успешно решена.

Но самым революционным решением Motronic стало появление датчика абсолютного давления во впускном коллекторе (MAP-sensor).

Использование  MAP-сенсора в системе управления двигателем позволило  готовить качественную топливовоздушную смесь, состав которой близок к желаемому, и, главное, не сложно соблюсти европейские требования к выхлопам автомобилей.

Но для выхода на американский рынок даже этого было недостаточно. По стандартам США в топливной системе должна быть обязательная система контроля утечек паров топлива из бака. Так появилось инновационное решение Motronic M5. С ним появились все условия для того, чтобы исключить эксплуатацию автомобиля с потерявшей герметичность пробкой заливной горловины или неисправной системой вентиляции топливного бака.

Кроме того, эта система соответствует требованиям самого строгого протокола самодиагностики OBD-II/CARB.

А благодаря электроуправлению дроссельной заслонкой отлажено взаимодействие между системой управления двигателем и системой торможения.  

Системы непосредственного впрыска 
 

Особое место среди систем впрыска бензиновых двигателей получили системы непосредственного впрыска.

Их принцип действия основан на том, что топливо посредством инжектора распыляется прямо в цилиндр двигателя.

• Это важно для достижения топливной экономичности.
• 
  Плунжерный насос. Подаёт топливо в рампу, соединённую с форсунками. 
• 
  Регулятор давления топлива. Поддерживает стабильное рабочее давление в топливной рампе. Топливная рампа. Здесь непосредственно происходит процесс распределения топлива по форсункам.
• 
  Предохранительный клапан на рампе. Защищает рампу от предельных давлений.
• 
  Датчик высокого давления. Замеряет давление в рампе, подаёт сигнал блоку управлением двигателя на коррекцию давления.

Согласование взаимодействия  узлов осуществляется посредством электронной системы управления двигателем. От блока электронного управления поступают команды на исполнительные механизмы.

Интересная деталь! Если среди дизельных систем впрыска такие топливные системы были популярны давно, то среди бензиновых распространение получили не сразу. Причина элементарно проста: бензин в отличие от дизельного топлива является плохой смазкой, что вызывало быстрый износ» топливного насоса.

Но с развитием технологий уплотнений разработчики снова смогли заняться бензиновыми системами с прямым впрыском топлива. Система непосредственного впрыска может обеспечивать несколько видов смесеобразования: послойное, однородное (гомогенное), и стехиометрическое. Послойное смесеообразование актуально при малых и средних оборотах, стехиометрическое и гомогенное – при сверхвысоких оборотах, а также при средних и высоких нагрузках.

Самые популярные решения – с послойным смесеобразованием. Их хорошо знают по названию FSI и TFSI (у Volkswagen и у Ауди). Буква “T” в названии свидетельствуют о наличии турбокомпрессора, то есть двигатель, как именуется в просторечии — “турбирован”.

В цилиндр таких бензиновых систем впрыска поступает небольшое количество топлива. Тщательная организация потока воздуха в цилиндре (его траектория движения, подобная «кувырку) и удачно подобранное время впрыска топлива в цилиндр создают  все условия, чтобы это небольшое количество топлива было подано к электродам  свечи зажигания, и произошло воспламенение этой порции горючей смеси.

Почему на эту бензиновую систему впрыска не переходят повсеместно. К сожалению, актуальна такая проблема, как «турбоямы» при резком нажатии на педаль газа.

Этот недостаток полностью устранен при наличии наддувочного агрегата с электроприводом. Такие системы недёшевы. Но оперативно выйти на режим максимальной мощности, избежать «турбоям» при резком нажатии педали на газ с ними – не проблема. Прямой впрыск SC-E актуален, например, для ряда спортивных автомобилей.

Очень высокий интерес – и к битопливным (бинарным) система с газотурбинным наддувом. При работе на бензине можно достичь очень хорошего крутящего момента.

Параметры применяемого топлива прописываются в постоянной памяти. Если нужно заменить бензин на альтернативное топливо, изменяется программа смесеобразования. Это очень удобно.

Какой впрыск лучше?

Очень часто спорят: какой впрыск лучше.  Дешевле всего обойдутся решения, ориентированные на распределённый  впрыск. Подкупает и то, что они не требовательны к качеству топлива.

Если вам важно, чтобы была высокая топливная эффективность при минимальных значениях  вредных выбросов, однозначно стоит выбирать непосредственный впрыск. Да, эти решения дороже. Но лучше  заплатить больше единожды, чем постоянно “съедать” лишнее топливо. 

Кстати, дороговизна решения связана, главным образом, с тем, что производителям пришлось внести кардинальные изменения в конструкцию головок цилиндров, однако в ремонте эти двигатели значительно дороже простых и надёжных двигателей с распределённым предкамерным впрыском топлива.

Не просто изучить топливные системы, а попрактиковаться работать в поиске различных неисправностей в них вам поможет специализированный тренажёр на платформе  ELECTUDE. Отличное подспорье для автомобильных механиков и диагностов. 

Что такое система впрыска топлива автомобиля и как работает (основы)

Впрыск топлива автомобиля — это система дозированной подачи топлива в цилиндры двигателя. Расскажем про электронные системы подачи топлива, как работают и из каких датчиков состоят.

Как работает

На рисунке схематично показан принцип работы распределенного впрыска.

Подача воздуха (2) регулируется дроссельной заслонкой (3) и перед разделением на 4 потока накапливается в ресивере (4). Ресивер необходим для правильного измерения массового расхода воздуха — измеряет общий массовый расход или давление в ресивере.

Последний должен быть достаточного объема для исключения воздушного «голодания» цилиндров при большом потреблении воздуха и сглаживания пульсаций на пуске. Форсунки (5) устанавливаются в канал в непосредственной близости от впускных клапанов.

Датчики системы впрыска топлива

Для функционирования электронной системы управления двигателем необязательно наличие всех датчиков. Комплектации зависят от системы впрыска, норм токсичности. В программе управления есть флаги комплектации, которые информируют ПО о наличии или отсутствии каких-либо датчиков. Например, в системах Евро-2 отсутствуют датчик неровной дороги.

Датчик кислорода (ДК) — рассчитывает содержание О₂ в отработанных газах. Используется в системах с катализатором под нормы токсичности начиная с Евро-2 и дальше. В Евро-3 используется два датчика кислорода — до катализатора и после.

Датчик фазы нужен для более точного расчета времени впрыска в системах с фазированным впрыском.

Датчик положения коленвала (ДПКВ) — считывает частоту вращения коленвала и его положение. Нужен для общей синхронизации системы, расчета оборотов двигателя и положения коленвала в определенные моменты времени. ДПКВ — полярный датчик. При неправильном включении двигатель заводится не будет. Это единственный «жизненно важный» в системе датчик, при котором движение автомобиля невозможно. Аварии всех остальных датчиков позволяют своим ходом добраться до автосервиса.

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) — определяет массовый расход воздуха, поступающего в двигатель. Измеряется массовый расход воздуха, который потом пересчитывается программой. При аварии датчика его показания игнорируются, расчет идет по аварийным таблицам.

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) — следит за температурой охлаждающей жидкости. Нужен для определения коррекции топливоподачи и зажигания по температуре и управления электровентилятором. При аварии датчика его показания игнорируются, температура берется из таблицы в зависимости от времени работы двигателя. Сигнал ДТОЖ подается только на электронный блок управления, для индикации на панели используется другой датчик.

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) — определяет положение дросселя (нажата педаль «газа» или нет). Служит для расчета фактора нагрузки на двигатель и его изменения в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки, оборотов двигателя и циклового наполнения.

Датчик детонации — контроль детонации мотора. При обнаружении, блок управления двигателем включает алгоритм гашения детонации, оперативно корректируя угол опережения зажигания. В первых системах впрыска применялся резонансный датчик детонации, но был заменён на широкополосный датчик.

Датчик скорости (ДС) — определение скорость движения машины. Используется при расчетах блокировки/возобновления топливоподачи при движении. Этот сигнал так же подается на приборную панель для расчета пробега. 6000 сигналов с ДС примерно соответствуют 1 км. пробега автомобиля.

Датчик фазы (ДФ) — определяет положение распредвала. Нужен для точной синхронизации по времени впрыска в системах с фазированным (последовательным) впрыском. При аварии или отсутствие датчика система переходит на попарно — параллельную (групповую) систему подачи топлива.

Датчик неровной дороги — для оценки уровня вибраций двигателя. Необходим для правильной работы системы обнаружения пропусков воспламенения, чтобы определить причину неравномерности (применяется с Евро-3).

Исполнительные механизмы

По результатам опроса датчиков системы впрыска, программа электронного блока управления осуществляет управление исполнительными механизмами (ИМ).

Форсунка — электромагнитный клапан с нормированной производительностью. Служит для впрыска вычисленного для данного режима движения количества топлива.

Бензонасос — предназначен для нагнетания горючего в топливную рампу. Давление в топливной рампе поддерживается вакуумно-механическим регулятором давления. В некоторых системах регулятор давления топлива совмещен с бензонасосом.

Модуль зажигания — электронное устройство управления искрообразованием. Содержит два независимых канала для поджига смеси в цилиндрах. В последних модификациях низковольтные элементы модуля зажигания помещены в электронный блок управления, а для получения высокого напряжения используются выносная двухканальная катушка зажигания или катушки зажигания непосредственно на свече.

Регулятор холостого хода — для поддержания заданных оборотов холостого хода. Это шаговый двигатель, регулирующий канал воздуха в корпусе дроссельной заслонки для обеспечения двигателя воздухом и поддержания холостого хода при закрытой дроссельной заслонке.

Вентилятор системы охлаждения — управляется электронным блоком управления по сигналам датчика температуры охлаждающей жидкости. Разница между включением/выключением обычно 4-5°С.

Сигнал расхода топлива — выдается на маршрутный компьютер — 16000 импульсов на 1 расчетный литр израсходованного топлива. Данные приблизительные, т.к рассчитываются на основе суммарного времени открытия форсунок с учетом некоторого коэффициента. Он необходим для компенсации погрешностей измерения, вызванных работой форсунок в нелинейном участке диапазона, асинхронной топливоподачей и другими факторами.

Адсорбер — элемент замкнутой цепи рециркуляции паров бензина. Нормами Евро не предусмотрен контакт вентиляции бензобака с атмосферой, пары бензина должны собираться (адсорбироваться) и при продувке посылаться в цилиндры на дожиг.

Электронный блок управления

Это микрокомпьютер, обрабатывающий данные, поступающие с датчиков и по определенному алгоритму управляющий исполнительными механизмами.

Сама программа хранится в микросхеме ПЗУ, английское название — CHIP. Содержимое «чипа» — обычно делится на две функциональные части — собственно программа, осуществляющая обработку данных и математические расчеты и блок калибровок. Калибровки — набор (массив) фиксированных данных (переменных) для работы программы управления.

Для правильной работы системы впрыска необходимо наличие исправных датчиков и исполнительных механизмов.

Система впрыска топлива с электронным управлением — общая информация

Система впрыска топлива с электронным управлением состоит из трех подсистем: системы впуска, модуля электронного управления и топливной. Для определения необходимого качества смеси на всех режимах работы двигателя система использует модуль управления двигателем (ЕСМ) и различные датчики. Компоненты системы показаны на рис. 1.1 ,а,б.

Система впрыска топлива тесно связана (функционально и конструктивно) с системой снижения токсичности отработавших газов. Более подробную информацию можно получить в главе 6А.

Система впуска

Система впуска включает в себя воздушный фильтр, впускные воздуховоды, корпус дросселя, систему управления холостым ходом и впускной коллектор. На моделях до 2000 года выпуска впускной коллектор объединен с напорной камерой и представляет собой единую деталь. Модели выпуска с 2001 года оборудованы специально разработанным впускным коллектором с «регулируемой геометрией». Процедуры замены впускного коллектора описаны в главе 2А или 2Б.

Корпус дросселя – однокамерный, с горизонтальным потоком. ДПДЗ (датчик положения дроссельной заслонки) соединен с осью дроссельной заслонки, чтобы отслеживать угол ее открытия. Нижняя часть корпуса дросселя подогревается от системы охлаждения двигателя, чтобы избежать обледенения при сильных морозах. Регулировочный винт оборотов холостого хода находится в верхней части корпуса дросселя.

Состав смеси на холостых оборотах контролирует система управления холостым ходом, регулируя количество воздуха, поступающего в двигатель в обход дроссельной заслонки, увеличивая или уменьшая обороты холостого хода. Система состоит из модуля управления двигателем (ЕСМ), клапана холостого хода (IAC) и различных датчиков (температуры охлаждающей жидкости (ЕТС), абсолютного давления в коллекторе (МАР), массового расхода воздуха (MAF), положения дроссельной заслонки (TPS) и т. д.). Клапан холостого хода управляется модулем ЕСМ в зависимости от режима работы двигателя. Модуль ЕСМ получает информацию от датчиков (открытие дросселя, температура охлаждающей жидкости, давление и температура воздуха на впуске, режимы работы ГУР и кондиционера и т. п.) и соответствующим образом корректирует холостые обороты. И, наконец, чтобы избежать неустойчивой работы двигателя после запуска, открывается пусковой клапан, который действует во время запуска и сразу после него, подавая дополнительную порцию воздуха во впускной коллектор.

Электронная система управления

Описание работы этой системы, модуля управления двигателем и датчиков можно найти в главе 6А.

Топливная система

Топливная система содержит следующие компоненты: топливный насос, регулятор давления топлива, топливный фильтр, топливопроводы, топливную рампу и топливные форсунки. Модели до 2000 года выпуска используюттопливный фильтр, установленный на левой панели крепления стойки в моторном отсеке, и дополнительный фильтр грубой очистки топлива, установленный в сборке топливного насоса в топливном баке. Модели выпуска с 2001 года используют один топливный фильтр, установленный в сборке топливного насоса.

Топливный насос – погружного типа. Топливо в насос поступает через сетчатый фильтр грубой очистки топливоприемника, далее проходит через регулятор давления топлива и топливный фильтр в топливную рампу и поступает к форсункам. Регулятор давления топлива поддерживает постоянное давление топлива на входе форсунок.

Каждая топливная форсунка состоит из катушки (обмотки) соленоида, плунжера, игольчатого клапана и корпуса. Если через катушку протекает ток, запорная игла втягивается (поднимается), позволяя топливу под давлением поступать в корпус форсунки и через распылитель впрыскиваться во впускной канал. Количество впрыскиваемого топлива определяется длительностью открытия клапана (отрезком времени, в течение которого обмотка получает питание). Поскольку длительность и момент открытия/закрытия форсунки определяет состав топливовоздушной смеси, параметры управляющих импульсов должны быть очень точны.

Главное реле управления системой впрыска, находящееся в сборке реле/пре – дохраьителей в моторном отсеке, подает питание на реле топливного насоса через замок зажигания. При запуске двигателя модуль ЕСМ управляет работой топливного насоса в соответствии с сигналами, поступающими от датчика положения распредвала и замка зажигания.

Электронная система впрыска топлива: многообразие решений

Уважаемые читатели и подписчики, приятно, что вы продолжаете изучать устройство автомобилей! И сейчас вашему вниманию электронная система впрыска топлива, принцип действия которой я постараюсь рассказать в этой статье.

Да, именно о тех устройствах, которые вытеснили из под капотов машин проверенные временем карбюраторные системы питания, а также узнаем много ли общего у современных бензиновых и дизельных двигателей.

Электронная система впрыска топлива

Возможно, мы бы с Вами и не обсуждали данную технологию, если бы пару десятилетий назад человечество всерьёз не озаботилось экологией, и одной из серьёзнейших проблем оказались токсичные выхлопные газы автомобилей.

Главной недоработкой машин с двигателями, оборудованными карбюраторами, стало неполное сгорание топлива, а чтобы решить эту проблему понадобились системы, способные регулировать количество подаваемого в цилиндры горючего в зависимости от режима работы мотора.

Так, на арене автомобилестроения появились системы впрыска или, как их ещё называют — инжекторные системы. Помимо повышения экологичности, эти технологии улучшили эффективность двигателей и их мощностные характеристики, став настоящей находкой для инженеров.

На сегодняшний день впрыск (инжекция) топлива используются не только на дизельных, но и на бензиновых агрегатах,  что,  несомненно, их объединяет.

Объединяет их и то, что главным рабочим элементом этих систем, какого бы типа они ни были, является форсунка. Но из-за различий метода сжигания горючего, конструкции инжекторных узлов у этих двух типов моторов, конечно же, отличаются. Поэтому рассмотрим их по очереди.

Инжекторные системы и бензин

Электронная система впрыска топлива. Начнём с бензиновых двигателей. В их случае, инжекция решает задачу создания воздушно-топливной смеси, которая затем воспламеняется в цилиндре от искры свечи зажигания.

В зависимости от того, как эта смесь и горючее подаётся к цилиндрам, инжекторные системы могут иметь несколько разновидностей. Впрыск бывает:

Центральный впрыск

Главная особенность технологии, расположенной первой в списке – одна единственная форсунка на весь двигатель, которая располагается во впускном коллекторе.Надо отметить, что этот вид инжекторной системы по своим характеристикам не сильно отличается от карбюраторной, поэтому на сегодняшний день считается устаревшим.

Распределенный впрыск

Более прогрессивным является распределённый впрыск. В этой системе топливная смесь так же образуется во впускном коллекторе, но, в отличие от предыдущей, каждый цилиндр здесь может похвастаться собственной форсункой.

Данная разновидность позволяет ощутить все преимущества инжекторной технологии, поэтому наиболее любима автопроизводителями, и активно используется в современных двигателях.

Непосредственный впрыск

Но, как мы знаем, совершенству нет пределов, и в погоне за ещё более высокой эффективностью, инженерами была разработана электронная система впрыска топлива, а именно система непосредственного впрыска.

Её главной особенностью является расположение форсунок, которые, в данном случае, своими соплами выходят в камеры сгорания цилиндров.

Образование воздушно-топливной смеси, как уже можно догадаться, происходит прямо в цилиндрах, что благотворно отражается на эксплуатационных параметрах моторов, хотя этот вариант имеет не такую высокую, как у распределённого впрыска, экологичность. Ещё один ощутимый недостаток этой технологии – высокие требования к качеству бензина.

Комбинированный впрыск

Наиболее передовым с точки зрения уровня выбросов вредных веществ является комбинированная система. Это, по сути, симбиоз непосредственной и распределённой инжекции топлива.

А как дела у дизелей?

Перейдём к дизельным агрегатам. Перед их топливной системой стоит задача подачи горючего под очень высоким давлением, которое, смешиваясь в цилиндре со сжатым воздухом, воспламеняется само.

Вариантов решения этой задачи создано очень много – применяется и непосредственный впрыск в цилиндры, и с промежуточным звеном в виде предварительной камеры, помимо этого, существуют различные компоновки насосов высокого давления (ТНВД), что тоже придаёт разнообразия.

Тем не менее, современные мотористы отдают предпочтение двум типам систем, осуществляющих подачу солярки прямо в цилиндры:

• с насос-форсунками;
• впрыск Common Rail.

Насос-форсунка

Насос-форсунка говорит сама за себя – в нём форсунка, впрыскивающая топливо в цилиндр, и ТНВД конструктивно объединены в один узел. Главная проблема таких устройств заключается в повышенном износе, так как насос-форсунки соединены постоянным приводом с распредвалом и никогда не отключаются от него.

Система Common Rail

В системе Common Rail применён немного другой подход, делающий её более предпочтительной. Тут имеется один общий ТНВД, который подаёт дизель в топливную рампу, распределяющую горючее по форсункам цилиндров.

Это был лишь краткий обзор инжекторных систем, поэтому, друзья, проходите по ссылкам в статьях, а воспользовавшись рубрикой Двигатель, вы найдете для изучения все системы впрыска современных автомобилей.  И подписываться на рассылку, чтобы не пропустить новые публикации, в которых найдете много детальной информации по системам и механизмам автомобиля.

До новых встреч!

Каким бывает впрыск топлива

Одноточечный..

ВПРЫСК, который также иногда называют центральным, стал широко применяться на легковых автомобилях в 80-х годах прошлого века. Подобная система питания получила свое название из-за того, что топливо подавалось во впускной коллектор лишь в одной точке.

Многие системы того времени были чисто механическими, электронного управления у них не было. Частенько основой для такой системы питания был обычный карбюратор, из которого просто удаляли все “лишние” элементы и устанавливали в районе его диффузора одну или две форсунки (поэтому центральный впрыск стоил относительно недорого). К примеру, так была устроена система TBI (“Throttle Body Injection”) компании “General Motors”.

Но, несмотря на свою кажущуюся простоту, центральный впрыск обладает очень важным преимуществом по сравнению с карбюратором – он точнее дозирует горючую смесь на всех режимах работы двигателя. Это позволяет избежать провалов в работе мотора, а также увеличивает его мощность и экономичность.

Со временем появление электронных блоков управления позволило сделать центральный впрыск компактнее и надежнее. Его стало легче адаптировать к работе на различных двигателях.

Однако от карбюраторов одноточечный впрыск унаследовал и целый ряд недостатков. К примеру, высокое сопротивление поступающему во впускной коллектор воздуху и плохое распределение топливной смеси по отдельным цилиндрам. Как результат – двигатель с такой системой питания обладает не очень высокими показателями. Поэтому сегодня центральный впрыск практически не встречается.

Кстати, концерн “General Motors” также разработал интересную разновидность центрального впрыска – CPI (“Central Port Injection”). В такой системе одна форсунка распыляла топливо в специальные трубки, которые были выведены во впускной коллектор каждого цилиндра. Это был своего рода прообраз распределенного впрыска. Однако из-за невысокой надежности от использования CPI быстро отказались.

Распределенный

ИЛИ МНОГОТОЧЕЧНЫЙ впрыск топлива – сегодня самая распро¬страненная система питания двигателей на современных автомобилях. От предыдуще¬го типа она отличается прежде всего тем, что во впускном коллекторе каждого цилиндра стоит индивидуальная форсунка. В определенные моменты времени она впрыскивает необходимую порцию бензина прямо на впускные клапаны “своего” цилиндра.

Многоточечный впрыск бывает параллельным и последовательным. В первом случае в определенный момент времени срабатывают все форсунки, топливо перемешивается с воздухом, и получившаяся смесь ждет открытия впускных клапанов, чтобы попасть в цилиндр. Во втором случае период работы каждого инжектора рассчитывается индивидуально, чтобы бензин подавался за строго определенное время перед открытием клапана. Эффективность такого впрыска выше, поэтому большее распространение получили именно последовательные системы, несмотря на более сложную и дорогую электронную “начинку”. Хотя иногда встречаются и более дешевые комбинированные схемы (форсунки в этом случае срабатывают попарно).

Поначалу системы распределенного впрыска тоже управлялись механически. Но со временем электроника и здесь одержала верх. Ведь, получая и обрабатывая сигналы от множества датчиков, блок управления не только командует исполнительными механизмами, но и может сигнализировать водителю о неисправности. Причем даже в случае поломки электроника переходит на аварийный режим работы, позволяя автомобилю самостоятельно добраться до сервисной станции.

Распределенный впрыск обладает целым рядом достоинств. Помимо приготовления горючей смеси правильного состава для каждого режима работы двигателя такая система вдобавок точнее распределяет ее по цилиндрам и создает минимальное сопротивление проходящему по впускному коллектору воздуху. Это позволяет улучшить многие показатели мотора: мощность, экономичность, экологичность и т.д. Из недостатков многоточечного впрыска можно назвать, пожалуй, лишь только довольно высокую стоимость.

Непосредственный..

“Goliath GP700” стал первым серийным автомобилем, двигатель которого получил впрыск топлива.

ВПРЫСК (его еще иногда называют прямым) отличается от предыдущих типов систем питания тем, что в данном случае форсунки подают топливо прямо в цилиндры (минуя впус¬кной коллектор), как у дизельного двигателя.

В принципе такая схема системы питания не нова. Еще в первой половине прошлого века ее использовали на авиационных двигателях (например на советском истребителе “Ла-7”). На легковых машинах прямой впрыск появился чуть позже – в 50-х годах ХХ века сначала на автомобиле “Goliath GP700”, а затем на знаменитом “Mercedes-Benz 300SL”. Однако через некоторое время автопроизводители практически отказались от применения непосредственного впрыска, он остался лишь на гоночных автомобилях.

Дело в том, что головка блока цилиндров у двигателя с прямым впрыском получалась очень сложной и дорогой в производстве. Кроме того, конструкторам долгое время не удавалось добиться стабильной работы системы. Ведь для эффективного смесеобразования при прямом впрыске необходимо, чтобы топливо хорошо распылялось. То есть подавалось в цилиндры под большим давлением. А для этого требовались специальные насосы, способные его обеспечить.. В итоге на первых порах двигатели с такой системой питания получались дорогими и неэкономичными.

Однако с развитием технологий все эти проблемы удалось решить, и многие автопроизводители вернулись к давно забытой схеме. Первой была компания “Mitsubishi”, в 1996 году установившая двигатель с непосредственным впрыском топлива (фирменное обозначение – GDI) на модель “Galant”, затем подобные решения стали использовать и другие компании. В частности, “Volkswagen” и “Audi” (система FSI), “Peugeot-Citroёn” (HPA), “Alfa Romeo” (JTS) и другие.

Почему же такая система питания вдруг заинтересовала ведущих автопроизводителей? Все очень просто – моторы с прямым впрыском способны работать на очень бедной рабочей смеси (с малым количеством топлива и большим – воздуха), поэтому они отличаются хорошей экономичностью. Вдобавок подача бензина непосредственно в цилиндры позволяет поднять степень сжатия двигателя, а следовательно и его мощность.

Система питания с прямым впрыском может работать в разных режимах. Например, при равномерном движении автомобиля со скоростью 90-120 км/ч электроника подает в цилиндры очень мало топлива. В принципе такую сверхбедную рабочую смесь очень трудно поджечь. Поэтому в моторах с прямым впрыском используются поршни со специальной выемкой. Она направляет основную часть топлива ближе к свече зажигания, где условия для воспламенения смеси лучше.

При движении с высокой скоростью или при резких ускорениях в цилиндры подается значительно больше топлива. Соответственно из-за сильного нагрева частей двигателя возрастает риск возникновения детонации. Чтобы избежать этого, форсунка впрыскивает в цилиндр топливо широким факелом, ко¬торый заполняет весь объем камеры сгорания и охлаждает ее.

Если же водителю требуется резкое ускорение, то форсунка срабатывает два раза. Сначала в начале такта впуска распыляется небольшое количество топлива для охлаждения цилиндра, а затем в конце такта сжатия впрыскивается основной заряд бензина.

Но, несмотря на все свои преимущества, двигатели с непосредственным впрыском пока еще недостаточно распространены. Причина – высокая стоимость и требовательность к качеству топлива. Кроме того, мотор с такой системой питания работает громче обычного и сильнее вибрирует, поэтому конструкторам приходится дополнительно усиливать некоторые детали двигателя и улучшать шумоизоляцию моторного отсека.

Автор

Юрий УРЮКОВ

Издание

Клаксон №4 2008 год

Фото

фото из архива “Клаксона”

Цены — Система впрыска и зажигания

Система впрыска топлива — система подачи топлива, устанавливаемая на современных бензиновых двигателях. Основное отличие от карбюраторной системы — подача топлива осуществляется путем непосредственного впрыска топлива с помощью форсунок во впускной коллектор или в цилиндр. Автомобили с данной системой питания часто называют инжекторными.

В зависимости от способа образования топливно-воздушной смеси различают следующие системы впрыска бензиновых двигателей:

система центрального впрыска;

система распределенного впрыска;

система непосредственного впрыска.

Системы центрального и распределенного впрыска являются системами предварительного впрыска, т.е. впрыск в них производится не доходя до камеры сгорания — во впускном коллекторе. Центральный впрыск (моновпрыск) осуществляется одной форсункой, устанавливаемой во впускном коллекторе. По сути это карбюратор с форсункой.

В настоящее время системы центрального впрыска не производятся, но все еще встречаются на легковых автомобилях. Преимуществами данной системы являются простота и надежность, а недостатками — повышенный расход топлива, низкие экологические показатели. Система распределенного впрыска (многоточечная система впрыска) предполагает подачу топлива на каждый цилиндр отдельной форсункой. Образование топливно-воздушной смеси происходит во впускном коллекторе. Является самой распространенной системой впрыска бензиновых двигателей. Ее отличает умеренное потребление топлива, низкий уровень вредных выбросов, невысокие требования к качеству топлива. Перспективной является система непосредственного впрыска. Впрыск топлива осуществляется непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра. Система позволяет создавать оптимальный состав топливно-воздушной смеси на всех режимах работы двигателя, повысить степень сжатия, тем самым обеспечивает полное сгорание смеси, экономию топлива, повышение мощности двигателя, снижение вредных выбросов.

С другой стороны ее отличает сложность конструкции, высокие эксплуатационные требования (очень чувствительна к качеству топлива, особенно к содержанию в нем серы). Системы впрыска бензиновых двигателей могут иметь механическое или электронное управление. Наиболее совершенным является электронное управление впрыском, обеспечивающее значительную экономию топлива и сокращение вредных выбросов. Впрыск топлива в системе может осуществляться непрерывно или импульсно (дискретно). Перспективным с точки зрения экономичности является импульсный впрыск топлива, который используют все современные системы. В двигателе система впрыска обычно объединена с системой зажигания и образует объединенную систему впрыска и зажигания (например, системы Motronic, Fenix).

Согласованную работу систем обеспечивает система управления двигателем. В контактной системе зажигания управление накоплением и распределение электрической энергии по цилиндрам осуществляется механическим устройством — прерывателем-распределителем. Дальнейшим развитием контактной системы зажигания является контактная транзисторная система зажигания, в первичной цепи катушки зажигания которой применен транзисторный коммутатор. В отличие от контактной в бесконтактной системе зажигания для управления накоплением энергии используется транзисторный коммутатор, взаимодействующий с бесконтактным датчиком импульсов.

Транзисторный коммутатор в данной системе выполняет роль прерывателя. Распределение тока высокого напряжения осуществляется механическим распределителем. В микропроцессорной системе зажигания используется электронный блок управления, с помощью которого производится управление процессом накопления и распределения электрической энергии. В ранних конструкциях электронной системы зажигания электронный блок одновременно управлял системой зажигания и системой впрыска топлива (т.н. объединенная система впрыска и зажигания). В настоящее время управление зажиганием включено в систему управления двигателем.

Система впрыска топлива

Существует несколько методов впрыска топлива:
непрерывный впрыск топлива, точечный впрыск топлива, распределённый
впрыск топлива и непосредственный впрыск топлива. Непрерывный впрыск
топлива осуществлялся механическими и электромеханическими системами
впрыска топлива. Остальные электронные системы впрыска топлива подают
топливо строго дозированными порциями.

Системы непрерывного впрыска топлива

Наиболее распространёнными примерами непрерывного
впрыска топлива являются механическая система впрыска топлива BOSCH
K-Jetronic и электромеханическая система впрыска топлива BOSCH
KE-Jetronic. Здесь топливо впрыскивается непрерывным потоком при помощи
механических форсунок, распыляющих топливо пред впускными клапанами
каждого цилиндра. Количество топлива регулируется путём изменения
интенсивности потока впрыскиваемого топлива. Данные системы применялись
на ранних системах питания двигателя, и были вытеснены более надёжными и
точными электронными системами подачи топлива.

Системы точечного впрыска топлива

Системы точечного впрыска топлива оснащены одной
электромагнитной форсункой (иногда двумя форсунками работающими в паре,
на двигателях с раздельными группами цилиндров), впрыскивающей топливо
во впускной тракт перед дроссельной заслонкой. Как и в случае
карбюраторного питания, во время работы двигателя оборудованного
точечным впрыском, впускной коллектор двигателя весь заполняется готовой
топливовоздушной смесью.
Впрыск топлива здесь осуществляется не
непрерывной струёй, а подаётся порциями. Количество подаваемого топлива
регулируется путём изменения продолжительности открытого состояния форсунки.
Форсунка точечной системы впрыска топлива за два оборота коленчатого
вала двигателя (один полный цикл работы четырёхтактного двигателя)
впрыскивает топливо четыре раза. Недостатки такой системы приготовления
топливовоздушной смеси схожи с карбюраторными системами, связанные с
задержкой и неравномерностью подачи топливовоздушной смеси для разных
цилиндров, не столь хорошей приемистостью двигателя, оседание топлива на
стенках впускного коллектора, особенно во время холодного запуска
двигателя. Хотя для такой системы впрыска не предъявляются высокие
требования к качеству распыла топлива, так как отводится достаточно
времени на испарение и смешивание топлива с поступившим в впускной
коллектор воздухом.
 

Осциллограммы напряжения сигналов системы
управления двигателем BOSCHMONO-Motronic, демонстрирующие схему впрыска
топлива данной системы.
1 Осциллограмма
напряжения выходного сигнала датчика Холла, встроенного в корпус
механического распределителя зажигания. Датчик генерирует четыре
импульса за два оборота коленчатого вала двигателя.
2 Осциллограмма
напряжения управляющих импульсов топливной форсункой. За один полный
цикл работы двигателя форсунка осуществляет четыре впрыска топлива.
3 Импульс синхронизации с моментом зажигания в первом цилиндре.
 

Обмотка топливной форсунки точечной системы
впрыска, имеет низкое электрическое сопротивление — единицы Ома
(топливные форсунки с низким электрическим сопротивлением встречаются и в
других систем впрыска топлива). За счёт уменьшения сопротивления
обмотки увеличивается быстродействие форсунки, что позволяет впрыскивать
небольшие порции топлива. Для уменьшения нагрева обмотки форсунки,
применяются меры, ограничивающие величину протекающего через обмотку
форсунки тока.
 
В некоторых системах с этой целью используется
мощный токоограничивающий резистор, включённый последовательно в цепь
питания форсунки.
 

Осциллограммы напряжения питания и
управляющего импульса на выводах обмотки низкоомной форсунки (система
точечного впрыска топлива BOSCH MONO Jetronic).
1 Осциллограмма напряжения на управляющем выводе обмотки форсунки.
2 Осциллограмма напряжения на питающем выводе обмотки форсунки (после токоограничивающего резистора).
 

Как видно по приведённым осциллограммам, за счёт
возникновения падения напряжения на токоограничивающем резисторе,
напряжение питания обмотки форсунки автоматически снижается.
В некоторых системах, применяются более сложные
алгоритмы управления форсункой. В таких случаях, импульс управления
форсункой имеет более сложную форму и делится уже на две фазы: фаза
открывания клапана топливной форсунки и фаза удержания клапана топливной
форсунки в открытом состоянии.
 

Осциллограмма напряжения управляющего
импульса низкоомной форсункой системы управления двигателем с точечным
впрыском топлива Multec IEFI автомобиля производства OPEL.
A: Значение напряжения в
момент времени указанный маркером. В данном случае соответствует
напряжению питания обмотки форсунки и равно 14,6 V.
1 Момент
открытия управляющего форсункой силового транзистора. С этого момента
на обмотку форсунки действует напряжение величиной около 14 V.
2 Фаза открывания клапана топливной форсунки.
3 Момент переключения управляющего форсункой силового транзистора в режим ограничения тока в цепи форсунки.
4 Фаза
удержания клапана топливной форсунки в открытом состоянии Управляющий
форсункой силовой транзистор работает в режиме ограничения тока в цепи
форсунки, обеспечивая подвод к обмотке форсунки пониженного напряжения.
A-B: Значение разницы
напряжений между указанными маркерами моментами времени. В данном случае
соответствует величине воздействующего на обмотку форсунки напряжения
во время фазы удержания клапана топливной форсунки в открытом состоянии и
равно ~1,7 V
5 Момент закрытия управляющего форсункой силового транзистора.
 
Как можно видеть по приведённой выше
осциллограмме, в первоначальный момент времени на низкоомную обмотку
форсунки кратковременно подаётся напряжение, близкое к напряжению на
клеммах аккумуляторной батареи, что обеспечивает ускорение процесса
открытия клапана топливной форсунки. Продолжительность фазы открывания
клапана 
топливной форсунки здесь составляет около 1 mS.
Теперь, когда клапан форсунки открыт, для удержания клапана в открытом
состоянии достаточно уже меньшего тока. Величина протекающего через
обмотку тока ограничивается путём уменьшения величины воздействующего на
обмотку напряжения. В данном случае, уменьшение воздействующего на
обмотку форсунки напряжения достигается путём «призакрытия» управляющего
силового транзистора. Тем самым уменьшается чрезмерный нагрев обмотки
форсунки (дополнительное охлаждение форсунки обеспечивается за счёт
омывающего форсунку топлива). Продолжительность фазы удержания клапана
топливной форсунки в открытом состоянии может изменяться и зависит от
того, какую порцию топлива в данный момент требуется впрыснуть.

В некоторых системах, ограничение протекающего
через обмотку форсунки тока во время фазы удержания клапана в открытом
состоянии реализовано другим способом.
 

Осциллограмма напряжения управляющего
импульса низкоомной форсункой системы управления двигателем BDZ с
точечным впрыском топлива, устанавливаемого на автомобили Peugeot 405.
 

Здесь во время фазы удержания, управляющий
обмоткой форсунки силовой транзистор переключается в режим
Широтно-Импульсной Модуляции (ШИМ). Благодаря этому, обмотка форсунки
многократно подключается к источнику напряжения и отключается от него,
после чего процесс повторяется. Частота процесса подключения /
отключения обмотки настолько высока, что механическая система форсунки
(клапан) «не успевает» закрываться в моменты, когда питающее напряжение
отключено.
 

Системы распределённого впрыска топлива

Каждый цилиндр системы распределённого впрыска
топлива обслуживается собственной электромагнитной форсункой. Каждая
форсунка такой системы впрыскивает топливо во впускной коллектор пред
впускными клапанами каждого цилиндра. Таким образом, только часть
внутреннего объёма впускного коллектора работающего двигателя
заполняется подготовленной топливной смесью. Как и в системе точечного
впрыска топлива, здесь впрыск осуществляется не непрерывной струёй
топлива, а подаётся порциями. Количество подаваемого топлива
регулируется путём изменения продолжительности открытого состояния
форсунки.
Электромагнитные топливные форсунки имеют
некоторую инерционность. Проявляется эта инерционность как задержка
открытия и задержка закрытия клапана форсунки относительно управляющего
напряжения. Задержка открытия клапана форсунки может составлять около
1,5 mS, кроме того, она может изменяться с изменением величины
напряжения на аккумуляторной батарее. Задержка закрытия клапана форсунки
может составлять около 1,0 mS. Когда двигатель работает под нагрузкой,
длительность впрыска топлива может составлять несколько единиц или даже
десятки миллисекунд, то есть -длительность впрыска топлива при этом
значительно превышает время задержки срабатывания клапана форсунки, и за
счёт этого инерционность форсунки сказывается мало заметно.

Когда двигатель работает при малых нагрузках или
на холостом ходу, длительность впрыска значительно уменьшается, и
становится сравнимой с временем задержки срабатывания клапана форсунки.
Из-за этого, инерционность форсунки может сказываться значительно
сильнее и точность дозирования количества впрыскиваемого топлива может
сильно снизиться. Поэтому, для таких форсунок не используют управляющие
импульсы продолжительностью менее 1,5 mS. Кроме того, инерционность
форсунок, обслуживающих разные цилиндры одного и того же двигателя со
значительным пробегом может заметно различаться, что вносит
дополнительную погрешность дозирования малых порций топлива.

Классификация систем распределённого впрыска топлива

Распределённые системы впрыска топлива
различаются по схеме работы впрыска топлива: параллельный впрыск,
попарно-параллельный, фазированный (последовательный).

Параллельный впрыск топлива

Топливные форсунки многих ранних распределённых
систем впрыска топлива соединены параллельно. При такой схеме,
управление форсунками двигателя происходит одновременно — все форсунки
такой системы работают синхронно.
 

Осциллограммы напряжения сигналов системы
управления 4-х цилиндрового 4-х тактного двигателя, осуществляющей
параллельный впрыск топлива, демонстрирующие схему впрыска топлива
данной системы.
1 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной форсункой 1-го цилиндра.
2 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной форсункой 2-го цилиндра.
3 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной форсункой 3-го цилиндра.
4 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной форсункой 4-го цилиндра.
7 Импульс синхронизации с моментом зажигания в первом цилиндре.
 
В системах параллельного впрыска, за один полный
цикл работы двигателя (за два оборота коленчатого вала 4-х тактного
двигателя), каждая форсунка впрыскивает топливо дважды. То есть, каждая
порция топлива, попадающего впоследствии в цилиндр во время 
такта впуска, впрыскивается «за два приёма».
Из-за того, что подача каждой порции топлива осуществляется за два
впрыска, в сравнении с точечным впрыском, точность дозирования
получается несколько лучшей; но в сравнении с фазированным впрыском,
точность дозирования получается несколько хуже, особенно на переходных
режимах работы двигателя.
Блок управления параллельной системы впрыска
топлива должен учитывать инерционность открытия клапана форсунки,
которая сильно зависит от величины напряжения в бортовой сети
автомобиля. При больших порциях впрыскиваемого топлива, к примеру, во
время ускорения автомобиля или во время холодного пуска, часть топлива
оседает на стенках впускного коллектора и попадает в цилиндр с некоторой
задержкой, что сказывается на приемистости двигателя. Но к качеству
распыла топлива здесь предъявляются немного меньшие требования, так как
отводится достаточно времени на испарение топлива и смешивание его с
воздухом.
Недостаток параллельного впрыска заключается в
неодинаковом для всех цилиндров времени от начала впрыскивания топлива
форсункой до момента открытия впускного клапана цилиндра. При
одновременном впрыске топлива порядок работы цилиндров не учитывается,
соответственно время подготовки топливовоздушной смеси (время испарения
топлива) для каждого цилиндра получается разным.

Попарно-параллельный впрыск топлива

Для уменьшения зависимости качества подготовки
топливовоздушной смеси от момента впрыска топлива, а так же для
улучшения точности дозирования топлива на переходных режимах работы
двигателя, топливные форсунки были разделены на группы согласно порядку
работы цилиндров и соединены попарно-параллельно — половина форсунок
соединена параллельно и управляется своим выходным силовым транзистором
блока управления двигателем, другая половина форсунок так же соединена
параллельно и управляется своим, вторым выходным силовым транзистором
блока управления двигателем.
Управление форсунками одной группы происходит
одновременно — все форсунки одной группы работают синхронно. Когда
форсунки первой группы впрыскивают топливо, форсунки второй группы
закрыты, и наоборот. При этом, первая и вторая группы форсунок, так же
как и в системе параллельного впрыска топлива, впрыскивают топливо
дважды за один цикл работы 4-х тактного двигателя (за два оборота
коленвала).
 

Осциллограммы напряжения сигналов системы
управления 4-х цилиндрового 4-х тактного двигателя, осуществляющей
попарно-параллельный впрыск топлива, демонстрирующие схему впрыска
топлива данной системы. Порядок работы цилиндров 1 — 3 — 4 — 2. В данном
случае в первую пару объединены форсунки, обслуживающие цилиндры №1 и
№4, а во вторую пару объединены форсунки, обслуживающие цилиндры №2 и
№3. Но встречаются системы, где при таком же порядке работы цилиндров
двигателя, форсунки объединены в пары по-другому.
напряжения управляющих импульсов топливной
напряжения управляющих импульсов топливной
напряжения управляющих импульсов топливной
напряжения управляющих импульсов топливной
форсункой форсункой форсункой форсункой
1 Осциллограмма 1-го цилиндра.
2 Осциллограмма 2-го цилиндра.
3 Осциллограмма 3-го цилиндра.
4 Осциллограмма 4-го цилиндра.
5 Осциллограмма
напряжения выходного сигнала датчика положения / частоты вращения
коленчатого вала. За один полный оборот коленвала датчик генерирует 58
импульсов и один пропуск, продолжительность которого соответствует
продолжительности двух импульсов. Соответственно, за один полный цикл
работы 4-х тактного двигателя (за два оборота коленвала) датчик
генерирует такие пропуски дважды.
7 Импульс синхронизации с моментом зажигания в первом цилиндре.
 
Следует заметить, что в момент пуска двигателя
блок управления двигателем переключается на параллельную схему впрыска
топлива, то есть, включает и выключает все топливные форсунки
одновременно.

Фазированный впрыск топлива

Для дальнейшего повышения точности дозирования
впрыскиваемого топлива при малых длительностях впрыска путём уменьшения
негативного влияния инерционности электромагнитных топливных форсунок,
каждую форсунку стали обслуживать собственным выходным транзистором
блока управления двигателем. Такая схема впрыска называется фазированным
впрыском или последовательным впрыском топлива. За счёт уменьшения
частоты срабатывания форсунки по сравнению с параллельным и
попарно-параллельным впрыском в два раза, потребовалось уже более
продолжительное открытие форсунки для обеспечения подачи того же
количества топлива. То есть, схема управления форсунками была
модернизирована так, что вместо двух коротких впрысков топлива
осуществляется один более продолжительный впрыск. Таким образом, замена
параллельной схемы впрыска топлива на фазированную позволила заметно
повысить точность дозирования впрыскиваемого топлива при малых
длительностях впрыска.
 

Осциллограммы
напряжения сигналов системы управления 4-х цилиндрового 4-х двигателя,
осуществляющей фазированный впрыск топлива, демонстрирующие схему
впрыска топлива данной системы.
1 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной 1-го цилиндра.
2 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной 2-го цилиндра.
3 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной 3-го цилиндра.
4 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной 4-го цилиндра.
5 Осциллограмма напряжения
выходного сигнала датчика положения / частоты вращения коленчатого
вала. За один полный оборот коленвала датчик генерирует 58 импульсов и
один пропуск, продолжительность которого соответствует продолжительности
двух импульсов. Соответственно, за один полный цикл работы 4-х тактного
двигателя (за два оборота коленвала) датчик генерирует такие пропуски
дважды.
6 Осциллограмма
напряжения выходного сигнала датчика положения распределительного вала
(датчика фаз). За два полных оборота коленвала датчик генерирует один
импульс.
7 Импульс синхронизации с моментом зажигания в первом цилиндре.
 
Здесь, впрыск топлива осуществляется тогда, когда
обслуживаемый данной форсункой цилиндр находится на такте выпуска
отработавших газов, то есть, незадолго до такта впуска. За два полных
оборота коленчатого вала двигателя соответствующих одному полному циклу
работы четырёхтактного двигателя, каждая форсунка впрыскивает топливо
только один раз. То есть, по сравнению с параллельным и
попарно-параллельным впрыском, здесь частота срабатывания форсунки
уменьшена в два раза. За счёт этого, для обеспечения подачи заданного
количества топлива потребовалось более продолжительное открытие
форсунки, а за счёт увеличения продолжительности открытого состояния
форсунки уменьшилось негативное влияние инерционности электромагнитных
топливных форсунок на точность дозирования топлива. Таким образом,
замена попарно-параллельной схемы впрыска топлива на фазированную
позволила ещё больше повысить точность дозирования впрыскиваемого
топлива при малых длительностях впрыска.
Для реализации фазированной схемы впрыска топлива
потребовались заметные доработки системы управления двигателем,
обеспечивающие привязку алгоритма управления форсунками к фазам рабочего
цикла цилиндров. По этому, двигатели, оборудованные фазированным
впрыском топлива, дополнительно оснащены датчиком положения
распределительного вала (датчиком фаз). Кроме того, блок управления
такого двигателя потребовалось дооснастить ещё несколькими силовыми
транзисторами, для управления каждой форсункой индивидуально. Кроме
внесения изменений в блок управления двигателем, потребовалось
применение форсунок с более тонким распылом топлива, так как уменьшилась
продолжительность процесса испарения топлива и смешивания его с
воздухом. На некоторых двигателях, дополнительно, это позволило
использовать режим работы при более бедной смеси (дополнительно
потребовалось изменение конструкции впускного коллектора и применение
заслонок завихрителей, для формирования вертикальных потоков воздуха в
цилиндре).

Следует заметить, что в момент пуска двигателя
блок управления двигателем переключается на параллельную схему впрыска
топлива, то есть, включает и выключает все топливные форсунки
одновременно до тех пор, пока не распознает сигнал от датчика положения
распределительного вала.

Дополнительно применяется асинхронный режим
впрыска. В момент, когда водитель очень резко нажимает на педаль
акселератора, некоторые блоки управления могут осуществлять впрыскивание
дополнительного количества топлива несколькими малыми порциями в
цилиндры, которые в данный момент находятся перед или вначале такта
впуска.
 

Осциллограммы напряжения сигнала управления
форсункой и сигнала от датчика положения дроссельной заслонки системы
фазированного впрыска топлива в момент резкой перегазовки.
4 Осциллограмма напряжения выходного сигнала датчика положения дроссельной заслонки.
6 Осциллограмма напряжения управляющих импульсов топливной форсункой одного из цилиндров.

Как видно из приведённым выше осциллограммам, на
переходных режимах работы двигателя, в данном примере в момент резкого
открытия дроссельной заслонки, система фазированного впрыска топлива
может осуществлять дополнительные циклы впрыска топлива, дополнительно
обогащая таким образом состав приготовляемой топливовоздушной смеси.
Благодаря этому снижается вероятность возникновения пропусков
воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндрах при работе двигателя на
переходных режимах.

В системах точечного впрыска топлива подавляющего
большинства двигателей современных автомобилей реализован именно
фазированный впрыск топлива.
 

Системы непосредственного впрыска топлива

Наиболее современными системами управления
двигателем являются системы с непосредственным впрыскиванием топлива.
Здесь топливная форсунка впрыскивает топливо непосредственно в камеру
сгорания, то есть, во внутренний объём цилиндра. Благодаря этому, при
работе двигателя с низкой нагрузкой (холостой ход, равномерное движение
автомобиля с небольшой скоростью…) удалось достичь приготовления
внутри цилиндра топливовоздушной смеси с неоднородным соотношением
воздух-топливо. Вблизи электродов свечи зажигания образуется нормальная
или немного обогащённая смесь, за счёт чего происходит устойчивое
воспламенение этой смеси от искрового разряда между электродами свечи
зажигания. В остальном объёме цилиндра образуются бедные и сверхбедные
смеси, которые сгорают от пламени горения нормальной по составу смеси
вблизи электродов свечи зажигания. За счёт послойного приготовления
топливовоздушной смеси (состав смеси в объёме камеры сгорания
неоднороден), усреднённый состав приготовляемой и сжигаемой таким
образом топливовоздушной смеси оказывается сверхбедным — соотношение
воздух-топливо при работе двигателя в таком режиме может достигать
значений 30:1…40:1. Для сравнения, на бензиновом двигателе с подачей
топлива во впускной коллектор и оборудованном специальными завихрителями
потока воздуха (для создания послойной смеси в камере сгорания) не
удаётся достичь обеднения топливовоздушной смеси с соотношением
воздух-топливо более 25:1. А, как известно, обеднение топливовоздушной
смеси позволяет заметно снизить количество расходуемого двигателем
топлива.

Системы управления двигателем с непосредственным
впрыскиванием топлива, да и сами двигатели, обслуживаемые подобными
системами, имеют ряд отличий от обычных систем с точечным впрыскиванием
топлива. Это: вертикальные каналы ввода потока воздуха в цилиндры,
поршни с закругленной выборкой для направления топливной смеси в сторону
свечи зажигания, вихревые инжекторы высокого давления, топливный насос
высокого давления. Кроме того, при работе двигателя на сверхбедных
смесях, впрыскивание топлива в камеру сгорания происходит в конце такта
сжатия. Из-за высокого давления в камере сгорания в момент впрыска
топлива, а так же для обеспечения направленного перемещения впрыснутого
топлива к свече зажигания, давление топлива в топливной рейке здесь
существенно увеличено, соответственно изменена и конструкция топливной
форсунки. С целью повышения давления в топливной рейке, кроме
электрического топливного насоса, размещённого внутри бака, здесь
дополнительно применён механический топливный насос высокого давления,
приводимый от распределительного вала двигателя. Механический топливный
насос высокого давления обеспечивает поддержание давления в топливной
рейке на уровне нескольких десятков Bar.

Для обеспечения правильного послойного
образования топливовоздушной смеси, движение воздушного потока внутри
цилиндра было оптимизировано за счёт изменения конструкции двигателя —
изменены форма и направление впускного воздушного канала для создания в
камере сгорания вертикально направленных воздушных потоков. Так же здесь
применена специальная форма днища поршня. За счёт изменённой формы
днища поршня, струя впрыскиваемого форсункой топлива «отражается» от
наклонного углубления в днище поршня и направляется к свече зажигания,
где образуется область с достаточно богатым содержанием топлива.

В связи с повышением давления топлива в топливной
рейке, потребовалось значительно сократить длительность открытия
топливной форсунки, измеряемое здесь в единицах десятых долей милли
Секунды. Для уменьшения инерционности топливных форсунок, величина
управляющего форсунками напряжения была значительно увеличена и
достигает нескольких десятков Вольт. Для управления топливными
форсунками многих систем непосредственного впрыска топлива применяется
специальный модуль, преобразующий низковольтные импульсы от блока
управления двигателем в высоковольтные импульсы для управления
топливными форсунками.
 

Осциллограммы напряжений сигналов управления топливной форсункой системы непосредственного впрыска топлива.
1 Осциллограмма напряжения на одном из выводов топливной форсунки системы непосредственного впрыска топлива.
2 Осциллограмма напряжения на втором из выводов топливной форсунки системы непосредственного впрыска топлива.
3 Осциллограмма напряжения, воздействующего на обмотку топливной форсунки системы непосредственного впрыска топлива.
 

Следует отметить, что при работе двигателя на
холостом ходу, для поддержания необходимой температуры нейтрализатора
выхлопных газов приготовление сверхбедной топливовоздушной смеси
периодически чередуется с приготовлением обычный однородной смеси
(послойное смесеобразование чередуется с гомогенным смесеобразованием).
При гомогенном смесеобразовании впрыск топлива в камеру сгорания
происходит не во время такта сжатия, а на такте впуска. Переключения
между послойным и гомогенным смесеобразованием заметны по
незначительному изменению частоты вращения двигателя на холостом ходу.
На определенных режимах работы двигателя возможен
комбинированный режим приготовления смеси, когда топливо впрыскивается
форсунками на такте впуска и дополнительно в конце такта сжатия.

Из-за низкого качества топлива, повышается
степень износа деталей некоторых узлов системы непосредственного
впрыскивания топлива. Высокое содержание серы и нерегламентированных
присадок в бензине фактически сводит на нет экономические, экологические
и мощностные показатели данных двигателей. Поэтому, не многие
производители автомобилей одобряют эксплуатацию таких двигателей в
странах СНГ.

Edelbrock Системы электронного впрыска топлива (EFI)

Независимо от того, создаете ли вы современный двигатель или возрождаетесь в классическом железе, вам не придется зацикливаться на карбюраторе. Установка комплекта EFI даст вашему двигателю лучший отклик на дроссельную заслонку, большую мощность, лучшую экономию топлива и большую настраиваемость. С системой электронного впрыска топлива (EFI) Edelbrock переключиться на EFI очень просто. Они делают готовые комплекты с простой проводкой и комбинацией предварительно запрограммированных карт и возможностей самообучения, поэтому вам не нужно быть ученым-ракетчиком, чтобы использовать их.

Edelbrock был первым на рынке …

…Читать далее

Собираете ли вы современный двигатель или возрождаетесь за классическое железо, вам не обязательно останавливаться на карбюраторе. Установка комплекта EFI даст вашему двигателю лучший отклик на дроссельную заслонку, большую мощность, лучшую экономию топлива и большую настраиваемость. С системой электронного впрыска топлива (EFI) Edelbrock переключиться на EFI очень просто. Они делают готовые комплекты с простой проводкой и комбинацией предварительно запрограммированных карт и возможностей самообучения, поэтому вам не нужно быть ученым-ракетчиком, чтобы использовать их.

Компания Edelbrock первой представила на рынке систему EFI в 1979 году. С момента появления Pro Flo 1 в 1992 году в этих системах EFI использовалась многопортовая система впрыска с форсунками на концах коллектора рядом с впускным клапаном. В то время как подача топлива с помощью EFI корпуса дроссельной заслонки является неравномерной, впрыск через порт подает топливо непосредственно в каждый цилиндр, поддерживая стабильную воздушно-топливную смесь в вашем двигателе. Такое размещение также улучшает распыление, помогая горючему сгорать в камере сгорания.Это приводит к более низкому расходу топлива и большей мощности, чем у конкурирующих систем.

ЭБУ, входящий в состав каждого комплекта впрыска топлива, может работать с несколькими системами управления двигателем. Вам решать, как его использовать:

• Управляйте количеством топлива, распыляемого форсунками, на основе нескольких факторов, включая число оборотов, расход воздуха и уровни кислорода в выхлопных газах.

• Управляйте кривой зажигания с помощью распределителя Edelbrock.

• Включайте и выключайте вентиляторы охлаждения в зависимости от температуры охлаждающей жидкости.

При покупке набора Edelbrock EFI у вас есть выбор: получить его с дистрибьютором или без него. К ЭБУ можно подключить практически любой вентилятор.

Самообучающийся EFI, такой как Pro-Flo 4 Edelbrock, собирает данные с нескольких точек, включая датчик MAP и широкополосный датчик кислорода. Используя эту информацию, он может регулировать топливо и искру, чтобы поддерживать постоянное соотношение воздух / топливо и предотвращать детонацию. Это также позволяет системе адаптироваться к изменениям высоты, поэтому ваш двигатель всегда будет работать отлично, даже когда вы едете по горным дорогам.

Вы можете изменить топливную карту и другие параметры с помощью приложения E-Tuner 4 от Edelbrock для Android. ЭБУ имеет Bluetooth, поэтому вам не нужно прокладывать кабель между ним и вашим смартфоном или планшетом. Это означает, что вы можете контролировать свой двигатель и вносить изменения, когда вы ведете автомобиль или стоите перед моторным отсеком. Встроенный мастер позволяет настроить базовую карту за считанные минуты. Оттуда вы можете точно настроить параметры вручную или позволить системе самообучения делать большую часть работы.

При установке преобразователя EFI имейте в виду, что топливным форсункам требуется более высокое давление топлива, чем карбюраторам. Вам нужно будет модернизировать топливный насос и трубопроводы, чтобы подавать топливо, необходимое для форсунок. К счастью, Edelbrock предлагает комплекты со всеми деталями, необходимыми для модернизации вашей топливной системы для новой системы EFI.

Показывай меньше

Электронная система впрыска топлива (EFI)

Задача электронной системы впрыска топлива — регулировать и оптимизировать соотношение топливо / воздух, поступающее в двигатель транспортного средства.Впрыск топлива в последнее время стал основной системой подачи топлива, используемой в автомобильных бензиновых двигателях. В этом посте будет обсуждаться, что такое система электронного впрыска топлива (EFI), ее архитектура, типы, принцип работы, применение, преимущества и недостатки.

Что такое электронная система впрыска топлива (EFI)

Система, направленная на оптимизацию соотношения топливо / воздух, поступающего в двигатель транспортного средства, называется электронной системой впрыска топлива. Система EFI почти полностью заменила использование карбюраторов.

Рис. 1 — Введение в электронную систему впрыска топлива

Карбюраторы хороши с точки зрения производительности, но из-за их неопределенного характера они не могут развить большую мощность, увеличить расход топлива и пройти тест на выбросы выхлопных газов. все с той же настройкой, у них также было много механических деталей, которые со временем могли стать липкими. Это означает, что они требовали более интенсивного обслуживания, а восстановление карбюратора часто являлось частью планового технического обслуживания.

OEM-производители обращались к EFI для решения своих сложных проблем с выбросами.Первоначальный EFI состоял в основном из карбюраторов, управляемых процессором, подключенных к датчику кислорода и датчику положения дроссельной заслонки, и все они были подключены к электронному блоку управления.

Электронная система впрыска топлива состоит из электронных компонентов и датчиков. Он должен быть чистым и хорошо откалиброванным, чтобы повысить мощность и эффективность двигателя, а также снизить потребление газа.

Рис. 2 — Топливный инжектор (a) Двухколесный (b) Четырехколесный

Типы впрыска топлива

Чтобы лучше понять концепцию, мы сначала должны понять типы впрыска топлива.Типы впрыска топлива, используемые в более новых автомобилях:

• Одноточечный впрыск или впрыск дроссельной заслонки
• Портовый или многоточечный впрыск топлива
• Последовательный впрыск топлива
• Прямой впрыск

Одноточечный впрыск или впрыск дроссельной заслонки

Первым и простым видом впрыска топлива был одноточечный впрыск. Здесь карбюратор заменен одной или двумя форсунками топливных форсунок в корпусе дроссельной заслонки, который является горловиной впускного коллектора двигателя.

Одноточечный впрыск был ступенькой к более сложной многоточечной системе для некоторых производителей. Они экономичны и просты в обслуживании.

Портовый или многоточечный впрыск топлива

При многоточечном впрыске топлива отдельная форсунка предназначена для каждого цилиндра, прямо за его впускным отверстием, из-за чего система также называется системой впрыска через порт. Когда пар топлива выстреливается близко к впускному отверстию, он обеспечивает полное всасывание топлива в цилиндр.

Основным преимуществом является то, что расходомер MPFI более точен, чем конструкции TBI. Это лучше при достижении желаемого соотношения топливо / воздух и улучшении всех связанных аспектов. Кроме того, это почти исключает возможность конденсации или скопления топлива во впускном коллекторе. TBI и карбюраторы сконструированы таким образом, что впускной коллектор отводит тепло двигателя, которое является мерой испарения жидкого топлива.

В двигателях, оборудованных MPFI, впускной коллектор может быть изготовлен из более легкого материала, даже из пластика.Система MPFI приводит к повышенной экономии топлива. Стандартные металлические впускные коллекторы должны быть расположены наверху двигателя для отвода тепла, но в случае MPFI их можно расположить более творчески, предоставляя инженерам гибкость при проектировании.

Рис. 3 — (a) Одноточечный или дроссельный корпус (b) Портовый или многоточечный (c) Система прямого впрыска топлива в двигатель

Последовательный впрыск топлива

Последовательный впрыск топлива, также известный как Последовательный впрыск топлива через порт (SPFI) или впрыск по времени — это тип многопортового впрыска.Хотя MPFI имеет несколько форсунок, все они распыляют топливо одновременно или группами. Это может привести к «зависанию» топлива в порте до 150 миллисекунд во время работы двигателя на холостом ходу.

Может показаться, что это не так уж много, но этого ограничения достаточно, чтобы инженеры устранили его, т.е.последовательный впрыск топлива запускает каждую форсунку отдельно. Они в основном рассчитаны по времени, как свечи зажигания, и распыляют топливо непосредственно перед тем, как открывается впускной клапан.Хотя это кажется незначительным шагом, повышение эффективности и выбросов достигается в исключительно малых дозах.

Прямой впрыск

Прямой впрыск впрыскивает топливо прямо в камеры сгорания, мимо клапанов. Система прямого впрыска широко используется в дизельных двигателях и начинает появляться в конструкциях бензиновых двигателей, иногда называемых DIG для бензина с прямым впрыском. Дозирование топлива по-прежнему более точное, чем в другой системе впрыска.

Система прямого впрыска предоставляет инженерам дополнительную переменную, позволяющую точно влиять на то, как происходит сгорание в цилиндрах.Дисциплина проектирования двигателя тщательно исследует, как топливно-воздушная смесь вращается в цилиндрах и как взрыв распространяется от точки воспламенения. Прямой впрыск может использоваться в двигателях с низким уровнем выбросов на обедненной смеси.

Архитектура электронной системы впрыска топлива

Компоненты электронной системы впрыска топлива включают:

• Датчики
• Электронный блок управления (ЭБУ)
• Световой индикатор «Проверьте двигатель» / «Скоро сервисное обслуживание двигателя»
• Топливные форсунки
• Топливный насос

Рис.4 — Принципиальная схема электронной системы впрыска топлива

Датчики

Датчики установлены во многих точках двигателя, и их функция заключается в отправке информации в ЭБУ. Используются следующие датчики:

• Датчик температуры двигателя
• Датчик температуры всасывания
• Датчик температуры выхлопных газов
• Датчик частоты вращения двигателя
• Датчик положения дроссельной заслонки
• Датчик, который отвечает за измерение концентрации топлива в топливе / воздухе смесь

Приводы — это компоненты, которые получают информацию от ЭБУ и действуют в системе питания, изменяя объем топлива, которое получает двигатель.

Он использует следующие исполнительные механизмы:

• Топливная форсунка
• Свеча зажигания
• Дроссельная заслонка

Электронный блок управления

Электронный блок управления отвечает за измерение датчиков и оценку действий для каждый привод с учетом ограничений по времени. Блок-схема системы впрыска топлива показана на рис. 3. Временные ограничения системы накладываются характеристиками двигателя внутреннего сгорания, которым необходимо управлять.

Определяется, что поворот двигателя на 360 ° совершается каждые 5 микросекунд при 12000 об / мин. Привод дроссельной заслонки рассматривает положение 0 ° как импульс в 1 миллисекунду и 90 ° как за импульс в 2 миллисекунды в течение периода 25 миллисекунд. Принимая во внимание эти временные ограничения, считывание датчиков и расчет времени срабатывания исполнительных механизмов следует обрабатывать не более чем за 15 миллисекунд.

Индикатор «Проверьте двигатель» / Индикатор «Обслуживание двигателя в ближайшее время»

Индикатор «Проверьте двигатель» (или индикатор «Обслуживание двигателя в ближайшее время») на консоли загорается во время сканирования и гаснет, когда все датчики работают.

Топливная форсунка

Помогает впрыскивать топливо во впускные каналы двигателя.

Топливный насос

Он помогает перекачивать бензин из топливного бака автомобиля в двигатель и распределять топливо в систему впрыска топлива под более высоким давлением.

Как работает система EFI

Система впрыска топлива состоит из множества датчиков, расположенных вокруг вашего автомобиля, как показано на рис. 5. Каждый раз, когда вы заводите автомобиль, электронный блок управления (ECU) сканирует каждый из них. этих датчиков, чтобы проверить их работоспособность.

Индикатор «Check Engine» (или индикатор «Service Engine Soon») на консоли загорается во время сканирования и гаснет, когда все датчики работают.

Рис. 5 — Блок-схема электронной системы впрыска топлива

Датчики непрерывно определяют значения многих параметров, таких как давление воздуха, температура воздуха, угол дроссельной заслонки, плотность воздуха, температура топлива, давление топлива, давление масла, температура охлаждающей жидкости, температура выхлопных газов, угол поворота коленчатого вала, синхронизация, частота вращения двигателя, скорость и т. д.

Все эти данные обрабатываются ЭБУ (электронным блоком управления), чтобы установить время, в течение которого топливные форсунки открыты и впрыскивают топливо во впускные отверстия двигателя. Форсунки обычно открываются только на несколько миллисекунд за раз. Форсунка состоит из форсунки и клапана. Мощность для впрыска топлива исходит от топливного насоса или резервуара под давлением, расположенного далеко в задней части источника топлива. Топливо, проходящее через систему, распыляется путем принудительной прокачки его через маленькую форсунку под очень высоким давлением.

Приложения электронной системы впрыска топлива

Приложения включают:

• Система EFI включает в себя современную программу управления выбросами, расходом топлива и требованиями к производительности
• Система также включает технологию Smart Ignition для управления система зажигания, предоставляя производителям комплектного оборудования гибкость для достижения лучшего в своем классе расхода топлива

Преимущества электронной системы впрыска топлива

Преимущества:

• Повышение объемного КПД двигателя
• Прямой впрыск топлива в двигатель цилиндр исключает смачивание коллектора
• Хорошее распыление топлива даже на низкой скорости, поскольку распыление не зависит от скорости вращения коленчатого вала
• Меньше детонация благодаря улучшенному распылению и испарению
• Исключается образование льда на дроссельной заслонке
• Можно использовать топливо с низкой летучестью как дистрибьютор не зависит от парообразования
• Поскольку изменение соотношения топливо / воздух практически незначительно, это приводит к хорошей производительности двигателя
• Высота двигателя может быть меньше, поскольку положение узла впрыска не так критично

Недостатки электронного топлива Система впрыска

К недостаткам можно отнести:

• Высокая стоимость обслуживания
• Сложность в обслуживании
• Возможность выхода из строя некоторых датчиков

  Читайте также:
Система SCADA - Компоненты, Архитектура аппаратного и программного обеспечения, Типы
Встроенная система - характеристики, типы, преимущества и преимущества; Недостатки
Глобальная система позиционирования (GPS) - архитектура, приложения, преимущества
  

Рини — специалист по автомобильным встраиваемым системам и прилежный ученик.Она — автор, редактор и партнер Electricalfundablog.

Лучшие системы EFI послепродажного обслуживания (обзор и руководство по покупке) в 2021 году

Думаете о модернизации карбюраторного двигателя до системы EFI на вторичном рынке? Системы электронного впрыска топлива (EFI) становятся все более популярными среди автолюбителей, которые хотят повысить эффективность и мощность. Добавление системы EFI в ваш автомобиль может поднять ваш двигатель на совершенно новый уровень благодаря цифровой технологии, которая контролирует поток воздуха и топлива через дроссельную заслонку, порт или процесс прямого впрыска.Благодаря усовершенствованным и более интеллектуальным технологиям эти инновационные системы обеспечивают больше, чем просто повышение эффективности — они также обеспечивают лучшую экономию топлива, помогая вам реже заправляться.
Обеспокоены тем, что преобразование вашего карбюраторного двигателя в систему EFI будет слишком сложной задачей? С одной из лучших послепродажных систем EFI это может быть интересный проект. Вам просто нужно убедиться, что вы провели исследование и выбрали систему EFI, которая подходит вашему автомобилю, вашему двигателю и вашим потребностям. Если вы ищете послепродажную систему EFI для легкового автомобиля, легкого грузовика или гоночного двигателя, ознакомьтесь с нашими подборками лучших вариантов прямо здесь.

Преимущества систем EFI на вторичном рынке

• Устранение необходимости в карбюраторе. Карбюраторы необходимо регулировать механически, чтобы контролировать расход воздуха и топлива. Однако со временем они могут расстроиться и рискнуть потерпеть неудачу, если их не корректировать постоянно. Системы EFI устраняют необходимость в карбюраторе и продолжают регулировать поток воздуха и топлива независимо с расчетами, выполняемыми электронным блоком управления (ЭБУ). Это требует минимальных усилий с вашей стороны при настройке системы.
• Меньший расход топлива . Системы EFI более экономичны, чем карбюраторные двигатели. Это связано с тем, что электронная система постоянно регулирует соотношение воздух-топливо для обеспечения оптимального уровня. С другой стороны, карбюраторные двигатели могут обеспечивать избыточное соотношение топлива к воздуху, что может привести к большему расходу топлива.
• Соответствует условиям эксплуатации двигателя. Ваш двигатель может иметь разную потребность в топливе или воздухе в зависимости от условий эксплуатации.Системы EFI могут непрерывно контролировать условия эксплуатации и регулировать соотношение воздуха и топлива в зависимости от температуры окружающей среды, высоты, условий движения и других требований двигателя, таких как холодный запуск или режим выбега.
• Поддерживайте оптимальную производительность двигателя. Двигатели, использующие системы EFI, часто обеспечивают более высокий крутящий момент, чем карбюраторные двигатели. Системы EFI могут оптимизировать мощность, угол опережения зажигания и соотношение воздуха и топлива при различных оборотах двигателя, чтобы обеспечить стабильную производительность.

Типы систем EFI

Одноточечный

Одноточечный инжектор или инжектор корпуса дроссельной заслонки имеет один инжектор, установленный на корпусе дроссельной заслонки. Топливо впрыскивается в двигатель быстрыми короткими очередями, что создает гудение при запуске двигателя. По сравнению с карбюратором, эта система имеет лучшие характеристики холодного пуска и лучше регулирует подачу воздуха к топливной смеси.

Multipoint

В современных системах EFI обычно используется многоточечный топливный инжектор (MPFI).Он имеет отдельную топливную форсунку для каждого цилиндра, которая впрыскивает топливо непосредственно во впускной канал каждого цилиндра. Форсунки могут быть синхронизированы для одновременного распыления на все цилиндры или для совпадения с ходом впуска соответствующего цилиндра.

Прямой

Прямой топливный инжектор распыляет топливо непосредственно в камеру сгорания, вместо того, чтобы направлять его во впускной клапан в случае газового двигателя или в камеру предварительного сгорания в случае дизельного двигателя. Этот тип инжектора имеет игольчатый клапан на сопле, который приводится в действие соленоидом для регулирования давления жидкости, подаваемой в цилиндр двигателя.Поскольку они устанавливаются так близко к цилиндрам, они подвергаются большему нагреву и требуют материалов более высокого качества, которые могут выдерживать высокие температуры. Поэтому они дороже.

Ведущие бренды

Holley

Holley — автомобильный бренд, производящий автомобильные топливные системы более 100 лет. Он был рожден Брэдфордом, Пенн, братьями Джорджем и Эрлом Холли в конце 1800-х годов. Сегодня компания разрабатывает топливные насосы, впускные коллекторы, системы EFI и миллионы карбюраторов.Серия слияний на протяжении многих лет привела к поглощению под его эгидой других брендов, включая MSD Ignition, Accel, Powerteq и Racepak. Если вы хотите опробовать один из его продуктов, обратите внимание на комплект New Holley Sniper EFI.

FiTech

FiTech со штаб-квартирой в Риверсайде, Калифорния, производит одни из лучших топливных систем. Помимо систем EFI, она также производит топливные насосы, топливные фильтры, манометры и регуляторы давления топлива. Система FiTech 30021 EFI и FiTech 30005 Easy Street EFI — одни из лучших систем EFI с инновационным дизайном.

Цены на системы EFI на вторичном рынке

• Менее 1000 долларов США : Системы EFI в этом ценовом диапазоне могут управлять синхронизацией впрыска в соответствии со скоростью, нагрузкой и типом вождения автомобиля. Их можно запрограммировать для оптимизации расхода топлива, особенно в тяжелых дизельных двигателях.
• 1000 долларов и выше: Большинство систем EFI немного дороговаты, но это часто означает, что вы получаете надежную систему, которая может создать программу, подходящую для вашего конкретного приложения.Следовательно, в этом ценовом диапазоне вы можете рассчитывать найти систему EFI с программируемой системой управления, которую вы можете контролировать и контролировать с отдельного портативного монитора.

Основные характеристики

Тип системы

Как мы упоминали выше, существует несколько различных типов систем EFI — одноточечные, многоточечные и прямые. Выбирая послепродажное обслуживание, важно определить, какой тип лучше всего подходит для вашего автомобиля и двигателя. У каждого есть свои плюсы и минусы, и дизайн у трех типов различается.Тип, который вы выберете, повлияет на все, от метода установки до стоимости системы EFI, поэтому обязательно учтите эту ключевую деталь, прежде чем тратить цент.

Размер или выходная мощность

После того, как вы выбрали тип вторичной системы EFI, важно обратить внимание на размер или выходную мощность тех, которые вы рассматриваете. Это критически важно, так как размер должен соответствовать требованиям к воздушному потоку и топливу вашего двигателя, чтобы обеспечить мощность, которую вы хотите (или к которой вы привыкли). Наличие системы, соответствующей размеру вашего двигателя, выходной мощности и мощности, обеспечит вам максимальную производительность после ее установки.Посмотрите на выходную мощность инжектора системы EFI и подумайте о размере вашего двигателя. Часто он указывается в диапазоне — например, вы увидите максимальную мощность от 275 до 400 для стандартного двигателя объемом от 250 до 400 куб. или от 600 до 750 лошадиных сил для двигателя от 350 до 500 куб. размер двигателя.

Технологии

Технологии — одна из главных причин для установки вторичной системы EFI на вашем автомобиле. В последние годы эти системы становятся все более умными, и они не похожи на старые системы EFI, которым требовались ноутбуки и специальные компьютерные знания, чтобы обеспечить максимальную эффективность вашего автомобиля.Современные системы просты в установке и эксплуатации с использованием впечатляюще простых технологий. Чтобы найти лучшие и самые современные варианты, ищите системы EFI, которые включают возможность самонастройки. Вы также можете найти системы, которые включают портативные тюнеры для упрощения управления и настройки.

Прочие соображения

• Совместимость: Любая запасная часть, которую вы покупаете, должна быть совместима с вашим автомобилем, чтобы избежать проблем с установкой. Лучший способ получить подходящую систему EFI — это найти ее, указав год, марку и модель вашего автомобиля.Если по какой-либо причине это не помогает, попробуйте найти номер детали OEM вашего автомобиля, который часто указывается в системе EFI.
• Топливо: Учитывайте также тип топлива, которое использует ваш автомобиль. Некоторые системы EFI поставляются с полной топливной системой, состоящей из топливного насоса и фильтров, которые могут не работать как с газом, так и с дизельным топливом.
• Гарантия: Гарантия служит доказательством того, что система EFI была разработана с использованием высококачественных материалов. Это поможет вам получить новую систему EFI или бесплатные услуги от поставщика в случае, если купленная вами перестает работать из-за дефектов изготовления.

Лучшие обзоры и рекомендации систем EFI для вторичного рынка 2021

Советы

• Если вы планируете использовать сумматор мощности (например, нагнетатель) с вашей системой EFI, вам следует подумать о системе, совместимой с вашим сумматором мощности.
• Если ваш двигатель — новая сборка, подумайте о том, чтобы проконсультироваться со специалистом по сборке двигателей перед установкой системы EFI.
• Системы EFI требуют более высокого давления топлива для эффективной работы.Следовательно, вам следует подумать о модернизации топливной магистрали для соответствия системным требованиям EFI.
• Обычно системы EFI не включают резервуар для топлива по сравнению с карбюратором, который имеет резервуары для хранения топлива. Поэтому вам также следует подумать об установке топливного бака, предназначенного для систем EFI.
• Расположение топливного насоса очень важно, поскольку он не может выдерживать более высокие температуры в течение длительного времени. Обязательно установите его в таком месте, где он может легко остыть.

Часто задаваемые вопросы

В: Как работает система EFI послепродажного обслуживания?

В системе EFI на вторичном рынке используется подача топлива под высоким давлением к форсунке.Он также использует компьютерное управление и в целом увеличивает мощность и топливную экономичность транспортного средства. Вся система управляется электроникой.

Q: Что мне нужно для установки вторичной системы EFI?

Вам потребуются дроссельные заслонки, подходящий коллектор, топливный насос высокого давления, форсунки и фильтр. Помимо этого, вам также понадобятся регулятор, комплект топливной рампы, ЭБУ и возвратный трубопровод к топливному элементу.

В: Нужно ли использовать воздухоочистители в системе EFI?

Да, мы рекомендуем использовать чистящие средства.Можно использовать любой стандартный послепродажный очиститель.

В: Система EFI лучше карбюратора?

Это зависит от вашего автомобиля, двигателя и производительности, которую вы сейчас получаете. Для тех, кто хочет увеличить мощность и производительность, послепродажная система EFI может стать отличным обновлением по сравнению с текущим карбюраторным двигателем. Однако, если вас не беспокоит производительность или мощность, вы можете не увидеть огромной выгоды от стоимости покупки и установки системы EFI.

Q: Сколько лошадиных сил добавляет система EFI?

Количество лошадиных сил зависит от размера вашего двигателя и выходной мощности системы EFI, которую вы покупаете. Как правило, система EFI улучшит ваш двигатель, но не может напрямую увеличить вашу мощность. Большинство вторичных систем EFI могут работать с двигателями мощностью от 450 до 600 лошадиных сил, но некоторые подходят и для 1200 лошадиных сил.

Заключительные мысли

Мы выбрали лучшую систему EFI для вторичного рынка послепродажного обслуживания — это комплект EFI New Holley Sniper 550511, поскольку он обеспечивает большую функциональность.

В качестве недорогого варианта вам следует рассмотреть систему FiTech 30021 Go EFI.

Электронный впрыск топлива: урок истории

Это последнее, о чем можно подумать летом, но промышленность может поблагодарить немецкого поставщика Роберта Боша за технологию, которая изменила способ запуска автомобилей.

Зимним утром вам больше не нужно качать акселератор или дергать ручку воздушной заслонки, чтобы залить топливо в двигатель.

Bosch устранил эту потребность в 1967 году, когда представил то, что стало первой успешной серийной электронной системой впрыска топлива для бензиновых двигателей.Впервые он появился на Volkswagen 1600 1967 года.

Эта технология пришла на смену механическим системам впрыска топлива. Они закачивали в двигатель постоянный поток бензина, который смешивался с воздухом и зажигал свечи зажигания. Эти системы тратят впустую топливо и энергию.

Первая электронная система впрыска топлива от Bosch, получившая название Jetronic, была частично основана на технологии, разработанной Bendix Corp. В ней использовались ранний компьютер и датчики для измерения расхода и температуры воздуха. Основываясь на этих измерениях, он скорректировал количество доставленного топлива.Например, более плотный воздух требует меньше топлива.

Таким образом, новая система позволила двигателю развить большую мощность, улучшить экономию топлива и снизить выбросы.

Jetronic заработал репутацию надежного производителя. К середине 1980-х годов практически каждый европейский автопроизводитель имел электронную систему впрыска топлива Bosch или ее части почти во всех своих автомобилях.

Основные этапы развития

Но есть возможности для улучшения. В 1979 году компания Bosch представила новое поколение Jetronic под названием Motronic.Он связал зажигание и впрыск бензина в один центральный блок управления.

В 1995 году компания Bosch представила электронную систему управления дроссельной заслонкой, которую она назвала e-gas. Электронный газ лучше контролировал поток воздуха и позволял системе дроссельной заслонки посылать сигналы в топливную, воздушную и зажигательную системы.

E-gas была первой настоящей системой электропривода, говорит Боб Ривард, вице-президент по маркетингу и передовым технологиям североамериканского подразделения Bosch, Robert Bosch Corp.

Затем, в 2000 году, Bosch представила свою первую систему прямого впрыска бензина. система на Volkswagen Lupo.

В то время как другие системы впрыска топлива помещают топливо рядом с впускным отверстием каждого цилиндра, что называется впрыском топлива, системы прямого впрыска бензина подают бензин непосредственно в каждый цилиндр.

Но непосредственный впрыск бензина, или GDI, набирает обороты медленно.

«GDI по своей природе дороже; у него более сложный процесс калибровки», — говорит Ривард. «И первая система не дала обещанной экономии топлива».

Прямой впрыск бензина также может увеличивать выбросы, такие как оксиды азота, широко известные как NOx, и углеводороды.

Но эволюция будет продолжаться — от Bosch и конкурентов, включая Siemens VDO Automotive, Delphi Corp. и Denso Corp.

Bosch, которая является более крупным игроком в дизельном топливе, чем в бензине во всем мире, рассчитывает произвести общий контроллер для дизельного топлива. и системы впрыска бензина в течение нескольких лет. Visteon Corp. и Motorola Inc. также поставляют электронные контроллеры.

Ривард прогнозирует, что промышленность будет распылять бензин более эффективно. «Одно из постоянных достижений — уменьшение размера капли.Вместо того, чтобы вводить через одно большое отверстие размером с головку карандаша, проделайте четыре или пять маленьких отверстий, чтобы лучше контролировать давление, поток и скорость реакции », — говорит он.

« Это то, что мы делаем сегодня в дизельном топливе. Вместо одного впрыска на рабочий ход цилиндра в дизельном топливе мы делаем несколько впрысков — очень маленькие и быстрые ».

— Ричард Труетт внес вклад

Что такое EFI? Понимание преимуществ электронного впрыска топлива

Что такое EFI? Ответ — электронный впрыск топлива.Но вы, вероятно, пришли сюда не только для того, чтобы понять, что означает аббревиатура. Итак, давайте более подробно рассмотрим, что это такое и почему EFI важен для небольших двигателей, которые вы найдете на генераторах, косилках и другом оборудовании.

Что такое EFI?

Электронный впрыск топлива заменяет карбюратор, который смешивает воздух и топливо. EFI делает именно то, на что похоже. Он впрыскивает топливо непосредственно в коллектор или цилиндр двигателя с помощью электронного управления. Хотя автомобильная промышленность пользуется этой технологией на протяжении десятилетий, она не так распространена в двигателях меньшего размера.

Каковы преимущества EFI?

Более простой запуск

Сколько раз вы запускаете генератор, сначала регулируя дроссель?

Вам не придется беспокоиться об этом с электронным впрыском топлива. Он работает как для горячего, так и для холодного пуска, устраняя одну из основных проблем, связанных с использованием небольших двигателей.

Автоматическая регулировка высоты

По мере того, как вы перемещаетесь от отметок 100 футов здесь, в Центральной Флориде, к отметкам мили + высота в Скалистых горах, вам необходимо отрегулировать топливно-воздушную смесь, чтобы двигатель работал нормально.EFI делает это автоматически с помощью своего электронного управления.

Больше постоянной мощности

Благодаря электронному управлению, которое предлагает EFI, двигатель вашего генератора постоянно работает с наиболее выгодными настройками дроссельной заслонки и смеси воздуха. Когда электроника выполняет свою работу, вам никогда не придется задумываться, все ли у вас настроено правильно. Вы получите стабильную мощность и максимальную мощность в лошадиных силах там, где они должны быть, без каких-либо догадок.

Лучшая топливная экономичность

Электронный впрыск топлива повышает топливную экономичность вашего двигателя.Здесь нередко можно увидеть улучшение на 25%. Это хорошо на двух уровнях. Во-первых, вы тратите меньше денег на бензин — большое дело для профессионалов, которые изо дня в день полагаются на генератор.

Второе преимущество заключается в том, что вам придется реже заправлять бак, когда вы запрашиваете у генератора больше ватт. Это может сэкономить вам одну или две поездки в течение дня, но вы оцените сокращение перерывов в работе.

Меньше выбросов

Так как двигатели EFI доставляют воздух и топливо с большей точностью, чем карбюраторный двигатель, они обычно производят меньше выбросов, что связано с улучшением топливной эффективности.Распыление топлива также способствует более полному сжиганию топлива.

Меньше обслуживания

Вопрос — какое обслуживание вы обычно выполняете на своем генераторе?

Если вы нечастый пользователь, скорее всего, ваш генератор окажется в магазине для чистки или замены карбюратора больше, чем что-либо еще. Для профессионалов, которые чаще используют генератор, это, скорее всего, замена масла, замена свечей зажигания и чистка фильтров (все это легко сделать самостоятельно).Независимо от того, в какой лодке вы находитесь, вам не нужно обслуживать карбюратор.

EFI также лучше предотвращает образование камеди. Поскольку в процессе впрыска топливо распыляется, оно сгорает более полно, не оставляя остаточного топлива, как это делает карбюратор.

Каковы недостатки EFI?

Главное отличие, которое вы сразу заметите, заключается в том, что EFI — более дорогостоящая система, чем карбюраторный двигатель. Если ваш бюджет позволяет вам выбирать между двумя, преимущества того стоят в моей книге.

Если посмотреть дальше, то затраты на ремонт могут быть выше. Электронный впрыск топлива — более сложная система. Если что-то пойдет не так, ремонт, скорее всего, будет стоить дороже.

Особая благодарность Джиму Кроссу из коммерческого подразделения Briggs and Stratton за понимание этой статьи. Ознакомьтесь с их двигателями Vanguard, чтобы узнать, что компания делает в отношении технологий малых двигателей.

КАК РАБОТАЕТ ЭЛЕКТРОННЫЙ ВПРЫСК ТОПЛИВА

Электронный впрыск топлива (EFI) заменил карбюраторы еще в середине 1980-х годов в качестве предпочтительного метода подачи воздуха и топлива в двигатели.Основное отличие состоит в том, что карбюратор использует вакуум на впуске и перепад давления в трубке Вентури (узкая часть горловины карбюратора) для перекачивания топлива из топливного бака карбюратора в двигатель, тогда как впрыск топлива использует давление для распыления топлива непосредственно в двигатель.

В карбюраторе воздух и топливо смешиваются вместе, поскольку воздух протягивается через карбюратор двигателем. Затем воздушно-топливная смесь проходит через впускной коллектор к цилиндрам. Одним из недостатков этого подхода является то, что впускной коллектор влажный (содержит капли жидкого топлива), поэтому топливо может образовывать лужу в зоне нагнетания коллектора при первом запуске холодного двигателя.Изгибы и повороты впускных направляющих также могут вызвать разделение смеси воздуха и топлива, как если бы она текла в цилиндры, что приводит к неравномерному распределению топливной смеси между цилиндрами. Центральные цилиндры обычно работают немного богаче, чем концевые цилиндры, что затрудняет настройку для максимальной экономии топлива, производительности и выбросов с карбюратором.

ВПРЫСК ДРОССЕЛЬНОЙ ЗАСЛОНКИ

При системе впрыска в корпус дроссельной заслонки (TBI) одна или две форсунки, установленные в корпусе дроссельной заслонки, распыляют топливо во впускной коллектор.Давление топлива создается электрическим топливным насосом (обычно установленным в топливном баке или рядом с ним), а давление регулируется регулятором, установленным на корпусе дроссельной заслонки. Топливо впрыскивается в двигатель, когда компьютер двигателя подает питание на форсунку (форсунки), что происходит скорее быстрыми сериями коротких всплесков, чем непрерывным потоком. Это вызывает жужжание форсунок при работающем двигателе.

Из-за этой настройки те же проблемы с распределением топлива, которые влияют на карбюраторы, также влияют на системы TBI.Однако системы TBI имеют лучшие характеристики холодного пуска, чем карбюратор, потому что они обеспечивают лучшее распыление и не имеют проблемного механизма дросселирования. Система TBI также упрощает регулирование топливной смеси электронной системе управления двигателем, чем карбюратор с электронной обратной связью. Системы впрыска дроссельной заслонки использовались недолго в течение 1980-х, когда производители автомобилей в США перешли с карбюраторов на впрыск топлива, чтобы соответствовать требованиям по выбросам. К концу 1980-х годов большинство систем TBI были заменены системами впрыска топлива с многоточечным впрыском (MPI).

МНОГОПОРТНЫЙ ТОПЛИВНЫЙ ВПРЫСК

В многопортовых системах впрыска для каждого цилиндра предусмотрена отдельная топливная форсунка. Преимущество этого подхода заключается в том, что топливо впрыскивается непосредственно во впускной канал головки блока цилиндров. Поскольку через впускной коллектор проходит только воздух, впускной коллектор остается сухим, и не возникает проблем с лужами топлива при холодном двигателе или разделением топлива, вызывающим неравномерное распределение топлива в центральном и крайнем цилиндрах. Это позволяет топливной смеси быть более равномерной во всех цилиндрах для лучшей экономии топлива, выбросов и производительности.

Некоторые ранние производственные системы многоточечного впрыска топлива были чисто механическими и датировались 1950-ми годами (например, Corvette 1957 года с системой впрыска топлива Rochester, а также системы Bosch D-Jetronic и K-Jetronic с их механическими распределителями топлива и инжекторами). Более поздние системы впрыска топлива, такие как системы Bosch L-Jetronic конца 1970-х годов, заменили механические форсунки электронными. Сегодня все производственные системы EFI полностью электронные с компьютерным управлением и электронными форсунками.

Большинство систем EFI, которые предлагались в конце 1980-х и начале 1990-х годов, запускают все форсунки одновременно, обычно один раз за каждый оборот коленчатого вала. Более сложные системы последовательного впрыска топлива (SFI), появившиеся позже, запускают каждую форсунку отдельно, как правило, при открытии впускного клапана. Это позволяет гораздо точнее контролировать расход топлива, улучшая экономию топлива, производительность и уровень выбросов.

ПРЯМОЙ ВПРЫСК ТОПЛИВА БЕНЗИН

В 2000-х годах некоторые производители автомобилей начали предлагать новый тип системы впрыска топлива, называемый непосредственным впрыском бензина (GDI).При такой настройке для каждого цилиндра по-прежнему используется отдельный инжектор, но инжекторы перемещаются на двигателе для впрыскивания топлива непосредственно в камеру сгорания, а не во впускной канал. Это похоже на дизельный двигатель, который впрыскивает топливо прямо в цилиндр. Преимущество такого подхода — значительное улучшение (на 15–25 процентов!) Экономии топлива и мощности. Однако для этого требуются специальные топливные форсунки высокого давления и гораздо более высокое рабочее давление. Некоторые современные примеры прямого впрыска топлива включают двигатели VW TDI, двигатели Mazda с прямым впрыском, двигатели General Motors EcoTech и двигатели Ford EcoBoost.

ИМПУЛЬСЫ ТОПЛИВНЫХ ИНЖЕКТОРОВ

Относительное богатство или обеднение топливной смеси в двигателе с впрыском топлива определяется путем изменения длительности импульсов форсунки (называемой шириной импульса). Чем больше длительность импульса, тем больше объем подаваемого топлива и тем богаче смесь.

Время и продолжительность форсунки контролируются компьютером двигателя. Компьютер использует данные различных датчиков двигателя для регулирования расхода топлива и изменения соотношения воздух / топливо в ответ на изменение условий эксплуатации.Первичным датчиком для контроля топливной смеси является кислородный датчик. Датчик O2 генерирует сигнал RICH или LEAN, который компьютер двигателя использует для регулировки топливной смеси. Для получения дополнительной информации о регулировке подачи топлива с обратной связью и корректировки корректировки расхода топлива см. Что такое корректировка расхода топлива?

Компьютер откалиброван с помощью программы подачи топлива, которую лучше всего описать как трехмерную карту. Программа указывает компьютеру, как долго форсунка будет пульсировать при изменении частоты вращения двигателя и нагрузки. Во время запуска, прогрева, разгона и увеличения нагрузки двигателя карта обычно требует более богатой топливной смеси.Когда двигатель движется при небольшой нагрузке, карта позволяет использовать более бедную топливную смесь, чтобы улучшить экономию топлива. А когда автомобиль замедляется и двигатель не нагружен, карта может позволить компьютеру на мгновение полностью выключить форсунки.

Программирование, управляющее системой EFI, содержится в микросхеме PROM (Program Read Only Memory) внутри компьютера двигателя. Замена микросхемы PROM может изменить калибровку системы EFI. Иногда это необходимо для обновления заводского программирования или для устранения проблемы с управляемостью или выбросами.Микросхему PROM на некоторых автомобилях также можно заменить микросхемой для повышения производительности послепродажного обслуживания, чтобы улучшить работу двигателя.

На многих автомобилях 1996 года выпуска и новее программирование осуществляется на микросхеме EEPROM (запоминающее устройство только для чтения программ, удаляемое электронным способом) в компьютере. Это позволяет обновлять или изменять программы путем перепрошивки компьютера. Новое программирование загружается в компьютер через диагностический разъем OBD II с помощью диагностического прибора или инструмента перепрограммирования J2534.

ВХОДЫ ДАТЧИКА ВПРЫСКА ТОПЛИВА

Электронный впрыск топлива требует ввода сигналов от различных датчиков двигателя, чтобы компьютер мог определять частоту вращения двигателя, нагрузку и рабочие условия.Это позволяет компьютеру регулировать топливную смесь по мере необходимости для оптимальной работы двигателя.

Существует два основных типа систем EFI: системы скорости-плотности и системы массового расхода воздуха. Системы плотности скорости, такие как те, что используются во многих двигателях Chrysler и некоторых двигателях GM, на самом деле не измеряют поток воздуха в двигатель, а оценивают поток воздуха на основе входных сигналов от датчика положения дроссельной заслонки (TPS), датчика абсолютного давления в коллекторе (MAP) и оборотов двигателя. Преимущество этого подхода состоит в том, что для двигателя не требуется дорогостоящий датчик расхода воздуха, и на смесь воздуха и топлива меньше влияют небольшие утечки воздуха во впускном коллекторе, вакуумной системе или корпусе дроссельной заслонки.

Датчик массового расхода воздуха Ford также включает датчик температуры воздуха на впуске (IAT) внутри.

В системах массового расхода воздуха некоторые типы датчиков воздушного потока используются для непосредственного измерения расхода воздуха, поступающего в двигатель. Это может быть датчик воздушного потока с механической заслонкой, датчик воздушного потока с горячей проволокой или вихревой датчик воздушного потока. Компьютер также использует входные данные от всех своих других датчиков, но в первую очередь полагается на датчик воздушного потока для управления топливными форсунками.

Система EFI обычно работает без сигнала от датчика MAP, но она будет работать плохо, потому что компьютер должен полагаться на входы других датчиков для оценки воздушного потока.Распространенная проблема с датчиками массового расхода воздуха
скопление грязи или лака на нагретом проводе внутри датчика. Очистка провода массового расхода воздуха внутри датчика с помощью очистителя для электроники часто восстанавливает нормальную работу и устраняет обедненную смесь, вызванную загрязнением датчика воздушного потока.

В обоих типах систем (скорость-плотность и массовый расход воздуха) вход от подогреваемого кислородного датчика (HO2) также является ключевым для поддержания оптимального соотношения воздух / топливо. Датчик кислорода (или датчик воздуха / топлива на многих новых автомобилях) установлен в выпускном коллекторе и контролирует уровень несгоревшего кислорода в выхлопных газах как индикатор относительного богатства или бедности топливной смеси.На двигателях V6 и V8 будет отдельный датчик кислорода для каждого ряда цилиндров, а на некоторых рядных шестицилиндровых двигателях (например, BMW) могут быть отдельные датчики кислорода для первых трех цилиндров и последних трех цилиндров. Сигнал обратной связи от кислородного датчика или датчика воздуха / топлива используется компьютером двигателя для постоянной точной настройки топливной смеси для достижения оптимальной экономии топлива и выбросов.

Когда датчик кислорода сообщает компьютеру, что двигатель работает на обедненной смеси (повышенный уровень несгоревшего кислорода в выхлопных газах), компьютер компенсирует это за счет обогащения топливной смеси (увеличения ширины импульса форсунок).Если двигатель работает на богатой смеси (меньше кислорода в выхлопе), компьютер сокращает ширину импульса форсунок для обеднения топливной смеси.

Вход о положении дроссельной заслонки обеспечивается датчиком положения дроссельной заслонки (TPS). Он расположен сбоку на корпусе дроссельной заслонки и использует переменный резистор, который изменяет сопротивление при открытии и закрытии дроссельной заслонки.

Нагрузка на двигатель измеряется датчиком абсолютного давления в коллекторе (МАР). Он может быть установлен на впускном коллекторе или прикреплен к впускному коллектору с помощью вакуумного шланга.

Также необходимо контролировать температуру воздуха, поступающего в двигатель, чтобы компенсировать происходящие изменения плотности воздуха (более холодный воздух более плотный, чем горячий). Это контролируется датчиком температуры впускного воздуха (IAT) или температуры воздуха в коллекторе (MAT), который может быть встроен в датчик воздушного потока или установлен отдельно на впускном коллекторе.

Температура охлаждающей жидкости контролируется датчиком температуры охлаждающей жидкости (CTS). Это сообщает компьютеру, когда двигатель холодный и когда он имеет нормальную рабочую температуру.Компьютер должен знать температуру, потому что холодный двигатель требует более богатой топливной смеси при первом запуске. Когда охлаждающая жидкость достигает определенной температуры, двигатель переходит в режим замкнутого цикла, что означает, что он начинает использовать входные данные от кислородных датчиков для точной настройки топливной смеси. Когда он работает в разомкнутом контуре (в холодном состоянии или когда нет сигнала от датчика охлаждающей жидкости), топливная смесь фиксирована и не изменяется.

Неправильные входные сигналы от любого из датчиков двигателя могут вызвать проблемы с управляемостью, выбросами или производительностью.Многие проблемы с датчиками приводят к установке диагностического кода неисправности (DTC) и включению контрольной лампы двигателя. Считывание кода (ов) с помощью диагностического прибора поможет вам диагностировать проблему.

Корпус дроссельной заслонки EFI.

УПРАВЛЕНИЕ ОБОРОТАМИ ХОЛОСТОГО ХОДА ТОПЛИВНОГО ВПРЫСКА

Обороты холостого хода на двигателях с впрыском топлива управляются компьютером через перепускной контур холостого хода на корпусе дроссельной заслонки. Небольшой электродвигатель или соленоид используется для открытия и закрытия байпасного отверстия. Чем больше отверстие, тем больший объем воздуха может пройти в обход дроссельных заслонок и тем выше скорость холостого хода.

На новых автомобилях с электронным управлением дроссельной заслонкой компьютер также контролирует открытие дроссельной заслонки, когда водитель нажимает на педаль газа. Датчики положения в педали газа сигнализируют компьютеру, насколько открыть дроссельную заслонку.

Проблемы на холостом ходу в системах EFI могут быть вызваны отложениями лака и грязи в цепи управления холостым ходом корпуса дроссельной заслонки. Очистка корпуса дроссельной заслонки с помощью
Очиститель корпуса дроссельной заслонки часто может решить проблемы на холостом ходу (следуйте инструкциям на изделии).Проблемы на холостом ходу также могут быть вызваны утечками воздуха между
датчик воздушного потока и дроссельная заслонка, корпус дроссельной заслонки и впускной коллектор, а также впускной коллектор и головки цилиндров, или в системах PCV или EGR, или в вакуумных шлангах.

В большинстве систем EFI напряжение подается непосредственно на форсунки, и PCM подает питание на форсунку, заземляя цепь.

ИНЖЕКТОРЫ

Топливная форсунка — это не что иное, как подпружиненный электромагнитный игольчатый клапан. При подаче питания от компьютера соленоид открывает клапан.Это позволяет топливу распыляться из форсунки в двигатель. Когда компьютер отключает цепь питания форсунки, клапан внутри форсунки закрывается, и подача топлива прекращается.

Общее количество поданного топлива регулируется путем очень быстрого включения и выключения напряжения форсунки. Чем больше длительность импульса, тем больше объем подаваемого топлива и тем богаче топливная смесь. Уменьшение длительности импульса сигнала форсунки приводит к уменьшению количества подаваемого топлива и вымыванию смеси.

Грязные топливные форсунки — частая проблема. Накопление отложений топливного лака внутри наконечника форсунки может ограничить подачу топлива и помешать созданию хорошей формы распыления. Это может привести к обеднению топлива и пропускам зажигания. Очистка форсунок с помощью очистителя для впрыска топлива или снятие форсунок и их очистка на машине для очистки топливных форсунок обычно может восстановить нормальную работу. Использование бензина высшего уровня, содержащего достаточное количество очистителя форсунок, также может предотвратить образование отложений лака.

Регулятор давления топлива обычно устанавливается на топливной рампе, которая питает форсунки.

КОНТРОЛЬ ДАВЛЕНИЯ ТОПЛИВА

Другой важный фактор, который помогает определить, сколько топлива подается через форсунку, когда она находится в импульсном режиме, и это давление топлива за ней. Чем выше давление за форсункой, тем больший объем топлива вылетит из форсунки при ее открытии.

Давление топлива создается электрическим топливным насосом высокого давления, обычно устанавливаемым внутри или рядом с топливным баком.Давление на выходе насоса может находиться в диапазоне от 8 до 80 фунтов. в зависимости от приложения. Насос обычно имеет напорный клапан для сброса избыточного давления и обратный клапан для поддержания давления в системе при выключенном зажигании.

В многопортовой системе EFI перепад давления между топливом за форсунками и разрежением или давлением во впускном коллекторе является постоянно изменяющейся переменной. При небольшой нагрузке или на холостом ходу во впускном коллекторе существует относительно высокий вакуум. Это означает, что для распыления определенного объема топлива через форсунку требуется меньшее давление топлива.При большой нагрузке вакуум в двигателе падает почти до нуля. В этих условиях требуется большее давление для подачи того же количества топлива через форсунку. А в двигателях с турбонаддувом разрежение в коллекторе может составлять от 8 до 14 фунтов. положительного давления, когда в игру вступает турбо наддув. Требуется еще большее давление топлива, чтобы пропустить такое же количество топлива через форсунку.

В многопортовой системе EFI должны быть предусмотрены средства регулирования давления топлива в соответствии с вакуумом двигателя, чтобы поддерживать одинаковый относительный перепад давления между топливной системой и впускным коллектором.Это делает регулятор давления топлива. Регулятор установлен на топливной рампе, питающей форсунки. В безвозвратных системах EFI регулятор является частью топливного насоса в топливном баке.

Регулятор давления топлива имеет простую подпружиненную вакуумную диафрагму с вакуумным подключением к впускному коллектору. Регулятор снижает давление топлива при небольшой нагрузке и увеличивает его при большой нагрузке или в условиях наддува. Избыточное давление топлива отводится через перепускной канал обратно в топливный бак для поддержания требуемого перепада давления.Большинство систем откалиброваны для поддержания перепада давления от 40 до 55 фунтов на квадратный дюйм.

В более старых системах TBI регулятор выполняет более простую работу, поскольку форсунки устанавливаются над дроссельными заслонками. Поскольку вакуум / наддув двигателя не влияет на подачу топлива из форсунки в системе TBI, регулятор должен только поддерживать равномерное давление. В системах TBI General Motors регулятор давления откалиброван для поддержания примерно 10 фунтов на квадратный дюйм в топливной системе, но большинство других работают около 40 фунтов на квадратный дюйм.

Низкое давление топлива приведет к плохой работе двигателя, возможным пропускам зажигания и может помешать запуску двигателя. Низкое давление топлива может быть вызвано слабым топливным насосом (изношенный насос или низкое напряжение на насосе, из-за которого он работал медленно), ограничениями в топливной магистрали, засоренным топливным фильтром или негерметичным регулятором давления топлива. Для нормальной работы двигателя давление топлива ДОЛЖНО быть в пределах технических характеристик. Давление топлива можно проверить с помощью манометра, подключенного к рабочему клапану на топливной рампе или в топливопроводе.

Щелкните здесь, чтобы загрузить или распечатать эту статью.

Другие статьи о впрыске топлива:

Тест самопроверки впрыска топлива (загрузите или распечатайте файл PDF)

Соотношение воздух / топливо

Диагностика впрыска топлива

Проблемы с впрыском топлива

Как впрыск топлива влияет на выбросы

Впрыск топлива: Диагностика безвозвратного EFI

Что такое регулировка уровня топлива?

Что такое прямой впрыск бензина (GDI)?

Отложения на впускных клапанах в двигателях с прямым впрыском бензина

Топливные форсунки (очистка)

Топливные форсунки (поиск неисправностей)

Диагностика топливного насоса

Советы по диагностике топливного насоса от Carter

Топливный насос (как заменить насос в баке)

Топливный насос (электрический)

Топливные фильтры

Toyota Fuel Injection

Системы впуска холодного воздуха

Датчик EFI Статьи по теме:
Определение датчиков двигателя

Датчики температуры воздуха

Датчики охлаждающей жидкости

Коленчатый вал Датчики CKP

Датчики кислорода (O2)

Расположение датчиков кислорода

Датчики топливного воздуха с широким соотношением сторон

Датчики

MAP

Датчики массового расхода воздуха

Датчики VAF

Датчики воздушного потока лопастей

Датчики положения двигателя

Дроссельная заслонка

Системы управления

Электронные системы впрыска топлива для двигателей большой мощности

Электронные системы впрыска топлива для двигателей большой мощности

Ханну Яэскеляйнен, Магди К.Хаир

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Ряд производителей тяжелых дизельных двигателей разработали собственные электронные системы впрыска топлива. Примеры включают в себя гидравлический инжектор с электронным управлением (HEUI) и системы с электронным управлением с механическим приводом (MEUI) от Caterpillar, а также ряд систем от Cummins, таких как система гидроаккумуляторных насосов (CAPS), системы впрыска Quantum CELECT, HPI и XPI.

Введение

В связи с повышенным спросом на снижение выбросов от дизельных двигателей, гибкость и улучшенные характеристики, предлагаемые электронным управлением, стали важным стимулом для многих производителей двигателей по внедрению систем впрыска топлива с электронным управлением в конце 1980-х — начале 1990-х годов. Важным инструментом снижения выбросов от дизельных двигателей, произведенных в этот период, была синхронизация впрыска топлива, которая могла изменяться в зависимости от скорости и диапазона нагрузки двигателя.В то время как время впрыска можно было изменять с помощью чисто механического подхода, электронное управление предлагало гораздо более гибкий и потенциально более простой способ достижения этого, а также предоставляло возможность введения ряда других желательных функций. Некоторые из первых систем впрыска топлива с электронным управлением в двигателях большой мощности появились в Detroit Diesel Series 92 в 1985 году и Series 60 в 1987 году [2151] . Компания Caterpillar применила его к модели 3176 в 1988 году [2043] .

Насосные форсунки, используемые в этих двигателях, хорошо поддались раннему внедрению электронных топливных форсунок с электромагнитным приводом. Конструкции соленоидных приводов того периода все еще были относительно большими и громоздкими, и насос-форсунка для тяжелого двигателя предоставляла для этого достаточно места. Производителям потребовалось несколько лет, чтобы усовершенствовать конструкцию привода, чтобы сделать его достаточно компактным для использования в системах Common Rail для легких условий эксплуатации [2187] и произвести в 2000 году насос-форсунку Delphi E1 для тяжелых условий эксплуатации, который заменил громоздкий привод, устанавливаемый сбоку, с более компактной конструкцией, который может быть встроен в корпус форсунки.

Производитель быстро понял, что электронное управление предлагает не только возможность управления временем впрыска в соответствии со скоростью и нагрузкой, но и в соответствии с типом вождения автомобиля. В 1990-х годах было принято программировать контроллеры двигателя для регулировки момента впрыска для оптимизации расхода топлива в тяжелых дизельных двигателях, когда условия эксплуатации указывали на круиз по шоссе. В некоторых случаях это время впрыска противоречило тому, которое требовалось для соблюдения регулируемых пределов выбросов.

Поскольку нормы выбросов продолжали ужесточаться, требования, предъявляемые к топливным системам, еще более возрастали, и этого было недостаточно просто обеспечить гибкость в управлении временем впрыска. Дополнительные факторы, которые подтолкнули эволюцию систем впрыска дизельного топлива, включали:

• Сохранение точности синхронизации и дозирования топлива в течение ожидаемого срока службы двигателя предъявляет повышенные требования к повторяемости времени и количества впрыска, а также к долговечности форсунок.
• Давление впрыска увеличено для поддержания теплового КПД двигателя и для некоторого снижения выбросов выхлопных газов.
• Время отклика форсунки стало меньше, чтобы обеспечить предсказуемый впрыск небольших количеств впрыска. Это была важная функция для включения нескольких событий инъекции.
• Лучшее управление открытием и закрытием форсунки для предотвращения неконтролируемых вторичных впрысков и обеспечения острого окончания впрыска. Это также было важно для обеспечения возможности множественных инъекций.
• Повышенный механический КПД системы впрыска для достижения общей цели повышения КПД двигателя.

Ряд крупных производителей двигателей разработали собственные, зачастую уникальные системы впрыска топлива. Ниже приведены примеры систем впрыска собственной разработки:

• Системы насос-форсунок Detroit Diesel Corporation с электронным управлением, разработанные в 1980-х годах в сотрудничестве с подразделением GM Rochester Products Division.
• Система насос-форсунок Caterpillar с гидравлическим приводом и электронным управлением (HEUI).

Система впрыска HPI

• Cummins, разработанная в сотрудничестве со Scania.

В других случаях крупные производители двигателей большой мощности могли приобретать запатентованные технологии и развивать концепции для своей собственной линейки двигателей. Примером может служить система насос-форсунок Bendix Diesel Engine Controls, лицензированная Cummins и используемая в насос-форсунках CELECT.