Инжекционни системи. Система за подаване на гориво

Вътрешното горене (ICE) се основава на изгарянето на малко количество гориво в ограничен обем. В този случай освободената енергия се преобразува поради движението на буталата в механична енергия. Отмереното количество гориво се осигурява от карбуратор или специално устройство - инжектор. Двигателите с такива устройства се наричат ​​инжекционни двигатели. Принципът на работа на инжекционен двигател е прост - захранване към точният моментвреме, точното количество гориво на точното място.

Как работи двигател с вътрешно горене?

За да разберете ясно разликата между двата вида захранващи устройства, е необходимо първо да се докоснете до принципа на работа на двигателя с вътрешно горене. Има няколко различни вида, от които най-често срещаните са:

1. бензин;
2. дизел;
3. газ-дизел;
4. газ;
5. ротационен.

Принципът на работа на двигателя може да бъде разбран най-добре с помощта на пример. бензинов двигател. Най-популярният от тях е четиритактовият. Това означава, че целият цикъл на преобразуване на енергията, генерирана при изгарянето на горивото, в механична енергия се извършва в четири цикъла.
Дизайнът на двигателя е такъв, че последователността на ударите е както следва:

• всмукване – пълнене на цилиндрите с гориво:
• компресия – подготовка на горивото за изгаряне;
• силов удар – преобразуване на енергията от горенето в механична енергия;
• освобождаване – отстраняване на продуктите от изгарянето на горивото.

За да осигури работата на двигателя, всеки от тях има своя собствена задача. По време на първия ход буталото се движи надолу от горна позициядо най-ниската, клапанът (всмукателният) се отваря и цилиндърът започва да се пълни с гориво-въздушна смес. При втория такт клапаните са затворени и буталото се движи от долно към горно положение, сместа в цилиндъра се компресира. Когато достигне горна позиция, от свещта изскача искра и запалва сместа.

При изгарянето се генерира повишено налягане, което принуждава буталото да се движи от горно положение към долно. След достигането му, под въздействието на инерцията на въртене на коляновия вал, буталото отново започва да се движи нагоре, а изпускателен клапан, продуктите от изгарянето на горивото се изхвърлят от цилиндъра. Когато буталото достигне горна позиция, изпускателният клапан се затваря, но всмукателният се отваря и целият работен цикъл се повтаря.

Всичко описано по-горе може да се види във видеото

За карбуратора, неговите предимства и недостатъци

Тук трябва да се направи малко допълнение. Тъй като обмисляме бензинов двигател, възможно е да подадем бензин към цилиндрите на двигателя по различни начини. Исторически, първият, който развива подаването и дозирането на бензин с помощта на карбуратор. Това е специално устройство, което осигурява необходимо количество гориво-въздушна смес(FA) в цилиндри.


Гориво-въздух е смес от въздух и бензинови пари. Приготвя се в карбуратора, специално устройство, да ги смесите в необходимото съотношение, в зависимост от режима на работа на двигателя. Като доста прост дизайн, карбураторът работи успешно с бензинов двигател дълго време.
С развитието на автомобила обаче се появиха недостатъци, които при преобладаващите условия по това време вече бяха трудни за приемане от разработчиците на двигатели. На първо място това се отнасяше за:

• горивна ефективност. Карбураторът не осигури икономична консумация на бензин, когато режимът на движение на автомобила внезапно се промени;
• екологична безопасност. Съдържанието на токсични вещества в отработените газове беше доста високо;
• недостатъчна мощност на двигателя поради несъответствие на горивния агрегат с режима на движение на автомобила и текущото му състояние.

За да се отървете от отбелязаните недостатъци, беше приложен различен принцип на подаване на гориво към двигателя - с помощта на инжектор.

Относно инжекционните двигатели

Те имат друго име - инжекционни двигатели, което като цяло по никакъв начин не променя същността на случващите се явления. По отношение на извършената работа инжекцията наподобява принципа на работа на дизелов двигател. Строго дозирано количество гориво се впръсква в двигателя в точния момент през инжекторните дюзи и се запалва от искра от свещ, въпреки че при работещ дизелов двигател свещ не се използва.


Целият цикъл на четиритактов двигател с вътрешно горене, обсъден по-рано, остава непроменен. Основната разлика е, че карбураторът подготвя горивния възел извън двигателя и след това той влиза в цилиндрите, докато при най-новите модели инжекционни двигатели бензинът се впръсква директно в цилиндъра.

Как става това можете да видите подробно във видеото.

Такава конструкция на двигателя ви позволява да разрешите проблемите, възникващи по време на работата на карбуратора. Използването на инжектор осигурява, в сравнение с опцията за карбуратор, следните предимствадвигател:

• увеличаване на мощността със 7-10%;
• подобрена горивна ефективност;
• намаляване на нивото на токсични вещества в отработените газове;
• осигуряване на оптимално количество гориво, в зависимост от режима на движение на автомобила.

Това са само основните предимства, които инжекционният двигател ви позволява да получите. Всяко предимство обаче има и своите недостатъци. Ако карбураторният двигател е чисто механичен и може да бъде ремонтиран при почти всякакви условия, тогава за управление на инжекционен двигател трябва сложна електроникаи цяла система от сензори, поради което работата (рутинна и ремонтна) трябва да се извършва в сервизен център.

Устройство за инжектиране

Ако погледнете на какво прилича устройство с двигател с вътрешно горенес инжекция вместо карбуратор, можем да различим:

• инжекционен контролер – електронно устройство, съдържаща програма за работа на всички компоненти на системата;
• инжектори. Може да има няколко или един в зависимост от използваната инжекционна система;
• сензор за въздушен поток, който определя пълненето на цилиндрите в зависимост от хода. Първо се определя общата консумация, след което програмно се преизчислява необходимото количество за всеки цилиндър;
• сензор дроселна клапа(положението му), установяване на моментното състояние на движение и натоварване на двигателя;
• температурен датчик, който контролира степента на нагряване на охлаждащата течност според неговите данни, работата на двигателя се регулира и, ако е необходимо, вентилаторът започва да работи;
• сензор за действително местоположение колянов валосигуряване на синхронизация на работата на всички компоненти на системата;
• сензор за кислород, който определя съдържанието му в отработените газове;
• сензор за детонация следи за появата му, стойността на момента на запалване се променя в зависимост от неговите сигнали;

Приблизително така изглежда най-общо системата, която осигурява впръскване на гориво, принципът на действие трябва да е доста ясен от нейния състав и предназначението на отделните елементи.

Видове инжекционни системи

Въпреки сравнително простото описание на работата на инжекционния двигател, дадено по-рано, има няколко разновидности, които извършват подобен принципработа.

Едноточково впръскване

Това е най-простата версия на принципа на инжектиране. Практически е съвместим с всеки карбураторен двигател, като разликата е в използването на инжекцион вместо карбуратор. Ако карбураторът е всмукателен колектордоставя горивни възли, след което с едноточково впръскване бензинът се впръсква във всмукателния колектор през инжектор.

Както е в случая с карбураторен двигател, по време на такта на всмукване двигателят засмуква готовата гориво-въздушна смес и работата му практически не се различава от работата на конвенционален двигател. Предимството на такъв двигател ще бъде по-добра ефективност.

Многоточково впръскване

Представлява следващ етап на подобрение инжекционни двигатели. По сигнали от контролера горивото се подава към всеки цилиндър, но също и към всмукателния колектор, т.е. Горивната касета се подготвя извън цилиндъра и влиза в цилиндъра в завършен вид.
В това изпълнение на принципа на инжекционния двигател е възможно да се осигурят много от предимствата, присъщи на инжекционния двигател и отбелязани по-рано.

Директно впръскване

Е следващият етап на развитие инжекционни двигатели. Горивото се впръсква директно в горивната камера, което осигурява най-добра ефективност на двигателя с вътрешно горене. Резултатът от този подход е да се получи максимална мощност, минимален разход на гориво и най-добро представянеекологична безопасност.

Инжекционният двигател с вътрешно горене е следващият етап в развитието на бензиновия двигател, като значително подобрява работата му.

При двигателите, използващи система за впръскване на гориво, мощността се увеличава, както и икономическата им ефективност имат значително по-малко отрицателно въздействие върху околната среда. В края на 60-те и началото на 70-те години на ХХ век възниква проблемът със замърсяванетосреда промишлени отпадъци, значителна част от които бяха изгорели газове от автомобили. До този момент съставът на продуктите от изгарянето на двигателявътрешно горене никой не се интересуваше. За да се максимизира използването на въздуха в процеса на горене и да се постигне максимумвъзможна мощност

двигател, съставът на сместа е коригиран така, че в нея да има излишък от бензин.

В резултат на това в продуктите на горенето нямаше абсолютно никакъв кислород, но остана неизгоряло гориво, а вредните за здравето вещества се образуваха главно при непълно изгаряне. В опит да увеличат мощността, дизайнерите инсталираха ускорителни помпи на карбураторите, които впръскват гориво във всмукателния колектор при всяко рязко натискане на педала на газта, т.е. когато е необходимо рязко ускорение на автомобила. В този случай прекомерното количество гориво не съответства на количеството въздух, постъпващ в цилиндрите. В условията на градски трафик ускорителната помпа се активира на почти всички кръстовища със светофари, където автомобилите трябва или да спрат, или бързо да се отдалечат. Непълно изгаряне се получава и когато двигателят работи напразен ход , и особено при спиране на двигателя. Когато дроселът е затворен, въздухът преминава през каналитепразен ход карбуратор свисока скорост

Поради значителния вакуум във всмукателния колектор, малко въздух се изтегля в цилиндрите, налягането в горивната камера остава относително ниско в края на такта на компресия, процесът на горене е прекомерен богата смеспреминава бавно и в отработените газове остава много неизгоряло гориво. Описаните режими на работа на двигателя рязко повишават съдържанието на токсични съединения в продуктите от горенето.

Стана очевидно, че за да се намалят емисиите в атмосферата, вредни за човешкия живот, е необходимо радикално да се промени подходът към проектирането на горивното оборудване.

За намаляване вредни емисииПредлага се в изпускателната система да се монтира каталитичен конвертор за отработените газове. Но катализаторът работи ефективно само когато така наречената нормална гориво-въздушна смес се изгаря в двигателя (тегловно съотношение въздух/бензин 14,7:1). Всяко отклонение на състава на сместа от зададения води до спад в нейната ефективност и ускорена повреда. За постоянно поддържане на това съотношение работна смескарбураторните системи вече не са подходящи. Единствената алтернатива могат да бъдат инжекционните системи.

Първите системи бяха чисто механични с малко използване на електронни компоненти. Но практиката на използване на тези системи показа, че параметрите на сместа, на чиято стабилност разчитаха разработчиците, се променят, когато се използва превозното средство. Този резултат е съвсем естествен, като се вземат предвид износването и замърсяването на елементите на системата и самия двигател с вътрешно горене по време на неговата експлоатация. Възникна въпросът за система, която може да се коригира по време на работа, гъвкаво измествайки условията за приготвяне на работната смес в зависимост от външните условия.

Беше намерено следното решение. В инжекционната система беше въведена обратна връзка - в изпускателната система, непосредствено пред катализатора, беше монтиран сензор за съдържание на кислород в отработените газове, така наречената ламбда сонда. Тази системае разработен, като се вземе предвид наличието на такъв фундаментален елемент за всички следващи системи като електронен блокблок за управление (ECU). Въз основа на сигнали от сензора за кислород, ECU регулира подаването на гориво към двигателя, като поддържа точно правилната композициясмеси.

Днес инжекционният (или на руски инжекционен) двигател почти напълно замени остарелия
карбураторна система. Инжекционният двигател значително подобрява производителността и мощността на автомобила
(динамика на ускорението, екологични характеристики, разход на гориво).

Системите за впръскване на гориво имат следните основни предимства пред карбураторните системи:

• прецизно дозиране на горивото и следователно по-икономичен разход на гориво.
• намаляване на токсичността на отработените газове. Постига се чрез оптимална гориво-въздушна смес и използване на сензори за параметри на отработените газове.
• увеличаване на мощността на двигателя с приблизително 7-10%. Възниква поради подобрено пълнене на цилиндъра, оптимален монтажмомент на запалване, съответстващ на режима на работа на двигателя.
• подобряване на динамичните свойства на автомобила. Инжекционната система незабавно реагира на всякакви промени в натоварването, регулирайки параметрите на сместа гориво-въздух.
• лесно стартиране независимо от метеорологичните условия.

Дизайн и принцип на работа (използвайки примера на електронна система за разпределено впръскване)

Съвременните инжекционни двигатели имат индивидуален инжектор за всеки цилиндър. Всички инжектори са свързани към горивната релса, където горивото е под налягане, което се създава от електрическа горивна помпа. Количеството впръскано гориво зависи от продължителността на отваряне на инжектора. Моментът на отваряне се регулира от електронен блок за управление (контролер) въз основа на данните, които обработва от различни сензори.

Сензор масов потоквъздух се използва за изчисляване на цикличното пълнене на цилиндрите. Измерва се въздушният масов поток, който след това се преизчислява от програмата в циклично пълнене на цилиндъра. Ако сензорът се повреди, неговите показания се игнорират и изчисленията се правят с помощта на аварийни таблици.

Сензорът за положение на дросела се използва за изчисляване на коефициента на натоварване на двигателя и неговата промяна в зависимост от ъгъла на отваряне на дросела, оборотите на двигателя и цикличното пълнене.

Сензорът за температурата на охлаждащата течност се използва за определяне на подаването на гориво и корекцията на температурата на запалване и за управление на електрическия вентилатор. Ако сензорът се повреди, неговите показания се игнорират, температурата се взема от таблицата в зависимост от времето на работа на двигателя.

Сензорът за положение на коляновия вал служи за цялостна синхронизация на системата, като изчислява оборотите на двигателя и положението на коляновия вал в определени моменти от време. DPKV - полярен сензор. Ако е включен неправилно, двигателят няма да стартира. Ако сензорът се повреди, системата не може да работи. Това е единственият „жизнен“ сензор в системата, който прави невъзможно движението на автомобила. Повредите на всички други сензори ви позволяват да стигнете до сервизния център сами.

Сензорът за кислород е предназначен да определя концентрацията на кислород в отработените газове. Информацията, която сензорът предоставя, се използва от електронния контролен блок за регулиране на количеството подадено гориво. Кислородният сензор се използва само в системи с каталитичен конвертор по стандартите за токсичност Евро-2 и Евро-3 (в Евро-3 се използват два кислородни сензора - преди катализатора и след него).

Сензорът за детонация се използва за наблюдение на детонацията. Когато последният бъде открит, ECU включва алгоритъма за потискане на детонацията, като бързо регулира момента на запалване.

Тук са изброени само някои от основните сензори, необходими за функционирането на системата. Сензорни конфигурации за различни колизависят от системата за впръскване, стандартите за токсичност и др.

Въз основа на резултатите от анкетирането на сензорите, дефинирани в програмата, програмата ECU управлява изпълнителните механизми, които включват: инжектори, горивна помпа, модул за запалване, контрол на оборотите на празен ход, клапан на резервоара на системата за регенерация на бензинови пари, вентилатор на охладителната система и др. (всичко отново зависи от конкретните модели)

От всичко по-горе може би не всеки знае какво е адсорбер. Адсорберът е елемент от затворена верига за рециркулация на бензинови пари. Стандартите Euro-2 забраняват контакт на вентилацията на газовия резервоар с атмосферата; бензиновите пари трябва да се събират (адсорбират) и, когато се прочистят, да се изпращат в цилиндрите за допълнително изгаряне. включено двигателят не работибензиновите пари влизат в адсорбера от резервоара и всмукателния колектор, където се абсорбират. Когато двигателят стартира, адсорберът, по команда на ECU, се продухва с поток от въздух, засмукан от двигателя, изпаренията се отнасят от този поток и се изгарят в горивната камера.

Видове системи за впръскване на гориво

В зависимост от броя на инжекторите и мястото на захранване с гориво, инжекционните системи се разделят на три вида: едноточкови или моноинжекционни (един инжектор във всмукателния колектор за всички цилиндри), многоточкови или разпределени (всеки цилиндър има собствен инжектор, който доставя гориво към колектора) и директен (горивото се подава от инжектори директно към цилиндрите, като дизелови двигатели).

Едноточково впръскванепо-прост, той е по-малко натъпкан с управляваща електроника, но и по-малко ефективен. Контролната електроника ви позволява да четете информация от сензорите и незабавно да променяте параметрите на впръскване. Също така е важно те лесно да се адаптират към еднократно инжектиране карбураторни двигателипочти без промени в дизайна или технологични промени в производството. Едноточковото впръскване има предимство пред карбуратора по отношение на икономията на гориво, екологичността и относителната стабилност и надеждност на параметрите. Но едноточковото впръскване губи в реакцията на дросела на двигателя. Друг недостатък: при използване на едноточково впръскване, както при използване на карбуратор, до 30% от бензина се утаява по стените на колектора.

Системите за едноточково впръскване със сигурност бяха крачка напред в сравнение със системите за захранване с карбуратор, но вече не отговарят на съвременните изисквания.

Системите са по-напреднали многоточково впръскване , при който горивото се подава към всеки цилиндър поотделно. Разпределеното впръскване е по-мощно, по-икономично и по-сложно. Използването на такава инжекция увеличава мощността на двигателя с приблизително 7-10 процента. Основните предимства на разпределеното впръскване:

• възможността за автоматично регулиране при различни скорости и съответно подобряване на пълненето на цилиндрите, в резултат на което със същата максимална мощност автомобилът ускорява много по-бързо;
• бензинът се впръсква близо до всмукателния клапан, което значително намалява загубите от утаяване във всмукателния колектор и позволява по-прецизно регулиране на подаването на гориво.

Като друго и ефективно средство за оптимизиране на изгарянето на сместа и повишаване на ефективността на бензинов двигател, той прилага прости
принципи. А именно: пулверизира горивото по-задълбочено, смесва го с въздух по-добре и управлява готовата смес по-компетентно. различни режимиработа на двигателя. В резултат на това двигателите с директно впръскване консумират по-малко горивоотколкото конвенционалните двигатели с „впръскване“ (особено с тихо каранена не висока скорост); със същата денивелация те осигуряват по-интензивно ускорение на автомобила; имат по-чисти изпускателни газове; те гарантират по-висока литра мощност поради по-високото съотношение на компресия и охлаждащия ефект на въздуха, докато горивото се изпарява в цилиндрите. В същото време се нуждаят от качествен бензинс ниско съдържание на сяра и механични примеси за гарантиране нормална работагоривна апаратура.

И основното несъответствие между действащите в момента GOST в Русия и Украйна и европейските стандарти е повишеното съдържание на сяра, ароматни въглеводороди и бензол. Например руско-украинският стандарт позволява наличието на 500 mg сяра в 1 kg гориво, докато Euro-3 - 150 mg, Euro-4 - само 50 mg, а Euro-5 - само 10 mg. Сярата и водата могат да активират корозионни процеси на повърхността на частите, а отломките са източник на абразивно износване на калибрирани отвори в дюзи и бутални двойки помпи. В резултат на това се намалява износването работно наляганепомпа и качеството на пулверизирането на бензина се влошава. Всичко това се отразява в характеристиките на двигателите и равномерността на тяхната работа.

Първият, който използва двигател с директно впръскване сериен автомобил Фирма Мицубиши. Затова нека разгледаме устройството и принципите на работа директно впръскванеизползвайки примера на GDI (бензинов двигател с директно впръскване). Двигателят GDI може да работи в режим на горене на ултра обеднена въздушно-горивна смес: масовото съотношение въздух-гориво е до 30-40:1.

Максималното възможно съотношение за традиционните инжекционни двигатели с разпределено впръскване е 20-24:1 (трябва да припомним, че оптималният, така нареченият стехиометричен състав е 14,7:1) - ако има повече излишен въздух, бедната смес просто ще не се запалва. При GDI двигател пулверизираното гориво присъства в цилиндъра като облак, концентриран около запалителната свещ.

Следователно, въпреки че общата смес е бедна, на свещта тя е близка до стехиометричния състав и лесно се запалва. В същото време бедната смес в останалата част от обема има много по-ниска склонност към детонация от стехиометричната. Последното обстоятелство ви позволява да увеличите съотношението на компресия и следователно да увеличите мощността и въртящия момент. Поради факта, че когато горивото се впръсква и изпарява в цилиндъра, въздушният заряд се охлажда - пълненето на цилиндрите се подобрява донякъде и вероятността от детонация отново намалява.

Основните разлики в дизайна между GDI и конвенционалното впръскване:

Горивна помпа високо налягане(горивна помпа). Механична помпа (подобна на инжекционната помпа дизелов двигател) развива налягане от 50 бара (за инжекционен двигател електрическата помпа в резервоара създава налягане от около 3-3,5 бара в тръбопровода).

• Инжекторите за високо налягане с вихрови пулверизатори създават форма на пръскане на гориво в съответствие с режима на работа на двигателя. В режим на работа на мощност, инжектирането се извършва в режим на всмукване и се образува конусна факла гориво-въздух. В режим на работа на свръхбедна смес, впръскването става в края на такта на компресия и се образува компактна въздушно-горивна смес.
  горелка, която вдлъбнатият венец на буталото насочва директно към запалителната свещ.
• бутало. В дъното е направена специално оформена вдлъбнатина, с помощта на която гориво-въздушната смес се насочва към зоната на запалителната свещ.
• Входящи канали. Двигателят GDI използва вертикални всмукателни канали, които осигуряват образуването на т.нар. “обратен вихър”, насочващ въздушно-горивната смес към свещта и подобряващ пълненето на цилиндрите с въздух (при конвенционален двигател вихърът в цилиндъра е усукан в обратна посока).

Режими на работа на двигателя GDI

Има общо три режима на работа на двигателя:

• Режимът на горене приключи постна смес(впръскване на гориво при такта на компресия).
• Режим на мощност (впръскване на всмукателния ход).
• Двустепенен режим (инжектиране на всмукателни и компресионни ходове) (използван при европейски модификации).

Режим на изгаряне на изключително бедна смес(впръскване на гориво при такта на компресия). Този режим се използва при леки натоварвания: при тихо градско шофиране и при шофиране извън града с постоянна скорост (до 120 км/ч). Горивото се впръсква в компактен спрей в края на такта на компресия по посока на буталото, отразява се от него, смесва се с въздуха и се изпарява, насочвайки се към зоната на запалителната свещ. Въпреки че сместа в основния обем на горивната камера е изключително бедна, зарядът в зоната на запалителната свещ е достатъчно богат, за да се възпламени с искра и да запали останалата част от сместа. В резултат на това двигателят работи стабилно дори при общо съотношение въздух/гориво в цилиндъра 40:1.

Работата на двигателя с много бедна смес причини нов проблем— неутрализиране на отработените газове. Факт е, че в този режим повечето от тях са азотни оксиди и следователно конвенционалният каталитичен конвертор става неефективен. За решаването на този проблем е използвана рециркулация на отработените газове (EGR-Exhaust Gas Recirculation), която рязко намалява количеството образувани азотни оксиди и е монтиран допълнителен NO катализатор.

EGR система "разреждане" гориво-въздушна смесотработените газове, намалява температурата на горене в горивната камера, като по този начин „заглушава“ активното образуване на вредни оксиди, включително NOx. Въпреки това е невъзможно да се осигури пълна и стабилна неутрализация на NOx само чрез EGR, тъй като с увеличаване на натоварването на двигателя количеството на байпасираните отработени газове трябва да бъде намалено. Поради това в двигателя с директно впръскване беше въведен NO катализатор.

Има два вида катализатори за намаляване на емисиите на NOx - тип селективна редукция и
тип съхранение (NOx Trap Type). Катализаторите от тип съхранение са по-ефективни, но са изключително чувствителни към горива с високо съдържание на сяра, към които селективните са по-малко податливи. В съответствие с това катализаторите за съхранение са инсталирани на модели за страни с ниско съдържание на сяра в бензина и селективни катализатори за останалите.

Режим на захранване(впръскване на всмукателния такт). Така нареченият „режим на образуване на равномерна смес“ се използва за интензивно градско шофиране, високоскоростен извънградски трафик и изпреварване. Горивото се впръсква по време на такта на всмукване с конична струя, като се смесва с въздуха и образува хомогенна смес, както при нормален двигателс разпределено впръскване. Съставът на сместа е близък до стехиометричния (14,7:1)

Двустепенен режим(инжектиране при такт на всмукване и компресия). Този режим ви позволява да увеличите въртящия момент на двигателя, когато водачът, движещ се с ниска скорост, рязко натиска педала на газта. Когато двигателят работи на ниски обороти и внезапно се подава богата смес, вероятността от детонация се увеличава. Следователно инжектирането се извършва на два етапа. не голям бройгоривото се впръсква в цилиндъра по време на такта на всмукване и охлажда въздуха в цилиндъра. В този случай цилиндърът се пълни с изключително бедна смес (приблизително 60: 1), в която не възникват детонационни процеси. След това, в края на мярката
компресия, се подава компактна струя гориво, която довежда съотношението въздух-гориво в цилиндъра до „богато“ 12:1.

Защо този режим се въвежда само за автомобили за европейския пазар? Да, защото Япония се характеризира с ниски скорости и постоянни задръствания, а Европа има дълги магистрали и високи скорости (и следователно големи натоварвания на двигателя).

Mitsubishi е пионер в използването на директно впръскване на гориво. Днес подобна технология се използва от Mercedes (CGI), BMW (HPI), Volkswagen (FSI, TFSI, TSI) и Toyota (JIS). Основният принцип на работа на тези енергийни системи е подобен - доставката на бензин не е такава приемен тракт, но директно в горивната камера и образуването на слой по слой или образуване на хомогенна смес в различни режимимоторна работа. Но такива горивни системи също имат разлики, понякога доста значителни. Основните са работното налягане в горивната система, местоположението на инжекторите и тяхната конструкция.

„Роден“ през 1951 г., инжекторът постепенно замени карбураторите, прочетете статията -. И това се случи благодарение на едно от най-важните му предимства, а именно намаляването на разхода на гориво. В допълнение към което експертите също отбелязват по-добра динамикаускоряване на инжекционни автомобили, стабилна работа на такива двигатели, както и намаляване на броя на вредните емисии от тяхната работа в атмосферата.

Нека да разберем откъде идват тези свойства и като цяло какъв е принципът на работа на инжектора, но първо ще обобщя накратко основните недостатъци на последния, за да не го смятате за идеален:

• скъпи ремонти на компоненти;
• наличието на елементи, които не могат да бъдат ремонтирани;
• необходимостта от използване на висококачествено гориво;
• необходимостта от използване на специално оборудване за диагностика, ремонт и поддръжка.

Как работи инжекторът?

Така че, както знаете, в съвременните автомобили карбураторна системавече е напълно сменен. Последните, за разлика от карбураторните, увеличават мощността на автомобила, подобряват динамиката на ускорението и екологичността. Освен това разходът на гориво е намален.

Между другото, инжекторът поддържа висока екологична ефективност без различни настройки и настройки. В крайна сметка има самонастройка на сместа въздух-гориво, което стана възможно благодарение на кислородния сензор, монтиран на изпускателния колектор (ламбда сонда).

Инжекторно устройство.

Горивото се подава към инжекционния двигател чрез инжектори, които могат да бъдат разположени или на всмукателния колектор (моноинжекцион), или близо до всмукателни клапаницилиндри ( разпределена инжекция), или директно в главата на цилиндъра - главата на цилиндъра (директно впръскване - горивото се впръсква в самата горивна камера), вижте как да измиете инжекторите със собствените си ръце.

В допълнение към инжекторите, инжекторът включва следните задвижващи механизми:

• ECU (контролер) - обработва данни от сензори и управлява системите за подаване на гориво и запалване;
• горивна помпа (електрическа) - тя подава гориво;
• различни сензори: температура, колянов вал, разпределителен вал, детонация;
• — поддържа разликата във въздушното налягане във всмукателния колектор и инжекторите.

Също така, всички инжекционни двигатели са оборудвани с каталитичен преобразувател (катализатор) под формата на "пчелна пита", върху която е нанесен активен слой, който насърчава изгарянето на горивото, останало в отработените газове. Въпреки това, зареждането с оловен бензин за дълго време води до определени повреди, поради което катализаторът губи тази способност.

Сензор за кислород в инжектора и неговата работа.

Повечето известен типе циркониев сензор за кислород, повече подробности в статията -. Това е превключвател (между другото, един от най-важните), който рязко променя състоянието си при около 0,5% кислород, съдържащ се в отработените газове.

Структурата на интерфейса на сензора изглежда така: топъл сензор (300 градуса по Целзий и повече) с богата смес (съдържание на кислород< 0.5%), как слабый источник тока, устанавливает на выходе напряжение от 0,45 до 0,8 Вольт, а при бедной смеси (содержание кислорода >0,5%) - от 0,2 до 0,45 волта. И няма значение какво е точното ниво на напрежение, само къде се намира по отношение на централната линия се взема предвид. Тоест, горивото се добавя, когато ECU засече сигнал за обедняване и се намалява, когато е богат. Следователно, подаването на гориво се регулира в зависимост от практическите резултати от изгарянето, което позволява на системата да се адаптира към различни условияработа.

Известно е, че този сензор работи надеждно само в добре загрято състояние, следователно системата ECU TCCS ще забележи показанията си само ако двигателят се загрее до необходимото ниво. Не всички обаче са доволни от това. Ето защо, за да се ускори този процес, в сензора за кислород често се монтира електрически нагревател.

Компютър на системата TCCS. Самодиагностика на инжектора.

IN модерен инжекторИнсталирани са много сензори, което ви позволява да оптимизирате работата му.

Принцип на работа на механичен инжектор.

Въпреки че преди това са използвани други конструкции на инжекционни двигатели. Например, има известен двигател, в който управлението се осъществява с помощта на механични устройства. Контролът тук е дозирането на обема на горивото с помощта на специален клапан. Клапанът се управлява от система от лостове, която се активира от въздушния поток. Днес вентилите с механично управление са напълно остарели.

В момента всяка система за впръскване има вградена подсистема за самодиагностика, която ви позволява да идентифицирате неизправности в компоненти, сензори и изпълнителни механизмисистеми. След самодиагностика компютърът произвежда диагностични кодове. Те се извличат от паметта на компютъра и се дешифрират по таблици. Всеки производител има своя собствена опция за извличане на тези кодове. Можете да намерите почти всички свободно достъпни в интернет; Освен това препоръчвам да прочетете инструкциите за.

Всички съвременни автомобили с бензинови двигатели използват система за впръскване на гориво, тъй като тя е по-напреднала от карбуратора, въпреки факта, че е структурно по-сложна.

Инжекционният двигател не е нов, но стана широко разпространен едва след разработката електронни технологии. Това е така, защото беше много трудно механично да се организира управление на система с висока точност на работа. Но с появата на микропроцесорите това стана напълно възможно.

Инжекционна системасе различава по това, че бензинът се подава на строго определени порции принудително в колектора (цилиндъра).

Основното предимство на инжекционната захранваща система е спазването на оптимални пропорции съставни елементи горима смесв различни режими на работа електроцентрала. Благодарение на това се постига по-добра мощност и икономичен разход на бензин.

Системен дизайн

Системата за впръскване на гориво се състои от електронни и механични компоненти. Първият контролира параметрите на работа захранващ агрегати въз основа на тях подава сигнали за задействане на изпълнителната (механична) част.

Електронният компонент включва микроконтролер (електронен блок за управление) и голям брой сензори за проследяване:

• положение на коляновия вал;
• масов въздушен поток;
• положение на дросела;
• детонация;
• температура на охлаждащата течност;
• налягане на въздуха във всмукателния колектор.

Сензори на инжекторната система

Някои автомобили може да имат няколко допълнителни сензора. Всички те имат една задача - да определят работните параметри на силовия агрегат и да ги предават на ECU

Що се отнася до механичната част, тя включва следните елементи:

• електрическа горивна помпа;
• горивопроводи;
• филтър;
• регулатор на налягането;
• горивна релса;
• инжектори.

Проста система за впръскване на гориво

Как работи всичко

Сега нека разгледаме принципа на работа на инжекционния двигател поотделно за всеки компонент. С електронната част като цяло всичко е просто. Сензорите събират информация за скоростта на въртене на коляновия вал, въздуха (влизащ в цилиндрите, както и остатъчната му част в отработените газове), положението на дросела (свързан с педала на газта) и температурата на охлаждащата течност. Сензорите непрекъснато предават тези данни на електронния блок, поради което се постига висока точност на дозирането на бензина.

ECU сравнява информацията, получена от сензорите, с данните, въведени в картите, и на базата на това сравнение и серия от изчисления управлява изпълнителната част на т.нар оптимални параметриработа на електроцентралата (например при такива условия трябва да подадете толкова много бензин, при други - толкова много).

Първа инжекция двигател Тойота 1973 г

За да стане по-ясно, нека разгледаме по-подробно алгоритъма на работа на електронния блок, но по опростена схема, тъй като в действителност при изчислението се използва много голямо количество данни. Като цяло всичко това е насочено към изчисляване на продължителността на електрическия импулс, който се подава към инжекторите.

Тъй като диаграмата е опростена, приемаме, че електронният блок извършва изчисления само по няколко параметъра, а именно дължината на базовия импулс и два коефициента - температура на охлаждащата течност и ниво на кислород в отработените газове. За да получи резултата, ECU използва формула, в която всички налични данни се умножават.

За да получи основната дължина на импулса, микроконтролерът взема два параметъра - скоростта на въртене на коляновия вал и натоварването, което може да се изчисли от налягането в колектора.

Например, скоростта на двигателя е 3000, а натоварването е 4. Микроконтролерът взема тези данни и ги сравнява с таблицата, включена в картата. IN в този случайполучаваме основна дължина на импулса от 12 милисекунди.

Но за изчисленията е необходимо да се вземат предвид и коефициентите, за които се вземат показания от сензорите за температура на охлаждащата течност и ламбда сондата. Например температурата е 100 градуса, а нивото на кислород в отработените газове е 3. ECU взема тези данни и ги сравнява с още няколко таблици. Да приемем, че температурният коефициент е 0,8, а кислородният коефициент е 1,0.

След като получи всички необходими данни, електронният блок извършва изчислението. В нашия случай 12 се умножава по 0,8 и 1,0. В резултат откриваме, че импулсът трябва да бъде 9,6 милисекунди.

Описаният алгоритъм е много опростен, но в действителност при изчисленията могат да се вземат предвид повече от дузина параметри и показатели.

Тъй като данните се подават непрекъснато към електронния блок, системата почти мигновено реагира на промените в работните параметри на двигателя и се адаптира към тях, осигурявайки оптимално образуване на смес.

Струва си да се отбележи, че електронният блок контролира не само подаването на гориво, но и неговата задача е да регулира ъгъла на запалване, за да осигури оптимална работа на двигателя.

Сега за механичната част. Тук всичко е много просто: помпа, инсталирана в резервоара, изпомпва бензин в системата под налягане, за да осигури принудително захранване. Налягането трябва да е определено, така че във веригата е включен регулатор.

Бензинът се доставя по магистралите до рампа, която свързва всички инжектори. Електрически импулс, подаван от ECU, кара инжекторите да се отворят и тъй като бензинът е под налягане, той просто се впръсква през отворения канал.

Видове и видове инжектори

Има два вида инжектори:

1. С едноточково впръскване. Тази система е остаряла и вече не се използва в автомобили. Същността му е, че има само една дюза, монтирана във всмукателния колектор. Този дизайн не осигурява равномерно разпределение на горивото в цилиндрите, така че работата му е подобна на карбураторна система.
2. Многоточково впръскване. Съвременните автомобили използват този тип. Тук всеки цилиндър има собствена дюза, така че тази система се характеризира с висока точност на дозиране. Инжекторите могат да се монтират както във всмукателния колектор, така и в самия цилиндър (инжекция).

Многоточковата система за впръскване на гориво може да използва няколко типа впръскване:

1. Едновременен. При този тип импулс от ECU се изпраща към всички инжектори наведнъж и те се отварят заедно. Този тип инжектиране в момента не се използва.
2. Сдвоен, известен също като паралелен по двойки. При този тип инжекторите работят по двойки. Интересно е, че само единият от тях подава гориво директно по време на такта на всмукване, докато вторият няма същия такт. Но тъй като двигателят е 4-тактов, с клапанна системавремето на клапана, тогава несъответствието на инжектирането на хода не влияе на работата на двигателя.
3. Поетапно. При този тип ECU изпраща сигнали за отваряне за всеки инжектор поотделно, така че инжектирането се извършва в съвпадащ момент.

Трябва да се отбележи, че модерната система за впръскване на гориво може да използва няколко вида впръскване. Така че в нормален режим се използва поетапно впръскване, но в случай на преход към авариен режим (например един от сензорите е повреден), инжекционният двигател преминава към двойно впръскване.

Обратна връзка от сензора

Един от основните сензори, въз основа на показанията на които компютърът регулира времето за отваряне на инжекторите, е ламбда сондата, инсталирана в изпускателната система. Този сензор определя остатъчното (неизгоряло) количество въздух в газовете.

Еволюция на сензора за ламбда сонда от Bosch

Благодарение на този сензор, т.нар. обратна връзка" Същността му е следната: ECU извършва всички изчисления и изпраща импулс към инжекторите. Горивото влязло, смесило се с въздуха и изгоряло. Получените отработени газове с неизгорели частици от сместа се отстраняват от цилиндрите през изпускателната система за отработени газове, в която е монтирана ламбда сонда. Въз основа на своите показания ECU определя дали всички изчисления са извършени правилно и, ако е необходимо, прави корекции, за да получи оптималния състав. Тоест, въз основа на вече завършения етап на подаване и изгаряне на гориво, микроконтролерът прави изчисления за следващия.

Струва си да се отбележи, че по време на работа на електроцентралата има определени режими, в които показанията сензор за кислородще бъде неправилно, което може да наруши работата на двигателя или е необходима смес с определен състав. В такива режими ECU игнорира информацията от ламбда сондата и изпраща сигнали за подаване на бензин въз основа на информацията, съхранена в картите.

В различни режими обратната връзка работи по следния начин:

• Стартирайте двигателя. За да стартира двигателят е необходима обогатена горивна смес с повишен процент гориво. И електронният блок осигурява това и за това използва посочените данни, а не използва информация от сензора за кислород;
• Загрейте За да наберете инжекционния двигател по-бързо работна температура ECU задава повишени обороти на двигателя. В същото време той постоянно следи температурата си и със затоплянето коригира състава на горивната смес, като постепенно я обеднява, докато съставът й стане оптимален. В този режим електронният блок продължава да използва данните, посочени в картите, все още не използва показанията на ламбда сондата;
• на празен ход. В този режим двигателят вече е напълно загрял, а температурата на отработените газове е висока, така че условията за правилна работаламбда сонда се наблюдават. ECU вече започва да използва показанията на сензора за кислород, което позволява да се установи стехиометричният състав на сместа. С този състав се осигурява най-голямата мощност на електроцентралата;
• Движение с плавна промяна на оборотите на двигателя. За постигане икономична консумациягориво при максимална мощност, необходима е смес със стехиометричен състав, следователно в този режим ECU регулира подаването на бензин въз основа на показанията на ламбда сондата;
• Рязко увеличение на скоростта. За да може инжекционният двигател да реагира нормално на такова действие, е необходима леко обогатена смес. За да гарантира това, ECU използва картографски данни, а не показания от ламбда сондата;
• Моторно спиране. Тъй като този режим не изисква мощност от двигателя, достатъчно е сместа просто да не позволява на електроцентралата да спре, а за това е подходяща и бедна смес. За да се покаже, показанията на ламбда сондата не са необходими, така че ECU не ги използва.

Както можете да видите, въпреки че ламбда сондата е много важна за работата на системата, информацията от нея не винаги се използва.

И накрая, отбелязваме, че въпреки че инжекторът е структурно сложна система и включва много елементи, чиято повреда незабавно засяга функционирането на електроцентралата, тя осигурява по-рационално потребление на бензин и също така повишава екологичността на автомобила. Следователно все още няма алтернатива на тази енергийна система.

Автопраз

Инжекционен двигател - какво знаем за него? Това е, което е оборудвано с всеки модерен автомобил. Реализирането на ресурса на такъв двигател с вътрешно горене (ICE) е предназначено за икономичен разход на гориво и минимизиране на емисиите му в околната среда. Нека изпълним малка екскурзияза изучаване на единицата.

Върху какво действа?

Те работят на тактове; всеки цикъл осигурява операцията:

1. Пълнене на цилиндри с гориво.
2. Компресирането му с бутало за изгаряне.
3. Работният ход е производството на механична енергия чрез детонация на запалимо вещество.
4. Изхвърляне на преработени суровини в атмосферата.

Най-популярни в автомобилната индустрия са 4-колесните с бензинова тяга.Използвайки техния пример, ще проучим принципа на работа на инжекционен двигател.

По време на първия ход буталото се движи максимално надолу - през клапана се подава бензин, смесен с въздух. След това буталото се издига докрай, затваряйки клапана и компресирайки сместа. След това свещта прекъсва искрата - започва детонацията на сгъстеното вещество.

Повишаването на температурата в камерата и образуването на газове движат буталото напред, а коляновият вал, поради инерцията, го връща в горна позиция. При високи обороти налягането се повишава още повече и изпускателният клапан се отваря. Продуктите от преработката на бензин се втурват към него.

За по-ефективно функциониране се използва набор от сензори, които определят натоварването на механизмите и изчисляват порциите на компонентите на детониращата смес, за да осигурят движение с цикъл, равен на удара.

Техният софтуер е проектиран по такъв начин, че всеки работи паралелно с режимите на двигателя, следи промените в циклите и се адаптира към тях. Тази функционалност ви позволява да регулирате разхода на гориво според индивидуалния си стил на шофиране и да увеличите ефективността.

Какви са характеристиките на устройството?

Изучаването на дизайна ще ви позволи да разберете по-подробно как работи инжекционният двигател. Компоненти, характерни за този тип:

• Блокирайте електронно управление(ECU);
• Регулатор на налягането;
• инжектори;
• Бензинова помпа;
• Сензори

Взаимодействие на горните: сензорите получават данни за състоянието на механиката или процесите, обработват се от процесора и предават команди за управление. На инжекторите се дава ограничен заряд, който ги отваря. Резултатът е, че сместа от отделението за гориво влиза в отделението на всмукателния колектор.

За да направим диаграмата на този процес по-разбираема, ще извършим кратка екскурзиявърху дизайна на някои от компонентите, които изграждат инжектора на двигателя.

ECU

Основната му функция е да подава непрекъснато команди към компонентите на автомобила въз основа на обработената информация. Тя включва:

• фактори на околната среда (температура, влажност и др.);
• степента на натоварване на механиката (при изкачване на хълм, движение по него лош пъти т.н.);
• режим на двигателя (празен ход/високи обороти, като се вземе предвид натоварването при превключване към задвижване на четирите колелаи т.н.).

Ако има несъответствия с оригиналната програма, компютърът задава корекции на изпълнителните елементи. Устройството има възможност за диагностика. Водачът се уведомява за повреда на който и да е изпълнителен механизъм или за неправилното му функциониране чрез индикацията CheckEngine на таблото за управление. Информацията за грешките се събира в отдела за памет, което в случай на сериозни повреди помага за бързото им откриване и отстраняване.

Видове устройства с вградена памет:

• Еднократна програмируема памет само за четене (PROM) - съдържа основата програмен код(„мозък“ на автомобила). Неговият чип се намира на панелната платка; ако не успее, лесно може да бъде заменен с нов. В случай на повреда, вградените кодове остават съхранени в него.
• Паметта с произволен достъп (RAM) е временен резервоар, използван за обработка на задачи за текущата сесия. Устройството е запоено към платката; При спиране на захранването от батерията цялата информация от нея се изтрива.
• Електрически програмируем (EPROM) - съдържа временни данни и кодиране против кражба. За захранване използва вградена батерия, която се зарежда по време на движение. Чрез него се сравняват вградените кодове за електронно заключване и същите параметри на имобилайзера. Ако те не съвпадат, стартирането на инжекционния двигател е невъзможно.

Инжектори

Чрез тях порции от горивната маса се изпускат в колектора и цилиндровите отделения, а отварянето/затварянето на клапана се повтаря многократно в рамките на секунда.

Въз основа на метода на хардуерно управление и броя на използваните части, те се разделят на категории:

1. Еднократно впръскване на дросел (TBI) - подаването на суровини за детонация се извършва в една част. Доставената струя не е синхронизирана с активирането на всмукателния клапан. Контролните сигнали за съобщението на инжектора се генерират от вътрешния колекторен чип. Принципът е често срещан при стари двигатели от 90-те години.
2. Multiport Injection (MFI) - използва се във всички съвременни автомобили с бордови компютър. Прехвърлянето на гориво става като пълен комплект: една дюза - един цилиндър. Инжекторният блок е монтиран отгоре на колектора и целият процес се синхронизира с централния контролен блок, в съответствие с това как работи системата за запалване на инжекционния двигател. При сравняване на обобщените характеристики на предшествениците ефективността се повишава до 10%.

MFI елементите за струйно захранване са: електрохидравлични, електромагнитни, пиезоелектрически. Използват се за инжекционно разпределение:

• Едновременно (синхронно пълнене на всички цилиндри);
• Двойка паралелна - едната двойка бутала заема долната позиция, другата - горната. Зареждането с гориво и отстраняването на продуктите от горенето се извършват по същия начин;
• Двустепенна (фаза) - прехвърлянето на гориво към горивните камери се извършва в две операции.
• Директно - използва се в конструкции на двигатели, които включват изгаряне на състав, който е изключително обеднен на кислород.

Важен факт: технологията TBI практически не е широко разпространена днес, тъй като е по-малко икономична и ненадеждна!

Катализатор

Това устройство ви позволява да намалите съдържанието на вещества като въглероден окис и азот в отработените газове, като ги преобразувате във въглеводороди. Той не се управлява от ECU, а взаимодейства с обработващия център чрез сензор, който определя процента на кислород в натрупванията на отработените газове. Ако има излишък от гориво, контролерът получава информация от сензора и я коригира.

Конверторът съдържа керамични елементи с вградени катализатори:

• окислителни (платина и паладий);
• възстановяващ родий;
• селективен;
• кумулативен.

Забележка: оловният бензин е вреден за работата на неутрализаторите и веществата за зареждане с високо съдържаниесярата ще направи катализиращите елементи за съхранение неизползваеми!

Сензори

Координираната работа на всички механизми на инжекционните двигатели се осигурява от показанията на мини-устройства, прикрепени към изпълнителите на агрегата. Всяко устройство измерва параметрите на контролираната зона и ги предава на компютъра.

Вградени сензори ®:

1. MAF (R масов въздушен поток) - монтиран на входа въздушен филтър. Работи на принципа на сравняване на показанията. Токът протича през 2 платинени нишки. Промени в съпротивлението (зависи от температурата). В този случай една нишка се издухва свободно, втората е херметически затворена. Поради разликата, която се появява, ECU прави изчисление.
2. DBP (R абсолютно наляганеи температура в двигателя) - комбиниран или поставен отделно от предишния. Състои се от 2 камери: едната е запечатана (вакуум вътре), втората се подава директно към входящата камера на колектора. Между камерите минава диафрагма, фиксирани са пиезоелементи, които създават напрежение при движение.
3. DPKV (R позиция на коляновия вал) - монтиран под формата на магнитен гребен върху шайбата на коляновия вал. Снабден е с 58 зъба и 2 междини, равни на стъпката на зъбите. Зъбите се движат в медната намотка, която при взаимодействие с магнетизираната сърцевина образува индукционно напрежение - зависи от скоростта на ролката.
4. DF (R фази) - съдържа диск с бобина и слот. Слотът е обърнат към устройството - изходно напрежениее равно на нула. В същото време се достига горната мъртва точка на компресията в първия цилиндър. Благодарение на това централното устройство произвежда напрежение правилен цилиндърза запалване, управлява ходовете.
5. DD (R детонация) - цилиндровият блок е оборудван с него. В момента на детонация през него преминава вибрация. Предаването на информация се основава на генерирането на напрежение на свободен ток - то се увеличава с по-голяма вибрация.
6. TPS (R позиция на газта) - когато референтно напрежениепри 5 V се увеличава или намалява поради промяна в ъгъла на завъртане на амортисьора.
7. DTOZH (R температура на охлаждащата течност).
8. Сензор за кислород - за различни конструкции се изпълнява поотделно или по двойки. Прави измервания на свободния кислород в отработените продукти. Неговата функция позволява на ECU да определи дали горивната смес е богата или бедна.

Инжектор значително по-добър от карбуратор. За да видите това, нека да разгледаме сравнение на подобни моторни конструкциив таблицата: