Системи упорскування палива бензинових двигунів. Системи упорскування палива сучасних двигунів внутрішнього згоряння: бензинові та дизельні системи

Головний недолік транспортних засобів, укомплектованих бензиновими двигунами з карбюратором, — паливо в них згоряє не повністю. Так як за експлуатаційними характеристиками паливоподачі визначається екологічність, потужність, економічність машини, виникає необхідність у пристроях, що регулюють цей процес, орієнтуючись на режим функціонування.

Такі вузли називаються інжекторними системами. В інжекторних двигунах паливо подається заздалегідь певний час у заданій дозуванні. Розроблено системи для упорскування палива різної конструкції для бензинових та дизельних моторів.

Класифікація та влаштування систем упорскування

Відмінності інжекторних механізмів визначаються способом, застосовуваним виготовлення суміші бензину з повітрям.

Класифікація в основному проводиться за типом упорскування:

• центральним упорскуванням;
• розподільчим;
• безпосереднім;
• комбінованим.

Центральний упорскування (моновприскування)

Ця система замінює карбюратор, працює на одній форсунці. Моновприск майже не використовується через невідповідність вимогам екологічних стандартів, що зустрічається на дуже старих машинах. Але ці механізми прості та надійні завдяки розташуванню форсунки на місці з гарним повітрообміном, у пускному колекторі.

Елементи моносистеми:

• регулятор тиску - запобігає утворенню повітряних пробок, забезпечує постійний тиск 0,1 МПа;
• форсунка - забезпечує подачу бензину в колектор;
• дросельна заслінка (механічна, електрична) – регулює подачу повітря;
• блок управління (пам'ять, мікропроцесор) містить інформацію, необхідну для інжекції;
• датчики температури, стан коленвала, дросельної заслінки.

Цей тип більш сучасний та екологічний. Хоча відмінною особливістю є лише те, що в цій системі вже на кожен циліндр припадає своя форсунка. Тільки монтується вона теж у впускному колекторі, тільки кожна у своєму окремому патрубку. Електронні системи контролюють дозування палива. Найпрогресивніші форсунки в цьому плані належать компанії Bosch.

Безпосереднє упорскування

Бензин одночасно з повітрям подається прямо до камер згоряння. Перевага системи з безпосереднім упорскуванням - точний розрахунок складових для паливосуміші. Відсоток екологічно небезпечних викидів знижується завдяки майже стовідсотковому згорянню паливосуміші.

Пристрій механізму з безпосередньою інжекцією:

• насос, що подає бензин;
• пристрій, що регулює тиск;
• рампа, обладнана запобіжним клапаном;
• датчик, що відображає параметри тиску;
• форсунки.

Недоліки:

• високі вимоги до якісного складу палива;
• складна для виробників конструкція;
• необхідність тиску від 5 МПа.

Натомість інжекторні системи цього найсучасніші, перспективні.

Комбінований упорскування

Щоб зменшити кількість викидів і виконати вимоги Євро-6, у Volkswagen була розроблена комбінована система інжекції, що об'єднала розподільну з безпосередньою. Системи блоком управління активуються по черзі, орієнтуючись режим роботи. Ця система харчування найперспективніша з погляду екологічної безпеки.

Комбінований пристрій складається з:

• насоса, що подає паливо;
• деталей безпосереднього механізму (форсунок, встановлених у камери згоряння, рампи, що підтримує тиск 20 МПа);
• елементів розподільчої системи (форсунок, встановлених у канали колектора, рампи низького тиску).

Принцип роботи

Агрегати інжекторного двигуна з єдиною форсункою функціонують за схемою:

1. запускається двигун;
2. датчики зчитують та передають інформацію на блок управління;
3. реальні дані порівнюються з еталонними, розраховується момент відкриття форсунки;
4. передається сигнал електромагнітної котушки;
5. у колектор подається бензин для змішування з повітрям;
6. у циліндри подається паливна суміш.

Функціонування вузла з розподіленим упорскуванням:

1. двигуну подається повітря;
2. датчики визначають об'єм, температуру, показники колінвала, положення заслінки;
3. обсяг палива для поданого повітря розраховує блок керування;
4. форсункам подається сигнал;
5. вони відкриваються у запрограмований час.
6. Змішування бензину з повітрям відбувається в колекторі, суміш подається в циліндри.

Навчальне відео принципу роботи розподіленого упорскування

Принцип роботи безпосередньої інжекції залежить від способу змішування бензину з повітрям:

1. пошарово;
2. стехіометрично;
3. гомогенно.

Пошаровезмішування використовується на середніх оборотах, швидкість подачі повітря висока, бензин подається в циліндр через форсунку, спалахує після змішування з повітрям.

При змішуванні стехіометричноготипу, процес запускається у момент натискання газу. Відкривається дросельна заслінка, бензин і повітря подаються одночасно, згоряють повністю.

При змішуванні гомогенноготипу спочатку створюється рух повітря в циліндрах, потім впорскується бензин.

Відео-пояснення за принципом роботи інжектора з безпосереднім упорскуванням

Робота комбінованої системи повністю залежить від навантаження на двигун:

1. безпосередня інжекція запускається під час запуску, прогріву, максимального навантаження, кількість упорскування залежить від режиму;
2. Розподілена інжекція запускається під час руху на середній швидкості з частими зупинками.

При розподіленій інжекції періодично відкриваються безпосередньо форсунки. Це запобігає їх засміченню.

Системами упорскування комплектуються не тільки бензинові, а й дизельні двигуни. Перші можна назвати іскровими двигунами, оскільки суміш бензину та повітря спалахує від іскри.

Основні несправності

Найчастіше збої інжекції виявляються кількома несправностями:

• не заводиться двигун (несправно головне реле, не працює насос, на форсунках немає напруги);
• нестійко працює холодний двигун (несправний температурний датчик);
• мотор погано працює на переходах (несправний насос чи форсунка);
• мотор глухне (вийшла з ладу паливна система, розгерметизувався впуск повітря).

Гідності й недоліки

Тут, як і в будь-якій системі є свої переваги та недоліки.

Плюси інжекторів (якщо порівнювати з карбюратором):

1. зниження споживання палива у 2 рази;
2. збільшення потужності;
3. спрощений (автоматизований) запуск;
4. легке керування;
5. зниження викиду токсинів у кілька разів;
6. самоналаштування, що спрощує техобслуговування;
7. ремонт зводиться до заміни деталей;
8. зниження висоти капота за рахунок розміщення елементів інжекції з боків двигуна;
9. незалежність від тиску атмосфери, положення авто (робота карбюраторів порушується при кренах).

Мінуси інжекторних систем:

1. порівняно висока вартість виробництва;
2. високі вимоги щодо якості бензину;
3. необхідність у спеціальному обладнанні для діагностики;
4. залежність від електроенергії;
5. підвищення ймовірності пожежі під час ДТП через подачу бензину під тиском.

Останній недолік частково компенсується установкою контролера, що відключає подачу під час удару.

Декілька різновидів систем упорскування дозволило укомплектувати ними більшість легкових автомобілів, випущених пізніше вісімдесятих. Управління механічне чи електронне, паливо може подаватися безперервно чи імпульсами.

Незалежно від будови та принципу роботи системи упорскування палива, вона довше прослужить без ремонту, якщо відмовитись від маніпуляцій з харчуванням, не відключати без необхідності масу, не здійснювати запуск за допомогою буксирування. Інжекторні системи не переносять вологу, якщо вода проникає в них узимку, велика ймовірність виходу з ладу форсунок. Паливо має бути чистим, особливу увагу слід приділити стану фільтра, встановленого перед насосом. За наявності у паливі домішок насос і система управління дуже швидко виходять з ладу.

Система упорскування палива застосовується для дозованої подачі палива в двигун внутрішнього згоряння в певний момент часу. Від показників цієї системи залежить потужність, економічність і . Системи упорскування можуть мати різну конструкцію та варіанти виконання, що характеризує їх ефективність та сферу застосування.

Коротка історія появи

Інжекторна система подачі палива почала активно впроваджуватися в 70-х роках, з'явившись реакцією на зростання викидів забруднюючих речовин в атмосферу. Вона була запозичена в авіабудуванні і була екологічно безпечнішою альтернативою карбюраторному двигуну. Останній був оснащений механічною системою подачі палива, коли паливо надходило в камеру згоряння за рахунок різниці тисків.

Перша система упорскування була практично повністю механічною та відрізнялася малою ефективністю. Причиною цього був недостатній рівень технічного прогресу, який міг повністю розкрити її потенціал. Ситуація змінилася наприкінці 90-х з розвитком електронних систем управління роботою двигуна. Електронний блок управління став контролювати кількість палива, що впорскується, в циліндри і відсоткове співвідношення компонентів паливоповітряної суміші.

Види систем упорскування бензинових двигунів

Існує кілька основних видів систем упорскування палива, які відрізняються способом утворення паливоповітряної суміші.

Моновприск, або центральний упорскування

Схема роботи системи моноуприскування

Схема з центральним упорскуванням передбачає наявність однієї , яка розташована у впускному колекторі. Такі системи упорскування можна знайти лише на старих легкових автомобілях. Вона складається з наступних елементів:

• Регулятор тиску - забезпечує постійну величину робочого тиску 0,1 МПа і запобігає появі повітряних пробок.
• Форсунка упорскування - здійснює імпульсну подачу бензину у впускний колектор двигуна.
• — виконує регулювання об'єму повітря, що подається. Може мати механічний чи електричний привід.
• Блок управління - складається з мікропроцесора та блоку пам'яті, який містить еталонні дані характеристики упорскування палива.
• Датчики положення колінчастого валу двигуна, положення дросельної заслінки, температури тощо.

Системи упорскування бензину з однією форсункою працюють за такою схемою:

• Двигун запущено.
• Датчики зчитують і передають інформацію про стан системи блок управління.
• Отримані дані порівнюються з еталонною характеристикою, і на основі цієї інформації блок управління розраховує момент і тривалість відкриття форсунки.
• На електромагнітну котушку направляється сигнал про відкриття форсунки, що призводить до подачі палива у впускний колектор, де змішується з повітрям.
• Суміш палива та повітря подається в циліндри.

Розподілене упорскування (MPI)

Система з розподіленим упорскуванням складається з аналогічних елементів, але в такій конструкції передбачені окремі форсунки для кожного циліндра, які можуть відкриватися одночасно попарно або по одній. Змішування повітря та бензину відбувається також у впускному колекторі, але, на відміну від моноуприскування, подача палива здійснюється тільки у впускні тракти відповідних циліндрів.

Схема роботи системи з розподіленим упорскуванням

Управління здійснюється електронікою (KE-Jetronic, L-Jetronic). Це універсальні системи упорскування палива Bosch, що набули широкого поширення.

Принцип дії розподіленого упорскування:

• У двигун подається повітря.
• За допомогою низки датчиків визначається обсяг повітря, його температура, швидкість обертання колінчастого валу, а також параметри положення дросельної заслінки.
• На основі отриманих даних електронний блок управління визначає обсяг палива, оптимальний для кількості повітря, що надійшла.
• Подається сигнал і відповідні форсунки відкриваються на необхідний проміжок часу.

Безпосереднє упорскування палива (GDI)

Система передбачає подачу бензину окремими форсунками безпосередньо до камер згоряння кожного циліндра під високим тиском, куди одночасно подається повітря. Ця система упорскування забезпечує найбільш точну концентрацію паливоповітряної суміші, незалежно від режиму роботи двигуна. При цьому суміш згоряє практично повністю, завдяки чому зменшується об'єм шкідливих викидів в атмосферу.

Схема роботи системи безпосереднього упорскування

Така система упорскування має складну конструкцію та сприйнятлива до якості палива, що робить її дорогою у виробництві та експлуатації. Оскільки форсунки працюють у агресивніших умовах, для коректної роботи такої системи необхідне забезпечення високого тиску палива, яке має бути не менше 5 МПа.

Конструктивно система безпосереднього впорскування включає:

• Паливний насос високого тиску
• Регулятор тиску палива.
• Паливна рампа.
• Запобіжний клапан (встановлений на паливній рампі для захисту елементів системи від підвищення тиску більшого за допустимий рівень).
• Датчик високого тиску
• Форсунки.

Електронна система упорскування такого типу від компанії Bosch отримала назву MED-Motronic. Принцип її дії залежить від виду сумішоутворення:

• Пошарове - реалізується на малих та середніх оборотах двигуна. Повітря подається до камери згоряння на великій швидкості. Паливо впорскується в напрямку і, змішуючись на цьому шляху з повітрям, займається.
• Стехіометричне. При натисканні на педаль газу відбувається відкриття дросельної заслінки і здійснюється упорскування палива одночасно з подачею повітря, після чого суміш спалахує і повністю згоряє.
• Гомогенне. У циліндрах провокується інтенсивний рух повітря, при цьому на такті впуску відбувається упорскування бензину.

У бензиновому двигуні - найбільш перспективний напрямок в еволюції систем упорскування. Вперше він був реалізований у 1996 році на легкових автомобілях Mitsubishi Galant, і сьогодні його встановлюють на свої автомобілі більшість найбільших автовиробників.

На читання 5 хв.

У цій статті ви знайдете всю головну інформацію про таку частину дорожнього транспортного засобу, як система упорскування палива. Починайте читати вже зараз!

У поданій нами статті ви легко зможете знайти відповіді на такі досить поширені запитання:

• Що являє собою і як працює система упорскування?
• Основні типи схем упорскування;
• Яким буває впорскування палива, і який вплив він робить на характеристики двигуна?

Що являє собою і як працює система упорскування палива?

Сучасні автомобілі оснащені різноманітними системами подачі бензину. Система упорскування пального або як її ще називають інжекторною, забезпечує подачу бензинової суміші. На сучасних двигунах система упорскування повністю витіснила карбюраторну схему живлення. Незважаючи на це, серед автомобілістів і досі немає єдиної думки про те, яка з них краща, тому що кожна з них має свої переваги та недоліки. Перш ніж розбиратися з принципом роботи та типами систем упорскування палива, необхідно розібратися з її елементами. Отже, система упорскування пального складається з таких основних елементів:

• Дросельна заслінка;
• Ресівер;
• Чотири форсунки;
• Канал.

Тепер розглянемо принцип роботи системи подачі палива у двигун. Подача повітря регулюється за допомогою дросельної заслінки, і перш ніж розділитися на чотири потоки, накопичується в ресивері. Ресивер необхідний правильного розрахунку масових витрат повітря, оскільки проводиться вимірювання загальних масових витрат чи тиску в ресивері. Ресивер повинен бути достатнього розміру для того, щоб унеможливити виникнення повітряного голодування циліндрів під час великого споживання повітря, а також згладжування пульсації на пуску. Чотири форсунки розташовуються в каналі у безпосередній близькості від впускних клапанів.

Система упорскування палива застосовується як на бензинових, так і на дизельних двигунах. До того ж, конструкція та принцип роботи подачі бензину дизельних та бензинових двигунів мають значні відмінності. На бензинових двигунах за допомогою подачі палива утворюється однорідна паливоповітряна суміш, що примусово спалахує від іскор. На дизельних двигунах подача паливної суміші проходить під високим тиском, доза паливної суміші поєднується з гарячим повітрям і практично відразу запалюється. Тиск визначає розмір порції паливної суміші, що впорскується, а значить, і потужність двигуна. Тому потужність двигуна прямо пропорційно залежить від тиску. Тобто чим більше тиску подачі палива, чим більшою буде потужність двигуна. Схема паливної суміші є складовою транспортного засобу. Головним робочим органом абсолютно кожної схеми впорскування є форсунка.

Система впорскування палива на бензинових двигунах

Залежно від методу утворення паливоповітряної суміші розрізняють такі системи центрального впорскування, безпосереднього та розподіленого типу. Система розподіленого та центрального впорскування є схемою попереднього впорскування. Тобто впорскування в них проходить, не доходячи до камери згоряння, яка знаходиться у впускному колекторі.

Центральне впорскування (або моновпорскування) проходить за допомогою однієї-єдиної форсунки, яка встановлюється у впускному колекторі. Сьогодні система такого типу не виробляється, але ще зустрічається на легкових машинах. Такий тип досить простий та надійний, але має підвищені витрати пального та низькі екологічні показники.

Розподільче впорскування пального - це подача паливної суміші у впускний колектор через окрему для кожного циліндра паливну форсунку. Утворюється паливоповітряна суміш у впускному колекторі. Вона є найпоширенішою схемою впорскування паливної суміші на бензинових двигунах. Першою та основною перевагою розподіленого типу є економічність. До того ж, через повніше згоряння палива за одні цикл машини з таким типом впорскування приносять менше шкоди навколишньому середовищу шкідливими викидами. При точному дозуванні паливної суміші ризик виникнення непередбачених збоїв у функціонуванні екстремальних режимах зводиться практично до нуля. Недолік цього типу системи впорскування полягає в досить складній конструкції, що повністю залежить від електроніки. Через велику кількість компонентів ремонт та діагностика цього типу можлива виключно в умовах автомобільного сервісного центру.

Один із найперспективніших типів подачі пального є безпосередня система упорскування палива. Подача суміші відбувається безпосередньо в камеру згоряння всіх циліндрів. Схема подачі дає можливість створювати оптимальний склад паливно-повітряної суміші під час функціонування всіх режимів роботи двигуна, збільшити рівень стиснення, економічність палива, збільшення потужності, а також зниження шкідливих викидів. Недолік цього впорскування полягає в складній конструкції, а також високих експлуатаційних вимог. Для того, щоб знизити рівень викиду твердих частинок в атмосферу разом з відпрацьованими газами використовується комбіноване впорскування, яке поєднує схему безпосередньою і розподіленою подачею бензину на єдиному двигуні внутрішнього згоряння.

Упорскування палива в двигун може мати електронне або механічне керування. Найкращим вважається електронне керування, яке забезпечує значну економію паливної суміші, а також скорочення шкідливих викидів. Впорскування паливної суміші у схемі може проходити імпульсно чи безперервно. Найперспективнішим і економічним вважається імпульсне упорскування паливної суміші, яке використовує всі сучасні типи. У двигуні ця схема зазвичай поєднується із запаленням і утворює об'єднану схему подачі горючої суміші та запалювання. Узгодження функціонування схем подачі палива забезпечується завдяки схемі керування двигуном.

Сподіваємося, що ця стаття допомогла вам знайти вирішення проблем і ви знайшли відповіді на всі питання, які стосуються цієї теми. Дотримуйтесь правил дорожнього руху та будьте пильні під час поїздок!

Система безпосереднього впорскування палива в бензинових двигунах на сьогоднішній день є найбільш досконалим і сучасним рішенням. Головною особливістю безпосереднього упорскування можна вважати те, що пальне подається в циліндри безпосередньо.

З цієї причини цю систему також часто називають прямим упорскуванням палива. У цій статті ми розглянемо, як працює двигун із безпосереднім упорскуванням палива, а також які переваги та недоліки має така схема.

Читайте у цій статті

Пряме впорскування палива: пристрій системи безпосереднього впорскування

Як вже було сказано вище, пальне в таких подається безпосередньо в камеру згоряння двигуна. Це означає, що форсунки розпилюють бензин не в , після чого паливно-повітряна суміш надходить через циліндр, а впорскують паливо в камеру згоряння безпосередньо.

Першими бензиновими двигунами з безпосереднім упорскуванням стали. Надалі схема набула широкого поширення, внаслідок чого сьогодні з такою системою подачі палива можна зустріти в лінійці багатьох відомих автовиробників.

Наприклад, концерн VAG представив ряд моделей Audi та Volkswagen з атмосферними та турбованими, які отримали безпосереднє упорскування палива. Також двигуни з прямим упорскуванням виробляє компанія BMW, Ford, GM, Mercedes та багато інших.

Таке широке поширення безпосереднє упорскування палива набуло завдяки високій економічності системи (близько 10-15% порівняно з розподіленим упорскуванням), а також більш повноцінному згорянню робочої суміші в циліндрах і зниженню рівня токсичності відпрацьованих газів.

Система безпосереднього упорскування: конструктивні особливості

Отже, давайте як приклад візьмемо двигун FSI з його так званим «пошаровим» уприскуванням. Система включає такі елементи:

• контур високого тиску;
• бензиновий;
• регулятор тиску;
• паливну рампу;
• датчик високого тиску;
• інжекторні форсунки;

Почнемо із паливного насоса. Зазначений насос створює високий тиск, під яким паливо подається до паливної рампи, а також на форсунки. Насос має плунжери (плунжерів може бути як кілька, так і один у насосах роторного типу) і приводиться в дію від розподільного валу впускних клапанів.

РДТ (регулятор тиску палива) інтегрований в насос і відповідає за дозовану подачу палива, що відповідає упорскування форсунки. Паливна рейка (паливна рампа) потрібна для того, щоб розподілити пальне на форсунки. Також наявність даного елемента дозволяє уникнути стрибків тиску (пульсації) пального у контурі.

До речі, у схемі використовується спеціальний клапан-запобіжник, який стоїть у рейці. Зазначений клапан потрібен для того, щоб уникнути надто високого тиску палива і тим самим захистити окремі елементи системи. Зростання тиску може виникати через те, що пальне має властивість розширюватися при нагріванні.

Датчик високого тиску є пристроєм, що вимірює тиск у паливній рейці. Сигнали від датчика передаються на , який, у свою чергу, здатний змінювати тиск у паливній рейці.

Що стосується інжекторної форсунки елемент забезпечує своєчасну подачу і розпил палива в камері згоряння, щоб створити необхідну паливно-повітряну суміш. Зазначимо, що описані процеси протікають під керуванням. Система має групу різних датчиків, електронний блок керування, а також виконавчі пристрої.

Якщо ж говорити про систему прямого упорскування, разом із датчиком високого тиску палива для її роботи задіяні: , ДПРВ, датчик температури повітря у впускному колекторі, датчик температури ОЖ і т.д.

Завдяки роботі цих датчиків на ЕБУ надходить потрібна інформація, після чого блок надсилає сигнали на виконавчі пристрої. Це дозволяє досягти злагодженої та точної роботи електромагнітних клапанів, форсунок, запобіжного клапана та ряду інших елементів.

Як працює система безпосереднього упорскування палива

Головним плюсом безпосереднього впорскування є можливість досягти різних типів сумішоутворення. Іншими словами, така система живлення здатна гнучко змінювати склад робочої паливно-повітряної суміші з урахуванням режиму роботи двигуна, його температури, навантаження на ДВЗ і т.д.

Слід виділити пошарове сумішоутворення, стехіометричне, а також гомогенне. Саме таке сумішоутворення дозволяє зрештою максимально ефективно витрачати паливо. Суміш завжди виходить якісною незалежно від режиму роботи ДВЗ, бензин згоряє повноцінно, двигун стає потужнішим, при цьому одночасно знижується токсичність вихлопу.

• Пошарове сумішоутворення задіюється тоді, коли навантаження на двигун низькі або середні, а оберти колінвала невеликі. Якщо просто, в таких режимах суміш дещо збіднюється з метою економії. Стехіометричне сумішоутворення передбачає приготування такої суміші, яка легко спалахує, при цьому не є занадто збагаченою.
• Гомогенне сумішоутворення дозволяє отримати так звану «потужну» суміш, яка потрібна при великих навантаженнях на двигун. На збідненій гомогенній суміші з метою додаткової економії силовий агрегат працює на перехідних режимах.
• Коли задіяно режим пошарового сумішоутворення, дросельна заслінка широко відкрита, при цьому впускні заслінки знаходяться в закритому стані. У камеру згоряння повітря подається із високою швидкістю, виникають завихрення повітряних потоків. Пальне впорскується ближче до кінця такту стиснення, упорскування виробляється в область розташування свічки запалювання.

За короткий час до того, як на свічці з'явиться іскра, утворюється паливно-повітряна суміш, де коефіцієнт надлишкового повітря становить 1.5-3. Далі суміш спалахує від іскри, при цьому навколо зони займання зберігається досить кількість повітря. Вказане повітря виконує функцію температурного «ізолятора».

Якщо ж розглядати гомогенне стехіометричне сумішоутворення, такий процес відбувається тоді, коли впускні заслінки відкриті, при цьому дросельна заслінка також відкрита на той чи інший кут (залежить від ступеня натискання на педаль акселератора).

В цьому випадку пальне впорскується ще на такті впуску, внаслідок чого вдається одержати однорідну суміш. Надлишок повітря має коефіцієнт, близький до одиниці. Така суміш легко спалахує і повноцінно згоряє по всьому об'єму камери згоряння.

Збіднена гомогенна суміш створюється тоді, коли дросельна заслінка повністю відкрита, а впускні заслінки закриті. У цьому випадку повітря активно рухається в циліндрі, а впорскування пального посідає такт впуску. ЕСУД підтримує надлишок повітря на позначці 1.5.

Додатково до чистого повітря можуть бути додані гази, що відпрацювали. Це відбувається завдяки роботі. В результаті вихлоп повторно «догоряє» у циліндрах без шкоди для двигуна. У цьому знижується рівень викиду шкідливих речовин, у атмосферу.

Що в результаті

Як видно, пряме упорскування дозволяє домогтися не тільки економії палива, але і хорошої віддачі від двигуна як в режимах низьких і середніх, так і високих навантажень. Іншими словами, наявність безпосереднього впорскування означає, що оптимальний склад суміші буде підтримуватись на всіх режимах роботи ДВС.

Що стосується недоліків, до мінусів прямого впорскування можна віднести хіба що підвищену складність під час ремонту та ціну запчастин, а також високу чутливість системи до якості пального та стану фільтрів палива та повітря.

Читайте також

Пристрій та схема роботи інжектора. Плюси та мінуси інжектора в порівнянні з карбюратором. Частими є несправності інжекторних систем живлення. Корисні поради.

Тюнінг паливної системи атмосферного та турбо двигуна. Продуктивність та енергоспоживання бензонасосу, вибір паливних форсунок, регулятори тиску.

Однією з найважливіших робочих систем практично будь-якого автомобіля є система впорскування палива, адже саме завдяки їй визначається обсяг палива необхідний двигуну в конкретний момент часу. Сьогодні ми розглянемо принцип дії даної системи на прикладі деяких її видів, а також ознайомимося з існуючими датчиками та виконавчими механізмами.

1. Особливості роботи системи упорскування палива

На двигунах, що випускаються сьогодні, вже давно не застосовується карбюраторна система, яка виявилася повністю витісненою більш новою і вдосконаленою системою впорскування палива. Упорскуванням палива прийнято називати систему дозованої подачі паливної рідини в циліндри двигуна транспортного засобу. Вона може встановлюватися як на бензинових, так і на дизельних двигунах, проте зрозуміло, що конструкція та принцип роботи будуть різні. При використанні на бензинових двигунах, при упорскуванні, з'являється однорідна паливоповітряна суміш, яка примусово запалюється під впливом іскри запалювання свічки.

Що стосується дизельного типу двигуна, то тут упорскування палива здійснюється під дуже високим тиском, при чому необхідна порція палива змішується з гарячим повітрям і практично відразу запалюється.Величина порції палива, що впорскується, а заодно і загальна потужність двигуна, визначається тиском упорскування. Отже, чим більший тиск, тим вищою стає потужність силового агрегату.

На сьогоднішній день існує досить вагома кількість видової різноманітності цієї системи, а до основних видів відносять: систему з безпосереднім упорскуванням, з моно упорскуванням, механічну та розподілену систему.

Принцип роботи системи прямого (безпосереднього) упорскування палива полягає в тому, що паливна рідина за допомогою форсунок подається прямо в циліндри двигуна (наприклад, як у дизельного мотора).Вперше така схема використовувалася у військовій авіації часів Другої Світової та на деяких автомобілях післявоєнного періоду (першим був Goliath GP700). Проте, система прямого упорскування того часу, не змогла завоювати належної популярності, причиною чого стали дорогі паливні насоси високого тиску і оригінальна головка блоку циліндрів.

У результаті інженерам так і не вдалося домогтися від системи робочої точності та надійності. Лише на початку 90-х років ХХ століття, через посилення екологічних норм, інтерес до безпосереднього упорскування знову почав зростати. Серед перших компаній, що запустили виробництво таких двигунів, були Mitsubishi, Mercedes-Benz, Peugeot-Citroen, Volkswagen, BMW.

Загалом, пряме упорскування можна було б назвати піком еволюції систем живлення, якби не одне але. .

Одноточковий упорскування (ще називають «моновприском» або «центральним уприскуванням») - являє собою систему, яка в 80-х роках ХХ століття почала застосовуватися як альтернатива карбюратору, тим більше що принципи їх роботи дуже схожі: потоки повітря змішуються з паливною рідиною в Впускний колектор, ось тільки на зміну складному і чутливому до налаштувань карбюратору, прийшла форсунка. Звичайно, на початковій стадії розвитку системи ніякої електроніки взагалі не було, а подачею бензину керували механічні пристрої. Однак, незважаючи на деякі недоліки, використання впорскування все одно забезпечувало двигуну куди більш високі показники потужності та значно більшу економіку палива.

А все завдяки тій форсунці, яка дозволила набагато точніше дозувати паливну рідину, розпорошуючи її на дрібні частинки. В результаті суміші з повітрям виходила однорідна суміш, а при зміні умов руху автомобіля і режиму роботи мотора практично миттєво змінювався і її склад. Щоправда, без мінусів також не обійшлося. Наприклад, оскільки, як правило, форсунка встановлювалася в корпус колишнього карбюратора, а громіздкі датчики ускладнювали «дихання двигуна», що надходить у циліндр потік повітря зустрічав серйозний опір. З теоретичного боку, такий недолік міг бути легко усунений, але з наявним поганим розподілом паливної суміші ніхто і нічого тоді зробити не зміг. Напевно, тому, і в наш час, одноточковий упорскування так рідко зустрічається.

Механічна система упорскування з'явилася ще наприкінці 30-х років ХХ століття, коли почала використовуватись у системах паливного живлення літаків.Вона була представлена ​​у вигляді системи упорскування бензину дизельного походження, використовуючи для цього паливні насоси високого тиску та закриті форсунки кожного окремого циліндра. Коли ж їх спробували встановити на автомобіль, виявилося, що вони не витримують конкуренцію карбюраторних механізмів, а виною тому суттєва складність і висока вартість конструкції.

Вперше, система упорскування низького тиску була встановлена ​​на автомобілі компанії MERSEDES в 1949 році і за експлуатаційними характеристиками відразу перевершила паливну систему карбюраторного типу.Цей факт дав поштовх подальшим розробкам ідеї упорскування бензину для автомобілів, обладнаних двигуном внутрішнього згоряння. З погляду цінової політики та надійності в експлуатації, найбільш вдалою у цьому плані, вийшла механічна система "K-Jetronic" компанії BOSCH. Її серійне виробництво було налагоджено ще в 1951 році і вона, практично відразу, набула широкого поширення майже на всіх марках європейських автомобільних виробників.

Багатоточковий (розподілений) варіант системи упорскування палива відрізняється від попередніх наявністю індивідуальної форсунки, яка встановлювалася у впускному патрубку кожного окремого циліндра. Її завдання – подавати паливо безпосередньо на впускний клапан, що означає приготування паливної суміші перед подачею в камеру згоряння. Природно, що в таких умовах вона матиме однорідний склад і приблизно однакову якість у кожному з циліндрів. Як результат значно підвищується потужність мотора, його паливна економічність, а також знижується рівень токсичності вихлопних газів.

На шляху розвитку системи розподіленого упорскування палива іноді зустрічалися певні складнощі, проте вона все одно продовжувала вдосконалюватися. На початковому етапі, вона також, як попередній варіант, керувалася механічним шляхом, проте, стрімкий розвиток електроніки, не тільки зробило її ефективнішою, а й дало шанс скоординувати дії з іншими компонентами конструкції двигуна. Ось і вийшло, що сучасний двигун здатний просигналізувати водієві про несправність, у разі потреби самостійно переключиться на аварійний робочий режим або заручившись підтримкою систем безпеки, виправити окремі помилки в управлінні. Але все це система виконує за допомогою певних датчиків, які покликані фіксувати найменші зміни в діяльності тієї чи іншої її частини. Розглянемо основні їх.

2. Датчики системи упорскування палива

Датчики системи упорскування палива призначені для фіксації та передачі інформації від виконавчих пристроїв до блоку управління роботою двигуна та назад. До них відносять такі пристрої:

Його чутливий елемент розміщений у потоці вихлопних (відпрацьованих) газів, а коли робоча температура досягає значення 360 градусів за Цельсієм, датчик починає виробляти власну ЕРС, яка прямо пропорційна кількості кисню у відпрацьованих газах. З практичної точки зору, коли петля зворотного зв'язку замкнута, сигнал датчика кисню являє собою напругу, що швидко змінюється, що знаходиться між 50 і 900 мілівольтами. Можливість зміни напруги викликана постійною зміною складу суміші поруч із точкою стехіометрії, а сам датчик не пристосований для генерації змінної напруги.

Залежно від подачі живлення виділяють два види датчиків: з імпульсним та постійним живленням нагрівального елемента. При імпульсному варіанті підігрів датчика кисню здійснює електронний блок управління. Якщо ж його не прогріти, то він матиме високий внутрішній опір, що не дозволить виробляти власну ЕРС, а значить блок управління «бачитиме» лише зазначену стабільну опорну напругу.У ході прогріву датчика відбувається зменшення його внутрішнього опору і починається процес генерації власної напруги, що відразу стає відомим ЕБУ. Для блоку управління це є сигналом готовності до застосування з метою регулювання складу суміші.

Використовується для отримання оцінки кількості повітря, що надходить у двигун машини. Він є частиною електронної системи управління роботою двигуна. Цей пристрій може застосовуватись разом з деякими іншими датчиками, такими як датчик температури повітря та датчик атмосферного тиску, які виконують коригування його показань.

До складу датчика витрати повітря входять дві платинові нитки, що нагріваються електрострумом. Одна нитка пропускає через себе повітря (охолоджуючись у такий спосіб), а друга є контрольним елементом. За допомогою першої платинової нитки, обчислюється кількість повітря, що потрапив у двигун.

Грунтуючись на інформації одержуваної від датчика витрати повітря, ЕБУ розраховує необхідний обсяг палива, необхідний підтримки стехіометричного співвідношення повітря і палива в заданих робочих режимах двигуна.Крім того, електронний блок використовує отриману інформацію визначення режимної точки мотора. На сьогоднішній день існує кілька різних видів датчиків, які відповідають за масову витрату повітря: наприклад, ультразвукові, флюгерні (механічні), термоанемометричні і т.д.

Датчик температури рідини, що охолоджує (ДТОЖ).Має вигляд термістора, тобто резистора, в якому електричний опір може змінюватися в залежності від температурних показників. Термістор розташовується всередині датчика та виражає негативний коефіцієнт опору температурних показників (з нагріванням сила опору зменшується).

Відповідно, при високій температурі рідини, що охолоджує, спостерігається низький опір датчика (приблизно 70 Ом при 130 градусах за Цельсієм), а при низькій - висока (приблизно 100800 Ом при -40 градусах за Цельсієм).Як і більшість інших датчиків, цей пристрій не гарантує точні результати, а значить говорити про залежність опору температурного датчика рідини, що охолоджує, від температурних показників можна тільки приблизно. Загалом, хоч описаний пристрій і практично не ламається, але іноді серйозно «помиляється».

. Монтується на дросельний патрубок і зв'язується з віссю заслінки. Він представлений у вигляді потенціометра, що має три кінці: на один подається плюсове харчування (5В), а інший поєднується з масою. Третій висновок (від повзунка) передає вихідний сигнал контролеру. Коли при натисканні педалі дросельна заслінка повертається, вихідна напруга датчика змінюється. Якщо дросельна заслінка перебуває у закритому стані, то, відповідно, вона нижче 0,7 В, а коли заслінка починає відкриватися – напруга зростає і в повністю відкритому положенні має бути більше 4 В. Стежаючи за вихідною напругою датчика, контролер, залежно від кута відкриття дросельної заслінки, здійснює корекцію подачі палива.

Враховуючи, що контролер сам визначає мінімальну напругу пристрою та приймає його за нульове значення, даний механізм не потребує регулювання. На думку деяких автолюбителів, датчик положення дроселя (якщо він вітчизняного виробництва) – це найненадійніший елемент системи, що вимагає періодичної заміни (часто вже через 20 кілометрів пробігу). Все б нічого, але й заміну зробити не так просто, особливо не маючи при собі якісного інструменту. Вся справа у кріпленні: нижній гвинт навряд чи вдасться відкрутити звичайною викруткою, а якщо й вийде, зробити це досить важко.

Крім того, при закручуванні на заводі, гвинти «саджають» на герметик, який так із «припечатує», що при відкручуванні часто зривається капелюшок. У такому разі, рекомендується повністю зняти весь дросельний вузол, а в гіршому випадку - доведеться його виколупувати насильно, але тільки якщо Ви повністю впевнені в його неробочому стані.

. Служить для передачі контролеру сигналу про частоту обертання та положення коленвала. Такий сигнал є серією повторюваних електроімпульсів напруги, які генеруються датчиком під час обертання колінчастого валу. Грунтуючись на отриманих даних, контролер може здійснювати управління форсунками та системою запалювання. Датчик положення колінвала встановлюється на кришці масляного насоса, на відстані одного міліметра (+0,4мм) від шківа колінчастого валу (має 58 зубців, розташованих по колу).

Щоб забезпечити можливість генерації «імпульсу синхронізації», два зуби шківа відсутні, тобто фактично їх 56. Коли обертається, зубці диска змінюють магнітне поле датчика, створюючи тим самим, імпульсну напругу. Виходячи з характеру імпульсного сигналу, що надходить від датчика, контролер може визначити положення та частоту обертання коленвала, що дозволяє розрахувати момент спрацьовування модуля запалювання та форсунок.

Датчик положення колінчастого валу є найголовнішим з усіх наведених тут і у разі появи несправності механізму двигун автомобіля працювати не буде. Датчик швидкості.Принцип діяльності цього пристрою ґрунтується на ефекті Холла. Суть його полягає в передачі контролеру імпульсів напруги, з частотою прямо пропорційної швидкості обертання провідних коліс транспортного засобу. Виходячи з приєднувальних роз'ємів колодки джгута, всі датчики швидкості можуть мати деякі відмінності. Так, наприклад, рознімання квадратної форми використовується в системах «Бош», а круглий – відповідає системам Січень4 і GM.

На основі вихідних сигналів датчика швидкості система управління може визначити пороги відключення подачі палива, а також встановити електронні швидкісні обмеження автомобіля (доступно в нових системах).

Датчик положення розподільчого валу(або як його ще називаю «датчик фаз») – це пристрій, призначений для визначення кута розподільчого валу та передачі відповідної інформації до електронного блоку управління транспортного засобу. Після цього, на основі отриманих даних, контролер може здійснити управління системою запалювання та подачею палива на кожен окремий циліндр, що, власне, він і робить.

Датчик детонаціїзастосовується з метою пошуку детонаційних ударів у двигуні внутрішнього згоряння. З конструктивної точки зору він є укладеною в корпусі п'єзокерамічною пластиною, що розташовується на блоці циліндрів. В наш час існує два види датчика детонації – резонансний і сучасніший широкосмуговий. У резонансних моделях, первинна фільтрація сигнального спектра, проводитися всередині самого пристрою безпосередньо залежить від його конструкції. Тому на різних типах двигуна використовуються різні моделі датчиків детонації, що відрізняються один від одного резонансною частотою. Широкосмуговий вид датчиків має рівну характеристику в діапазоні шумів детонації, а фільтрацію сигналу виконує електронний блок управління. На сьогоднішній день резонансні датчики детонації вже не встановлюються на серійних моделях автомобілів.

Датчик абсолютного тискуЗабезпечує відстеження змін в атмосферному тиску, що трапляються внаслідок зміни барометричного тиску та/або зміни показників висоти над рівнем моря. Барометричний тиск можна виміряти під час включення запалювання, перш ніж двигун почне прокручуватися. За допомогою електронного блоку управління є можливість «оновлення» даних про барометричний тиск при працюючому моторі, коли, на малій частоті обертання двигуна, дросельна заслінка практично повністю відкрита.

Також, використавши датчик абсолютного тиску, можна виміряти зміну тиску у впускній трубі. До змін тиску призводять зміни навантажень двигуна і частоти обертання коленвала. Датчик абсолютного тиску трансформує їх у вихідний сигнал, що має певну напругу. Коли дросель знаходиться в закритому положенні, виходить, що вихідний сигнал абсолютного тиску дає порівняно низьку напругу, в той час як повністю відкрита заслінка дросельна - відповідає сигналу високої напруги. Поява високої вихідної напруги пояснюється відповідністю атмосферного тиску і тиску всередині труби впускної при повному відкритої дросельної заслінки. Показники внутрішнього тиску труби розраховуються електронним блоком керування, ґрунтуючись на сигналі датчика. Якщо виявилося, що воно високе, значить потрібна підвищена подача паливної рідини, а якщо низький тиск, то навпаки - знижена.

(ЕБУ).Хоча це і не датчик, але з огляду на те, що він має безпосереднє відношення до роботи описаних пристроїв, ми вважали за потрібне внести його в цей список. ЕБУ – «мозковий центр» системи упорскування палива, який постійно обробляє інформаційні дані, що отримуються від різних датчиків і на основі цього здійснює управління вихідними ланцюгами (системи електронного запалення, форсунок, регулятором холостого ходу, різними реле). Блок управління обладнаний вбудованою діагностичною системою, здатною розпізнавати збої в роботі системи та за допомогою контрольної лампи «CHECK ENGINE» попереджати про них водія. Більше того, в його пам'яті зберігаються діагностичні коди, які вказують на конкретні області несправності, що значно полегшує проведення ремонтних робіт.

До складу ЕБУ входить три види пам'яті:постійний запам'ятовуючий пристрій з можливістю програмування (RAM і ППЗУ), оперативний запам'ятовуючий пристрій (RAM або ОЗУ) і пристрій, що підлягає електричному програмуванню (ЕПЗУ або EEPROM).ОЗУ використовується мікропроцесором блоку для тимчасового зберігання результатів вимірювань, розрахунків та проміжних даних. Цей вид пам'яті залежить від енергійного забезпечення, а отже, вимагає для збереження інформації, постійної та стабільної подачі живлення. У разі перерви подачі електроживлення, всі наявні в ОЗП коди діагностики неполадок та розрахункова інформація одразу стираються.

ППЗУ зберігає загальну робочу програму, яка містить послідовність необхідних команд та різну калібрувальну інформацію. На відміну від попереднього варіанту, цей вид пам'яті не є енергозалежним. ЕПЗУ застосовується для тимчасового збереження кодів паролів іммобілайзера (протиугінної автомобільної системи). Після того, як контролер прийняв ці коди від блоку управління іммобілайзера (якщо такий є), вони порівнюються з вже збереженими в ЕПЗУ, а потім приймається рішення про дозвіл або заборону запуску мотора.

3. Виконавчі механізми системи упорскування

Виконавчі механізми системи упорскування палива представлені у вигляді форсунки, бензонасоса, модуля запалювання, регулятора холостого ходу, вентилятора системи охолодження, сигналу витрат палива та адсорбера. Розглянемо кожен із них докладніше. Форсунка. Виконує роль електромагнітного клапана з нормованою продуктивністю. Використовується для упорскування певної кількості палива, розрахованого для конкретного робочого режиму.

Бензонасос.Застосовується для переміщення палива в паливну рампу, тиск якої підтримується за допомогою вакуумно-механічного регулятора тиску. У деяких варіантах системи він може бути поєднаний з бензонасосом.

Модуль запалюванняявляє собою електронні пристрої, призначені для управління процесом іскроутворення. Складається із двох незалежних каналів для підпалу суміші в циліндрах мотора. В останніх, модифікованих варіантах пристрою, його низьковольтні елементи визначені в ЕБУ, а щоб отримати високу напругу використовується двоканальна виносна котушка запалювання, або ті котушки, які знаходяться безпосередньо на самій свічці.

Регулятор холостого ходу.Його завданням є підтримання заданих оборотів як холостого ходу. Регулятор представлений у вигляді крокового двигуна, що управляє в корпусі дросельної заслінки обвідним каналом повітря. Це забезпечує двигун необхідним для роботи повітряним потоком, особливо коли дросельна заслінка закрита. Вентилятор охолоджувальної системи, як і слідує за назвою, не допускає перегріву деталей. Управляється ЕБУ, який реагує на сигнали датчика температури рідини, що охолоджує. Як правило, різниця між положеннями включення та вимикання становить 4-5°С.

Сигнал витрати пального- Надходить на маршрутний комп'ютер у співвідношенні 16000 імпульсів на 1 розрахунковий літр використаного палива. Звичайно, це лише приблизні дані, адже вони розраховуються на основі сумарного часу, витраченого на відкриття форсунок. До того ж, враховується якийсь емпіричний коефіцієнт, який необхідний, щоб компенсувати припущення у вимірі похибки. Неточності у розрахунках, викликані роботою форсунок у нелінійній ділянці діапазону, несинхронною паливовіддачею та деякими іншими факторами.

Адсорбер.Існує як елемент замкнутого ланцюга під час рециркуляції бензинових парів. Стандарти Євро-2 унеможливлюють контакт вентиляції бензобака з атмосферою, а бензинові пари повинні адсорбуватися і в ході продування вирушати на допал.