Устройство системы центрального впрыска

Maksim0203 › Блог › Система центрального впрыска

Система центрального впрыска (моновпрыск) относится к системам впрыска топлива бензиновых двигателей. Работа системы основана на впрыске топлива одной форсункой, расположенной на впускном коллекторе двигателя.
Известными конструкциями системы центрального впрыска являются системы Mono-Jetronic и Opel-Multec. Система впрыска Mono-Jetronic разработана фирмой Bosch в 1975 году. Система устанавливалась на автомобили марки Volkswagen, Audi .

Устройство системы впрыска Mono-Jetronic
Конструкция системы Mono-Jetronic включает регулятор давления, центральную форсунку впрыска, дроссельную заслонку с механическим приводом, электросервопривод дроссельной заслонки, а также элементы электронного управления — входные датчики и блок управления.

Регулятор давления поддерживает постоянное рабочее давление в системе впрыска (0,1МПа). Кроме этого, с помощью регулятора в системе после выключения двигателя сохраняется остаточное давление, что препятствует образованию воздушных пробок и облегчает пуск двигателя.

Центральная форсунка впрыска обеспечивает импульсный впрыск топлива. Форсунка представляет собой электромагнитный клапан. Управление клапаном осуществляется электрическим сигналом, поступающим от электронного блока управления. Основу форсунки составляет электромагнитная катушка (соленоид). запорный клапан, возвратная пружина и распылительное сопло.

Дроссельная заслонка предназначена для регулирования объема поступающего воздуха. Дроссельная заслонка имеет два привода: механический и электрический. Механический привод осуществляется от педали газа.
Электросервопривод дроссельной заслонки служит для стабилизации оборотов холостого хода за счет принудительного открытия дроссельной заслонки.

Электронный блок управления осуществляет управление центральной форсункой впрыска (электромагнитным клапаном) и электросервоприводом дроссельной заслонкой. Блок управления включает микропроцессор и блок памяти. В блоке памяти помещена информация об эталонной характеристике впрыска (соотношение компонентов топливно-воздушной смести на всех режимах работы двигателя).

Входные датчики фиксируют текущее состояние работы двигателя. В системе используются датчики момента впрыска, положения дроссельной заслонки, температуры воздуха, температуры охлаждающей жидкости, оборотов двигателя, выключатель сервопривода, концентрации кислорода.

По показаниям датчиков температуры воздуха и положения дроссельной заслонки рассчитывается необходимый объем воздуха в системе впрыска. Масса всасываемого воздуха, через плотность, находится в прямой зависимости от температуры. Чем холоднее воздух, тем он более плотный, а значит обладает большей массой. Датчик температуры воздуха расположен перед центральной форсункой впрыска.

Дроссельная заслонка устроена так, что каждому ее положению соответствует определенное количество пропускаемого воздуха. Этот параметр фиксирует датчик положения дроссельной заслонки, представляющий собой потенциометр. Датчик положения дроссельной заслонки (дроссельный потенциометр) установлен непосредственно на оси привода заслонки.

В случае отказа датчиков температуры воздуха и положения дроссельной заслонки их работа дублируется сигналами датчика оборотов и датчика температуры охлаждающей жидкости (температуры двигателя).

Впрыск топлива осуществляется на основании сигналов датчика момента впрыска, которые подаются одновременно с сигналами на воспламенение топливно-воздушной смеси.

Выключатель сервопривода обеспечивает работу системы в режиме холостого хода двигателя. Замкнутое положение выключателя свидетельствует о режиме холостого хода, при этом включается электросервопривод дроссельной заслонки и поворачивает ее на определенный угол.

Датчик концентрации кислорода (кислородный датчик) предназначен для поддержания оптимального соотношения компонентов топливно-воздушной смеси. Датчик устанавливается в выпускной системе:
в выпускном коллекторе;
на автомобилях с каталитическим нейтрализатором — перед нейтрализатором.

Принцип работы системы впрыска Mono-Jetronic

При работе двигателя сигналы от датчиков поступают в электронный блок управления. По совокупности сигналов и информации об эталонных характеристиках впрыска блок управления вычисляет начало и продолжительность открытия центральной форсунки. В соответствии с расчетными данными подается сигнал на электромагнитную катушку форсунки. Запорный клапан открывается. Бензин через сопло под давлением распыляется во впускном коллекторе и смешивается с воздухом. Образуемая топливно-воздушная смесь подается в камеры сгорания двигателя.

В системе предусмотрена автоматическая стабилизация оборотов. На основании сигнала выключателя сервопривода электродвигатель открывает дроссельную заслонку на определенный угол, чем достигается устойчивая работа в режиме холостого хода.

Конструкция и принцип работы системы впрыска Opel-Multec аналогичны системе Mono-Jetronic.

Система центрального впрыска топлива, моновпрыск

Автор: AutoLubitelПросмотров: 12547

Система центрального впрыска (система моновпрыска) обозначается как CFI и является одним из нескольких решений, применяемых в топливной системе бензиновых ДВС.

Подобная система впрыска оснащается достаточно простым и доступным механизмом управления подачи топлива. Может работать при низком давлении топлива. Основным назначением этой системы является обеспечение впрыска топлива при помощи топливной форсунки, которая располагается во впускном коллекторе.

Обратить внимание следует на то, что форсунка в данной системе всего одна. От этого и пошло ее название – моновпрыск.

Наибольшее распространение получили такие системы центрального впрыска как Opel-Multec и Mono-Jetronic, которая была изобретена в далеком 1975 году фирмой Bosch.

Несомненно, подобная система может иметь как достоинства, так и недостатки. Среди достоинств системы центральной подачи топлива можно выделить надежность, долговечность, низкую стоимость и простоту технического обслуживания.

Недостатками моновпрыска является возможность образования тонкой пленки от топливной смеси на внутренних стенках коллектора, а также неравномерное распределение топлива внутри цилиндров.

Как устроена система центральной подачи ТС

Система моно впрыска имеет удобную и понятную конструкцию. Она может состоять из следующих элементов:

  • центральной форсунки для впрыска топлива;
  • дроссельной заслонки;
  • электрического сервопривода;
  • датчиков входа;
  • блока управления электронного типа;
  • регулятора давления

Основное назначение форсунки является обеспечение впрыска топлива. Это небольшой магнитный клапан, который открывается при помощи электромагнитных импульсов, отправляемых блоком управления. Сама форсунка состоит из катушки, возвратной пружины, сопла для распыления топлива и запорного клапана.

Заслонка используется для регулировки нужного объема воздушной массы, которая поступает в камеру. Заслонка может регулироваться механическим или электрическим приводом.

Электрический сервопривод заслонки обеспечивает стабильную величину холостого хода, что достигается путем принудительного воздействия (открытия) дроссельной заслонки.

Основное назначение регулятора – поддерживать нужное давление внутри системы – 0,1 МПа, а также препятствовать образованию воздушных пробок в камере сгорания после выключения двигателя. Отсутствие воздушных пробок – залог легкого пуска двигателя.

Блок позволяет управлять системой центрального впрыска через центральную форсунку и сервопривод. Устройство блока состоит из процессора и блока памяти, который содержит информацию обо всех важных характеристиках впрыска топлива при различных оборотах мотора.

Датчики фиксируют происходящие изменения в работе всех основных и вспомогательных элементов ДВС. К датчикам входа относятся датчики впрыска, температуры воздуха и жидкости-хладагента, оборотов мотора, уровня кислорода, выключения электрического сервопривода.

Каждый из датчиков предназначен для выполнения своей функции.

Так при помощи датчиков для измерения температуры воздуха и исходного положения заслонки можно посчитать необходимый объем воздуха, который будет подан в систему топливного впрыска.

Температура воздуха измеряется потому, что именно от нее зависит плотность воздушной массы, а, следовательно, и ее вес на единицу объема. Чем воздух холоднее, тем он тяжелее и плотнее. Датчик для измерения температуры устанавливается под центральной форсункой.

Датчик измерения положения заслонки передает данные о том, какое количество воздуха должно быть подано через дроссельную заслонку. Он устанавливается на приводной оси заслонки.

Регулировка объема воздушной массы происходит за счет установки определенного положения заслонки, благодаря чему изменяется площадь проходного канала. Чем больше угол открытия заслонки, тем больше воздуха попадет в цилиндр двигателя.

Если по какой-либо причине оба вышеупомянутых датчика вышли из строя, их функции будут выполнять датчики измерения оборотов и температуры охлаждающей жидкости (тосол или антифриз).

Подача, а затем воспламенение топливной смеси происходит на основании электронных сигналов, поданных датчиком момента впрыска.

При холостом ходе двигателя датчик выключения сервопривода обеспечивает бесперебойную работу системы впрыска, подавая в замкнутом состоянии (свидетельствующем о режиме ХХ), соответствующий сигнал на сервопривод заслонки, выставляя ее на требуемый угол.

Кислородный датчик – датчик, замеряющий уровень кислорода, поддерживает необходимый уровень и соотношение всех компонентов ТВС. Зачастую он устанавливается непосредственно в коллекторе выпускной системы или перед нейтрализатором (каталитическим).

Принцип работы системы моновпрыска

Мозговым центром системы является электронный блок управления, который собирает данные с датчиков и сравнивает их с эталонными значениями, заложенными в память производителем.

Вычислив разницу между фактическими и эталонными значениями, происходит расчет необходимого количества топлива и воздуха для приготовления топливно-воздушной смеси, оптимальной для текущего режима работы ДВС.

На основании этих расчетов определяется момент начала и длительность открытия форсунки, а так же угол и продолжительность открытия дроссельной заслонки.

Далее происходит открытие клапана на форсунке, после чего топливо через сопло под высоким давлением поступает в коллектор и смешивается с воздушной массой. В завершении готовая ТВС поступает в камеры сгорания ДВС.

Подобная схема работы и устройство системы моновпрыска идентично для обеих систем – Opel-Multec и Mono-Jetronic.

В заключение стоит отметить, что на современных автомобилях моновпрыск уже не применяется. Он уступил свое место более экономичным и экологичным системам впрыска.

Центральный одноточечный впрыск

Такие системы ещё называются системами МОНО впрыска. Обозначаются обычно SPI — Одноточечный впрыск, CFI — Центральный впрыск топлива, TBI — Впрыск на дроссельную заслонку.

Такие системы характеризуются упрощённой системой управления дозированием топлива. Работают обычно при низком давлении топлива (0,7-1,2 bar). Используются недорогие топливные насосы турбинного типа, обычно расположенные в топливном баке. Далее приведены схемы построения некоторых типов центрального впрыска топлива.

Достоинством таких систем является:

  • простота перехода от карбюраторных двигателей
  • меньшая стоимость (по сравнению с другими системами)
  • простота обслуживания и ремонта
  • надёжность
  • неравномерное распределение топливовоздушной смеси по цилиндрам
  • образование топливной плёнки на стенках впускного коллектора
Читайте также:  Фильтр тонкой очистки топлива ямз

Рис. Узел форсунки, дроссельной заслонки

На рисунке показана схема основной части системы MOНО впрыска — блок дроссельной заслонки. Элементы моноблока: 1 — воздушный термометр, 2 — корпус форсунки, 3 — регулятор давления топлива, 4 — шток установщика дроссельной заслонка с концевым выключателем, 5 — каналы подвода и обратного слива топлива.

Используются форсунки с малым временем срабатывания, т.к. частота управляющих импульсов обычно в два или четыре раза выше частоты вращения коленчатого вала. Сопротивление обмотки соленоида форсунки низкое, следовательно мала индуктивность, что позволяет более точно дозировать топливо, подачей управляющих импульсов с блока управления.

При пуске и прогреве холодного двигателя время открытия форсунки корректируется блоком управления в соответствии с сопротивлением датчиков охлаждающей жидкости и температуры всасываемого воздуха. После прогрева двигателя (60 — 90 гр.), базовыми значениями для управления двигателем (у разных производителей по-разному) являются: частота вращения коленчатого вала, разрежение во впускном коллекторе, скорость изменения и само значение сопротивления датчика положения дроссельной заслонкой.

В МОНО-системах обычно не используется датчик измерения расхода воздуха(за исключением некоторых Японских производителей). Европейские производители используют MOНО-системы двух типов:

Отличаются расположением датчиков температуры воздуха, поступающего во впускной коллектор, системами регулирования холостого хода и конструкцией датчика положения дроссельной заслонки. Представителем группы типов MOНO-систем WEBER и GM являются фирмы ОПЕЛЬ, ФИАТ и др. На рисунке приведена электросхема автомобиля ФИАТ Пунто-55 Magnetti Marelli.

Рис. Электросхема системы управления автомобилем ФИАТ Пунто-55 (93-97):
1 — форсунка центрального впрыска, 2 — клапан адсорбера, 3 — электрический бензонасос, 7 — регулятор холостого хода, 11 — ВВ катушка зажигания, 32-датчик разрежения во впускном коллекторе, 33 — датчик положения дроссельной заслонки, 37 — датчик содержания кислорода в отработанных газах, 39 — датчик оборотов, 42 — датчик температуры воздуха, поступающего во впускной коллектор,43 — датчик температуры охлаждающей жидкости.

Рис. Рабочая схема автомобиля ФИАТ Пунто 55:
1 — катушка зажигания, 2 — регулятор холостого хода, 3 — регулятор давления топлива, 4 — форсунка (инжектор), 5 — термометр поступающего воздуха, 6 — электроклапан адсорбера, 7 — главное/бензонасоса реле, 8 — замок зажигания, 9 — д датчик содержания кислорода в отработанных газах, 10 — термометр охлаждающей жидкости, 11 — свеча зажигания, 12 — индуктивный датчик оборотов / положения коленвала, 13 — датчик разрежения во впускном коллекторе (MAР), 14 — нейтрализатор ОГ, 15 — датчик положения дроссельной заслонки, 16 — адсорбер, 17 — лампа самодиагностики на приборной панели, 18 — тахометр, 19 — ЭБУ двигателем, 20 — диагностический разъём, 21 — инерционный выключатель бензонасоса (аварийный), 22 — топливный фильтр, 23 — обратный клапан, 24 — электробензонасос.

На рисунке сверху приведена рабочая схема, а на рисунке снизу — локаторная схема расположения датчиков и исполнительных устройств в подкапотном пространстве.

Рис. Схема расположения элементов системы управления двигателеч автомобиля ФИАТ Пунто 55:
1 — регулятор давления топлива, 2 — термометр поступающего воздуха, 3 — форсунка (инжектор), 4 — термометр охлаждающей жидкости, 5 — главноебензонасоса peлe, 7 — датчик разрежения во впускном коллекторе, 6,8 — предохранители (системный и бензонасоса), 9 — датчик содержания кислорода в отработанных газах, 10 — катушка зажигания, 12 — индуктивный датчик — оборотовположения коленвала, 13 — адсорбер, 14 — электроклапан адсорбера, 15 — ЭБУ двигателем, 16 — диагностический разъём, 17 — датчик положения дроссельной заслонки, 18 — регулятор холостого хода.

Рассмотрим работу системы по электрической схеме и рабочей схеме. При включении зажигания, на системное реле подаётся напряжение. Реле включается, запитывает дополнительным напряжением ЭБУ двигателем. Подаются питающие напряжения на катушку зажигания, форсунку, бензонасос и др. Бензонасос включается в работу, создаёт предварительное давление топлива в магистрали и, если не последует вращение стартером-отключается.

При вращении стартером коленвала, на датчике оборотов появляется сигнал, по которому ЭБУ двигателем вычисляет обороты двигателя. В зависимости от положения дроссельной заслонки, сигнала датчика разрежения во впускном коллекторе(МАР), температуры воздуха и двигателя(охлаждающей жидкости) ЭБУ вычисляет момент опережения зажиганием и длительность импульса впрыска на форсунке. ЭБУ принимает решение обогащать или обеднять топливо-воздушную смесь по анализу сигнала кислородного датчика расположенного в выпускном коллекторе. Регулировка холостого хода осуществляется путём изменения проходного сечения обводного воздушного канала, расположенного вокруг дроссельной заслонки. Регулятор холостого хода управляется ЭБУ двигателем и расположен на форсуночном узле.

Другим представителем МОНО систем является фирма BOSCH. Приведём электрическую схему автомобиля VW «Пассат» с двигателем 1,6 л — 1F, выпускавшемся с 1989 по 1990 г и системой управления Mono Jetronic.

Рис. Электросхема системы управления автомобилем VW Пассат 1,6 л — 1F:
1 — форсунка, 2 — клапан адсорбера, 8 — установщик дроссельной заслонки, 10 — модуль зажигания, 11 — катушка зажигания, 14 — топливный насос основной, 15 — подкачивающий топливный насос, 33 — датчик дроссельной заслонки, 37 — кислородный датчик, 40 — датчик оборотов на эффекте Холла, 42 — датчик температуры охлаждающей жидкости, 43 — датчик температуры входящего воздуха, 91 — реле бензонасоса, 100 — электронный блок управления двигателем.

Рассмотрим работу такой системы. При включении зажигания через реле включается топливный насос. Если вращение стартером не производится, то через 5 секунд насос будет отключен. Запуск стартера(вращение коленвала) распознаёт ЭБУ двигателем по сигналам датчика частоты вращения и повторно включает бензонасос. Приведённая конструкция имеет два бензонасоса: первый — подкачивающий низкого давления (0,8 — 1,2 bar) расположен в основном баке и перекачивает топливо во вспомогательный бак, обычно расположенный под днищем ам. Во вспомогательном баке установлен основной насос высокого давления. Такая схема применялась и на системах высокого давления (механического впрыска) топлива. Жизнь показала, что такая конструкция неудачна. Кроме того, что система усложнена, она ещё и не надёжна — при выходе из строя подкачивающего насоса, из-за топливного голодания выходит из строя и основной насос. В более поздних конструкциях устанавливался только один — погружной бензонасос.

Неотъемлемой частью современной системы питания, является система вентиляции бензобака. Пары бензина из бензобака по отдельному шлангу поступают в специальную ёмкость, наполненную активным элементом, способным поглощать пары бензина, а при продувке воздухом — освобождаться. Такой прибор называется — адсорбер. При определённых условиях по сигналу из ЭБУ двигателем открывается клапан, который перепускает пары бензина во впускной коллектор на обогащение топливовоздушной смеси.

Далее топливо поступает к регулятору давления и к форсунке. Регулятор давления топлива представляет собой подпружиненную мембрану, которая от давления топлива приподнимается, перепускает излишки топлива в обратную магистраль и снова закрывается. Таким образом на форсунке поддерживается постоянное рабочее давление топлива.

На пластиковом корпусе под вода электропитания к форсунке расположен датчик температуры воздуха. Датчик температуры охлаждающей жидкости расположен на блоке цилиндров или в другой — самой высокой точке системы охлаждения.

При запуске холодного двигателя требуется подать во впускной коллектор большее количество топлива и, соответственно, воздуха. В GM-системах большее количество воздуха подавалось за счёт открытия обводного воздушного канала (вокруг дроссельной заслонки), т.н. байпасного канала, а в BOSCH-системах — путём механического открытия дроссельной заслонки специальным установщиком (Е0801). На первый взгляд системы идентичны, но это не так. В приведённой ниже таблице показаны принципиальные отличия систем управления.

Система управленияДатчик оборотовФорсункаРегулятор холостого ходаДатчик дроссельной заслонки
WEBER, GMЗубчатый спецдиск на квалу в передней части двигателя. Считывающий датчик индуктивного типа.Узкая индивидуальнаяШаговый эл.двигатель со штоком, перекрывающимоткрывающим обводной воздушный канал.Одиночный потенциометр
BOSCHДатчик Холла в распределителе зажигания.Широкая. На электрическом разьеме размещён датчик температуры воздуха.Эл.мотор с приводом, открывающий или дающий возможность закрыться дроссельной заслоике пружинным механизмом. На упоре привода расположена контактная группа, информирующая ЭБУ о касании привода с упором дроссельной заслонки.Сдвоенный потенциометр

Рис. Рабочий схема ам VW Пассат 1,6 л — 1F:
1 — подкачивающий бензонасос, 2 — основной бензонасос, 3 — топливный фильтр, 4 — форсунка (инжектор), 5 — термометр, поступающего воздуха, 6 — регулятор холостого ходаустановщик дроссельной заслонки, 7 — датчик положения дроссельной заслонки, 8 — ЭБУ двигателем, 9 — датчик содержания кислорода в отработанных газах, 10 — термометр охлаждающей жидкости, 11 — коммутатор, 12 — регулятор давления топлива, 13 — замок зажигания, 14 — свеча зажигания, 15 — датчик оборотов Холла.

Нa рисунке выше приведена рабочая схема, а на рисунке ниже — локаторная схема расположения датчиков и исполнительных устройств в подкапотном пространстве.

Рис. Схема расположения элементов системы управления двигателем автомобиля VW Пассат 1,6 л 1F:
1 — форсуночный узел, 2 — ЭБУ двигателем, 3 — форсунка (инжектор) и термометр, поступающего воздуха, 4 — регулятор давления топлива, 5 — разъём подогревателя топливоздушной смеси, расположенного во впускном коллекторе, 6 — лампа самодиагностики, 8 — датчик положения дроссельной заслонки, 9 — разъём датчика содержания кислорода в отработанных газах, 10 — термометр охлаждающей жидкости, 11 — термовыключатель нагревательного элемента топливовоздушной смеси, 12 — регулятор холостого хода (установщик дроссельной заслонки), 13 — разъем питания форсунки и воздушного термометра, 14,15 — электроклапана адсорбера, 16 — балластный резистор форсунки, 17 — разъем установщика дроссельной заслонки.

Подведём итоги

Системы центрального впрыска топлива явились логическим продолжением развития карбюраторных систем топливоснабжения. Вместо карбюратора, на то же посадочное место устанавливается узел, в котором расположена впрыскивающая топливо форсунка и некоторые датчики, передающие информацию в электронную систему управления двигателем. Механическая часть и система ценообразования может остаться без изменений. На основании информации, получаемой от датчиков, ЭБУ, по записанному в постоянную память алгоритму (таблицам), производит управление работой исполнительных элементов на всех режимах работы: вычисляется и подаётся в двигатель необходимое количество топлива; на режимах принудительного холостого хода подача топлива отключается; в системах «Мотроник» производится электронное управление моментом ценообразования. Такие системы устанавливались на двигатели с рабочим объёмом до 2 л.

Читайте также:  Финальная распродажа японских кроссоверов Mitsubishi2020 года выпуска

Системы впрыска бензиновых двигателей

Двигатели с системами впрыска топлива, или инжекторные двигатели, почти вытеснили с рынка карбюраторные моторы. На сегодняшний день существует несколько типов систем впрыска, отличающихся устройством и принципом работы. О том, как устроены и работают различные типы и виды систем впрыска топлива, читайте в этой статье.

Устройство, принцип работы и типы систем впрыска топлива

Сегодня большинство новых легковых автомобилей оснащаются двигателям с системой впрыска топлива (инжекторными двигателями), которые обладают лучшими характеристиками и более надежны, чем традиционные карбюраторные моторы. Об инжекторных двигателях мы уже писали (статья «Инжекторный двигатель»), поэтому здесь рассмотрим лишь типы и разновидности систем впрыска топлива.

Существует два принципиально разных типа систем впрыска топлива:

– Центральный впрыск (или моновпрыск);
– Распределенный впрыск (или многоточечный впрыск).

Эти системы отличаются количеством форсунок и режимами их работы, однако принцип работы у них одинаков. В инжекторном двигателе вместо карбюратора установлена одна или несколько топливных форсунок, которые распыляют бензин во впускной коллектор или непосредственно в цилиндры (воздух для образования топливно-воздушной смеси подается в коллектор с помощью дроссельного узла). Такое решение позволяет достичь однородности и высокого качества горючей смеси, а главное — несложной установки режима работы двигателя в зависимости от нагрузки и других условий.

Управление системой осуществляется специальным электронным блоком (микроконтроллером), который собирает информацию с нескольких датчиков и мгновенно изменяет режим работы двигателя. В ранних системах эту функцию выполняли механические устройства, однако сегодня двигатель полностью находится под контролем электроники.

Системы впрыска топлива отличаются по количеству, месту установки и режиму работы форсунок.

Центральный впрыск (моновпрыск)

1 — цилиндры двигателя;
2 — впускной трубопровод;
3 — дроссельная заслонка;
4 — подача топлива;
5 — электрический провод, по которому к форсунке поступает управляющий сигнал;
6 — поток воздуха;
7 — электромагнитная форсунка;
8 — факел топлива;
9 — горючая смесь

Это решение было исторически первым и самым простым, поэтому в свое время получило довольно широкое распространение. Принципиально система очень проста: в ней используется одна форсунка, которая постоянно распыляет бензин в один на все цилиндры впускной коллектор. В коллектор же подается и воздух, поэтому здесь образуется топливно-воздушная смесь, которая через впускные клапаны поступает в цилиндры.

Преимущества моновпрыска очевидны: эта система очень проста, для изменения режима работы двигателя нужно управлять только одной форсункой, да и сам двигатель претерпевает незначительные изменения, ведь форсунка ставится на место карбюратора.

Однако моновпрыск имеет и недостатки, в первую очередь — эта система не может обеспечить все возрастающие требования по экологической безопасности. Кроме того, поломка одной форсунки фактически выводит двигатель из строя. Поэтому сегодня двигатели с центральным впрыском практически не выпускаются.

Распределенный впрыск

1 — цилиндры двигателя;
2 — факел топлива;
3 — электрический провод;
4 — подача топлива;
5 — впускной трубопровод;
6 — дроссельная заслонка;
7 — поток воздуха;
8 — топливная рампа;
9 — электромагнитная форсунка

В системах с распределенным впрыском используются форсунки по числу цилиндров, то есть у каждого цилиндра — своя форсунка, расположенная во впускном коллекторе. Все форсунки объединены топливной рампой, через которую в них подается топливо.

Существует несколько разновидностей систем с распределенным впрыском, которые отличаются режимом работы форсунок:

– Одновременный впрыск;
– Попарно-параллельный впрыск;
– Фазированный спрыск.

Одновременный впрыск. Здесь все просто — форсунки, хоть и расположены во впускном коллекторе «своего» цилиндра, но открываются в одно время. Можно сказать, что это усовершенствованный вариант моновпрыска, так как здесь работает несколько форсунок, но электронный блок управляет ими, как одной. Однако одновременный впрыск дает возможность индивидуальной регулировки впрыска топлива для каждого цилиндра. В целом, системы с одновременным впрыском просты и надежны в работе, но по характеристикам уступают более современным системам.

Попарно-параллельный впрыск. Это усовершенствованный вариант одновременного впрыска, он отличается тем, что форсунки открываются по очереди парами. Обычно работа форсунок настроена таким образом, чтобы одна из них открывалась перед тактом впуска своего цилиндра, а вторая — перед тактом выпуска. На сегодняшний день этот тип системы впрыска практически не используется, однако на современных двигателях предусмотрена аварийная работа двигателя именно в этом режиме. Обычно такое решение используется при выходе из строя датчиков фаз (датчиков положения распредвала), при котором невозможен фазированный впрыск.

Фазированный впрыск. Это наиболее современный и обеспечивающий наилучшие характеристики тип системы впрыска. При фазированном впрыске число форсунок равно числу цилиндров, и все они открываются и закрываются в зависимости от такта. Обычно форсунка открывается непосредственно перед тактом впуска — так достигаются лучший режим работы двигателя и экономичность.

Также к распределенному впрыску относят системы с непосредственным впрыском, однако последний имеет кардинальные конструктивные отличия, поэтому его можно выделить в отдельный тип.

Непосредственный впрыск

Системы с непосредственным впрыском наиболее сложные и дорогие, однако только они могут обеспечить наилучшие показатели по мощности и экономичности. Также непосредственный впрыск дает возможность быстро изменять режим работы двигателя, максимально точно регулировать подачу топлива в каждый цилиндр и т.д.

В системах с непосредственным впрыском топлива форсунки установлены непосредственно в головке, распыляя топливо сразу в цилиндр, избегая «посредников» в виде впускного коллектора и впускного клапана (или клапанов).

Такое решение довольно сложно в техническом плане, так как в головке цилиндра, где и так уже расположены клапаны и свеча, необходимо разместить еще и форсунку. Поэтому непосредственный впрыск можно использовать только в достаточно мощных, а поэтому больших по габаритам двигателях. Кроме того, такую систему невозможно установить на серийный двигатель — его приходится модернизировать, что связано с большими затратами. Поэтому непосредственный впрыск сегодня используется только на дорогих автомобилях.

Системы с непосредственным впрыском требовательны к качеству топлива и нуждаются в более частом техническом обслуживании, однако они дают существенную экономию топлива и обеспечивают более надежную и качественную работу двигателя. Сейчас наблюдается тенденция снижения цены машин с такими двигателями, поэтому в будущем они могут серьезно потеснить автомобили с инжекторными двигателями других систем.

Строение и принцип работы системы впрыска топлива

Главный недостаток транспортных средств, укомплектованных бензиновыми двигателями с карбюратором — топливо в них сгорает не полностью. Так как по эксплуатационным характеристикам топливоподачи определяется экологичность, мощность, экономичность машины, возникает необходимость в устройствах, регулирующих этот процесс, ориентируясь на режим функционирования.

Подобные узлы называются инжекторными системами. В инжекторных двигателях топливо подается в заранее определенное время в заданной дозировке. Разработаны системы для впрыска топлива различной конструкции для бензиновых и дизельных моторов.

Классификация и устройство систем впрыска

Различия инжекторных механизмов определяются способом, применяемым для изготовления смеси бензина с воздухом.

Классификация в основном проводится по типу впрыска:

  • центральным впрыском;
  • распределительным;
  • непосредственным;
  • комбинированным.

Центральный впрыск (моновпрыск)

Эта система заменяет карбюратор, работает на одной форсунке. Моновпрыск почти не используется из-за несоответствия требованиям экологическим стандартам, встречается на очень старых машинах. Но эти механизмы простые и надежные благодаря расположению форсунки на месте с хорошим воздухообменом, в пускном коллекторе.

Элементы моносистемы:

  • регулятор давления — предотвращает образование воздушных пробок, обеспечивает неизменное давление 0,1 Мпа;
  • форсунка – обеспечивает подачу бензина в коллектор;
  • дроссельная заслонка (механическая, электрическая) – регулирует подачу воздуха;
  • блок управления (память, микропроцессор) — содержит информацию, необходимую для инжекции;
  • датчики температуры, состояние коленвала, дроссельной заслонки.

Распределенный впрыск

Этот тип более современный и экологичный. Хотя, отличительной особенностью является лишь то, что в этой системе уже на каждый цилиндр приходится своя форсунка. Только монтируется она тоже в впускном коллекторе, только каждая в своем отдельном патрубке. Электронные системы контролируют дозировку топлива. Самые прогрессивные форсунки в этом плане принадлежат компании Bosch.

Непосредственный впрыск

Бензин одновременно с воздухом подается прямо в камеры сгорания. Преимущество системы с непосредственным впрыском — точный расчет составляющих для топливосмеси. Процент экологически опасных выбросов снижается благодаря почти стопроцентному сгоранию топливосмеси.

Устройство механизма с непосредственной инжекцией:

  • насос, подающий бензин;
  • устройство, регулирующее давление;
  • рампа, оснащенная предохранительным клапаном;
  • датчик, отображающий параметры давления;
  • форсунки.

Недостатки:

  • высокие требования к качественному составу топлива;
  • сложная для производителей конструкция;
  • необходимость в давлении от 5 МПа.
Читайте также:  Устройство ходовой части

Зато инжекторные системы этого типа самые современные, перспективные.

Комбинированный впрыск

Чтобы снизить количество выбросов и выполнить требования Евро-6, в Volkswagen была разработана комбинированная система инжекции, объединившая распределительную с непосредственной. Системы блоком управления активируются по очереди, ориентируясь на режим работы. Эта система питания самая перспективная с точки зрения экологической безопасности.

Комбинированное устройство состоит из:

  • насоса, подающего топливо;
  • деталей непосредственного механизма (форсунок, установленных в камеры сгорания, рампы, поддерживающей давление 20 Мпа);
  • элементов распределительной системы (форсунок, установленных в каналы коллектора, рампы низкого давления).

Принцип работы

Агрегаты инжекторного двигателя с единственной форсункой функционируют по схеме:

  1. запускается мотор;
  2. датчики считывают и передают информацию на блок управления;
  3. реальные данные сравниваются с эталонными, рассчитывается момент открытия форсунки;
  4. передается сигнал электромагнитной катушке;
  5. в коллектор подается бензин для смешивания с воздухом;
  6. в цилиндры подается топливная смесь.

Функционирование узла с распределенным впрыском:

  1. мотору подается воздух;
  2. датчики определяют объем, температуру, показатели коленвала, положение заслонки;
  3. объем топлива для поданного воздуха рассчитывает блок управления;
  4. форсункам подается сигнал;
  5. они открываются в запрограммированное время.
  6. смешивание бензина с воздухом происходит в коллекторе, смесь подается в цилиндры.

Учебное видео принципа работы распределенного впрыска

Принцип работы непосредственной инжекции зависит от способа смешивания бензина с воздухом:

Послойное смешивание используется на средних оборотах, скорость подачи воздуха высокая, бензин подается в цилиндр через форсунку, загорается после смешивания с воздухом.

При смешивании стехиометрического типа, процесс запускается в момент нажатия на газ. Открывается дроссельная заслонка, бензин и воздух подаются в одно время, сгорают полностью.

При смешивании гомогенного типа, сначала создается движение воздуха в цилиндрах, затем впрыскивается бензин.

Видео-пояснение по принципу работы инжектора с непосредственным впрыском

Работа комбинированной системы полностью зависит от нагрузки на мотор:

  1. непосредственная инжекция запускается во время запуска, прогрева, максимальной нагрузки, количество впрысков зависит от режима;
  2. распределенная инжекция запускается во время движения на средней скорости с частыми остановками.

При распределенной инжекции периодически открываются форсунки непосредственной. Это предотвращает их засорения.

Системами впрыска комплектуются не только бензиновые, но и дизельные двигатели. Первые можно назвать искровыми двигателями, так как смесь бензина и воздуха воспламеняется от искры.

Основные неисправности

Чаще всего сбои инжекции проявляются несколькими неисправностями:

  • не заводится мотор (неисправно главное реле, не работает насос, на форсунках нет напряжения);
  • неустойчиво работает холодный двигатель (неисправен температурный датчик);
  • мотор плохо работает на переходах (неисправен насос или форсунка);
  • мотор глохнет (вышла из строя топливная система, разгерметизировался впуск воздуха).

Достоинства и недостатки

Здесь, как и в любой системе есть свои достоинства и недостатки.

Плюсы инжекторов (если сравнивать с карбюратором):

  1. снижение потребления топлива в 2 раза;
  2. увеличение мощности;
  3. упрощенный (автоматизированный) запуск;
  4. легкое управление;
  5. снижение выброса токсинов в несколько раз;
  6. самонастройка, упрощающая техобслуживание;
  7. ремонт сводится к замене деталей;
  8. снижение высоты капота за счет размещения элементов инжекции по бокам мотора;
  9. независимость от давления атмосферы, положения авто (работа карбюраторов нарушается при кренах).

Минусы инжекторных систем:

  1. сравнительно высокая цена производства;
  2. высокие требования к качеству бензина;
  3. необходимость в специально оборудовании для диагностики;
  4. зависимость от электроэнергии;
  5. повышение вероятности пожара при ДТП из-за подачи бензина под давлением.

Последний недостаток частично компенсируется установкой контроллера, отключающего подачу при ударе.

Несколько разновидностей систем впрыска позволило укомплектовать ими большинство легковых автомобилей, выпущенных позже восьмидесятых. Управление механическое или электронное, топливо может подаваться непрерывно или импульсами.

Независимо от строения и принципа работы системы впрыска топлива, она дольше прослужит без ремонта, если отказаться от манипуляций с питанием, не отключать без необходимости массу, не осуществлять запуск при помощи буксировки. Инжекторные системы не переносят влагу, если вода проникает в них зимой, велика вероятность выхода из строя форсунок. Топливо должно быть чистое, особое внимание следует уделить состоянию фильтра, установленного перед насосом. При наличии в топливе примесей насос и система управления очень скоро выходят из строя.

Виды и особенности работы систем впрыска бензиновых двигателей

Система впрыска топлива применяется для дозированной подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания в строго определенный момент времени. От характеристик данной системы зависит мощность, экономичность и экологический класс двигателя автомобиля. Системы впрыска могут иметь различную конструкцию и варианты исполнения, что характеризует их эффективность и сферу применения.

Краткая история появления

Инжекторная система подачи топлива начала активно внедряться в 70-х годах, явившись реакцией на возросший уровень выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Она была заимствована в авиастроении и являлась экологически более безопасной альтернативой карбюраторному двигателю. Последний был оснащен механической системой подачи топлива, при которой топливо поступало в камеру сгорания за счет разницы давлений.

Первая система впрыска была практически полностью механической и отличалась малой эффективностью. Причиной этого был недостаточный уровень технического прогресса, который не мог полностью раскрыть ее потенциал. Ситуация изменилась в конце 90-х годов с развитием электронных систем управления работой двигателя. Электронный блок управления стал контролировать количество впрыскиваемого топлива в цилиндры и процентное соотношение компонентов топливовоздушной смеси.

Виды систем впрыска бензиновых двигателей

Существует несколько основных видов систем впрыска топлива, которые отличаются способом образования топливовоздушной смеси.

Моновпрыск, или центральный впрыск

Схема с центральным впрыском предусматривает наличие одной форсунки, которая расположена во впускном коллекторе. Такие системы впрыска можно найти только на старых легковых автомобилях. Она состоит из следующих элементов:

  • Регулятор давления — обеспечивает постоянную величину рабочего давления 0,1 МПа и предотвращает появление воздушных пробок в топливной системе.
  • Форсунка впрыска — осуществляет импульсную подачу бензина во впускной коллектор двигателя.
  • Дроссельная заслонка — выполняет регулирование объема подаваемого воздуха. Может иметь механический или электрический привод.
  • Блок управления — состоит из микропроцессора и блока памяти, который содержит эталонные данные характеристики впрыска топлива.
  • Датчики положения коленчатого вала двигателя, положения дроссельной заслонки, температуры и т.д.

Системы впрыска бензина с одной форсункой работают по следующей схеме:

  • Двигатель запущен.
  • Датчики считывают и передают информацию о состоянии системы в блок управления.
  • Полученные данные сравниваются с эталонной характеристикой, и, на основе этой информации, блок управления рассчитывает момент и длительность открытия форсунки.
  • На электромагнитную катушку направляется сигнал об открытии форсунки, что приводит к подаче топлива во впускной коллектор, где он смешивается с воздухом.
  • Смесь топлива и воздуха подается в цилиндры.

Распределенный впрыск (MPI)

Система с распределенным впрыском состоит из аналогичных элементов, но в такой конструкции предусмотрены отдельные форсунки для каждого цилиндра, которые могут открываться одновременно, попарно или по одной. Смешение воздуха и бензина происходит также во впускном коллекторе, но, в отличие от моновпрыска, подача топлива осуществляется только во впускные тракты соответствующих цилиндров.

Схема работы системы с распределенным впрыском

Управление осуществляется электроникой (KE-Jetronic, L-Jetronic). Это универсальные системы впрыска топлива Bosch, получившие широкое распространение.

Принцип действия распределенного впрыска:

  • В двигатель подается воздух.
  • При помощи ряда датчиков определяется объем воздуха, его температура, скорость вращения коленчатого вала, а также параметры положения дроссельной заслонки.
  • На основе полученных данных электронный блок управления определяет объем топлива, оптимальный для поступившего количества воздуха.
  • Подается сигнал, и соответствующие форсунки открываются на требуемый промежуток времени.

Непосредственный впрыск топлива (GDI)

Система предусматривает подачу бензина отдельными форсунками напрямую в камеры сгорания каждого цилиндра под высоким давлением, куда одновременно подается воздух. Эта система впрыска обеспечивает наиболее точную концентрацию топливовоздушной смеси, независимо от режима работы мотора. При этом смесь сгорает практически полностью, благодаря чему уменьшается объем вредных выбросов в атмосферу.

Схема работы системы непосредственного впрыска

Такая система впрыска имеет сложную конструкцию и восприимчива к качеству топлива, что делает ее дорогостоящей в производстве и эксплуатации. Поскольку форсунки работают в более агрессивных условиях, для корректной работы такой системы необходимо обеспечение высокого давления топлива, которое должно быть не менее 5 МПа.

Конструктивно система непосредственного впрыска включает в себя:

  • Топливный насос высокого давления.
  • Регулятор давления топлива.
  • Топливная рампа.
  • Предохранительный клапан (установлен на топливной рампе для защиты элементов системы от повышения давления больше допустимого уровня).
  • Датчик высокого давления.
  • Форсунки.

Электронная система впрыска такого типа от компании Bosch получила наименование MED-Motronic. Принцип ее действия зависит от вида смесеобразования:

  • Послойное — реализуется на малых и средних оборотах двигателя. Воздух подается в камеру сгорания на большой скорости. Топливо впрыскивается по направлению к свече зажигания и, смешиваясь на этом пути с воздухом, воспламеняется.
  • Стехиометрическое. При нажатии на педаль газа происходит открытие дроссельной заслонки и осуществляется впрыск топлива одновременно с подачей воздуха, после чего смесь воспламеняется и полностью сгорает.
  • Гомогенное. В цилиндрах провоцируется интенсивное движение воздуха, при этом на такте впуска происходит впрыск бензина.

Непосредственный впрыск топлива в бензиновом двигателе — наиболее перспективное направление в эволюции систем впрыска. Впервые он был реализован в 1996 году на легковых автомобилях Mitsubishi Galant, и сегодня его устанавливают на свои автомобили большинство крупнейших автопроизводителей.

Ссылка на основную публикацию