Системи за впръскване на гориво за бензинови двигатели. Електронно впръскване на гориво - как работи? Устройство, принцип на действие и видове системи за впръскване на гориво

В случай на система за впръскване на гориво вашият двигател все още засмуква, но вместо да разчита единствено на количеството засмукано гориво, системата за впръскване на гориво изстрелва точното количество гориво в горивната камера. Системите за впръскване на гориво вече са преминали през няколко етапа на еволюция, към тях е добавена електроника - това беше може би най-голямата стъпка в развитието на тази система. Но идеята на такива системи остава същата: електрически активиран клапан (инжектор) впръсква измерено количество гориво в двигателя. Всъщност основната разлика между карбуратора и инжектора е именно в електронното управление на ЕКУ-то - а именно бордови компютърдоставя точното количество гориво в горивната камера на двигателя.

Нека да видим как работи системата за впръскване на гориво и в частност инжектора.

Как изглежда системата за впръскване на гориво?

Ако сърцето на автомобила е неговият двигател, тогава неговият мозък е блокът за управление на двигателя (ECU). Той оптимизира работата на двигателя, като използва сензори, за да реши как да управлява някои от задвижващите механизми в двигателя. На първо място, компютърът отговаря за 4 основни задачи:

1. управлява горивната смес,
2. контролира скоростта на празен ход
3. отговаря за момента на запалване,
4. контролира времето на клапана.

Преди да говорим за това как ECU изпълнява задачите си, нека поговорим за най-важното - да проследим пътя на бензина от резервоара до двигателя - това е работата на системата за впръскване на гориво. Първоначално, след като капка бензин напусне стените на резервоара за газ, тя се засмуква от електрическа горивна помпа в двигателя. Електрически горивна помпа, като правило, се състои от самата помпа, както и от филтър и предавателно устройство.

Регулаторът на налягането на горивото в края на захранваната с вакуум релса за гориво гарантира, че налягането на горивото е постоянно по отношение на налягането на засмукване. За бензинов двигател налягането на горивото обикновено е от порядъка на 2-3,5 атмосфери (200-350 kPa, 35-50 PSI (psi)). Горивните инжектори са свързани към двигателя, но техните клапани остават затворени, докато ECU не позволи горивото да бъде изпратено към цилиндрите.

Но какво се случва, когато двигателят се нуждае от гориво? Тук инжекторът влиза в действие. Обикновено инжекторите имат два щифта: единият щифт е свързан към акумулатора чрез релето за запалване, а другият щифт отива към ECU. ECU изпраща импулсни сигнали към инжектора. Благодарение на магнита, към който се прилагат такива пулсиращи сигнали, клапанът на инжектора се отваря и към неговата дюза се подава определено количество гориво. Тъй като в инжектора има много високо налягане (стойността е дадена по-горе), отвореният клапан изпраща гориво с висока скорост към дюзата на дюзата на инжектора. Продължителността, с която вентилът на инжектора е отворен, влияе върху това колко гориво се подава към цилиндъра и тази продължителност съответно зависи от ширината на импулса (т.е. колко дълго ECU изпраща сигнал към инжектора).

Когато клапанът се отвори, горивният инжектор изпраща гориво през пръскащия накрайник, който разпръсква течното гориво в мъгла директно в цилиндъра. Такава система се нарича система за директно впръскване. Но пулверизираното гориво може да не се подава веднага към цилиндрите, а първо към всмукателните колектори.

Как работи инжектора

Но как ECU определя колко гориво трябва да се подаде към двигателя в момента? Когато водачът натисне педала на газта, той всъщност отваря дросела с натиска на педала, чрез който се подава въздух към двигателя. По този начин можем уверено да наречем педала за газ "регулатор на въздуха" на двигателя. И така, компютърът на автомобила се ръководи, наред с други неща, от стойността на отваряне на дросела, но не се ограничава до този индикатор - той чете информация от много сензори и нека разберем за всички!

Сензор за масов въздушен поток

Първо, сензорът за масов въздушен поток (MAF) открива колко въздух навлиза в тялото на дросела и изпраща тази информация към ECU. ECU използва тази информация, за да реши колко гориво да впръска в цилиндрите, за да поддържа сместа в идеални пропорции.

Сензор за положение на дросел

Компютърът постоянно използва този сензор, за да проверява позицията на дросела и по този начин да научи колко въздух преминава през въздухозаборника, за да регулира импулса, изпратен към инжекторите, като гарантира, че правилното количество гориво влиза в системата.

Сензор за кислород

В допълнение, ECU използва сензора за O2, за да разбере колко кислород има в отработените газове на автомобила. Съдържанието на кислород в отработените газове дава индикация за това колко добре гори горивото. Използвайки свързани данни от два сензора: кислород и масов въздушен поток, ECU контролира и насищането на гориво-въздушната смес, подадена към горивната камера на цилиндрите на двигателя.

Сензор за положението на коляновия вал

Това е може би основният сензор на системата за впръскване на гориво - именно от него ECU научава за броя на оборотите на двигателя в даден момент и коригира количеството подадено гориво в зависимост от броя на оборотите и, разбира се, позицията на педала на газта.

Това са трите основни сензора, които пряко и динамично влияят на количеството гориво, подадено към инжектора и впоследствие към двигателя. Но има редица други сензори:

• Датчикът за напрежение в електрическата мрежа на автомобила е необходим, за да може ECU да разбере колко е изтощена батерията и дали е необходимо да се увеличат оборотите, за да се зареди.
• Сензор за температура на охлаждащата течност - ECU увеличава броя на оборотите, ако двигателят е студен и обратно, ако двигателят е топъл.

AT модерни автомобилив бензин електроцентралиПринципът на работа на захранващата система е подобен на този, използван при дизеловите двигатели. При тези двигатели той е разделен на две - всмукателен и инжекционен. Първият осигурява подаване на въздух, а вторият - гориво. Но поради конструктивните и експлоатационните характеристики, работата на инжекцията се различава значително от тази, използвана при дизеловите двигатели.

Имайте предвид, че разликата в инжекционните системи на дизеловите и бензиновите двигатели все повече се изтрива. За получаване най-добри качествадизайнерите заемат дизайнерски решения и ги прилагат към различни видовеенергийни системи.

Устройството и принципът на работа на инжекционната инжекционна система

Второто име на инжекционните системи за бензинови двигатели е инжекция. Основната му характеристика е точното дозиране на горивото. Това се постига чрез използване на дюзи в дизайна. Устройството за впръскване на двигателя включва два компонента - изпълнителен и контролен.

Задачата на изпълнителната част е подаването на бензин и неговото пръскане. Той включва не толкова много компоненти:

1. Помпа (електрическа).
2. Филтърен елемент (фино почистване).
3. Горивопроводи.
4. Рампа.
5. Дюзи.

Но това са само основните компоненти. Изпълнителният компонент може да включва редица допълнителни компоненти и части - регулатор на налягането, система за източване на излишния бензин, адсорбер.

Задачата на тези елементи е да подготвят горивото и да осигурят подаването му към дюзите, които се използват за впръскването им.

Принципът на действие на изпълнителния компонент е прост. При завъртане на ключа за запалване (при някои модели при отваряне на шофьорската врата) се включва електрическа помпа, която изпомпва бензин и пълни с него останалите елементи. Горивото се пречиства и през горивопроводите навлиза в релсата, която свързва дюзите. Благодарение на помпата горивото в цялата система е под налягане. Но стойността му е по-ниска, отколкото при дизелите.

Отварянето на дюзите се извършва благодарение на електрически импулси, подавани от контролната част. Този компонент на системата за впръскване на гориво се състои от контролен блок и цял набор от проследяващи устройства - сензори.

Тези сензори следят производителността и работните параметри - скорост на въртене на коляновия вал, количество подаден въздух, температура на охлаждащата течност, положение на дросела. Показанията се изпращат до контролния блок (ECU). Той сравнява тази информация с данните, въведени в паметта, въз основа на които се определя дължината на електрическите импулси, подавани към дюзите.

Електрониката, използвана в управляващата част на системата за впръскване на гориво, е необходима за изчисляване на времето, за което дюзата трябва да се отвори в определен режим на работа на силовия агрегат.

Видове инжектори

Но имайте предвид, че това е общият дизайн на системата за захранване на бензиновия двигател. Но са разработени няколко инжектора и всеки от тях има свой собствен дизайн и характеристики на работа.

В автомобилите се използват системи за впръскване на двигателя:

• централен;
• разпределени;
• директен.

Централното впръскване се счита за първи инжектор. Неговата особеност се състои в използването само на една дюза, която инжектира бензин във всмукателния колектор едновременно за всички цилиндри. Първоначално той беше механичен и в дизайна не беше използвана електроника. Ако разгледаме устройството на механичен инжектор, то е подобно на карбураторна система, с единствената разлика, че вместо карбуратор е използван инжектор с електрическо задвижване. С течение на времето централното захранване беше направено електронно.

Сега този тип не се използва поради редица недостатъци, основният от които е неравномерното разпределение на горивото върху цилиндрите.

Разпределеното впръскване в момента е най-разпространената система. Дизайнът на този тип инжектори е описан по-горе. Неговата особеност се състои в това, че горивото за всеки цилиндър се доставя от собствена дюза.

В конструкцията на този тип дюзите са монтирани във всмукателния колектор и са разположени до главата на цилиндъра. Разпределението на горивото по цилиндрите позволява да се осигури точно дозиране на бензина.

Директното впръскване сега е най-модерният вид доставка на бензин. В предишните два вида бензинът се подава в преминаващия въздушен поток и образуването на смес започва да се извършва дори във всмукателния колектор. Същият инжектор по дизайн копира системата за впръскване на дизела.

При инжектор с директно захранване дюзите на дюзите са разположени в горивната камера. В резултат на това компонентите на сместа въздух-гориво се пускат в цилиндрите отделно тук и вече се смесват в самата камера.

Особеността на този инжектор е, че за впръскване на бензин е необходимо високо налягане на горивото. И неговото създаване осигурява още един възел, добавен към устройството на изпълнителната част - помпа за високо налягане.

Системи за захранване на дизелови двигатели

И дизеловите системи се модернизират. Ако по-рано беше механично, сега са оборудвани с дизелови двигатели електронно управление. Той използва същите сензори и контролен блок като в бензиновия двигател.

Сега автомобилите използват три вида дизелово впръскване:

1. С разпределителна инжекционна помпа.
2. обща релса.
3. Инжекторна помпа.

Както при бензиновите двигатели, конструкцията на дизеловото впръскване се състои от изпълнителна и контролна част.

Много елементи от изпълнителната част са същите като тези на инжекторите - резервоар, горивопроводи, филтърни елементи. Но има и компоненти, които не се срещат при бензиновите двигатели - помпа за зареждане с гориво, горивна помпа за високо налягане, линии за транспортиране на гориво под високо налягане.

В механичните системи на дизеловите двигатели се използват редови инжекционни помпи, при които налягането на горивото за всяка дюза се създава от отделна двойка бутала. Такива помпи бяха много надеждни, но бяха обемисти. Моментът на впръскване и количеството впръскано дизелово гориво се регулираха с помпа.

При двигатели, оборудвани с разпределителна инжекционна помпа, в конструкцията на помпата се използва само една бутална двойка, която изпомпва гориво за инжекторите. Този възел е компактен по размер, но ресурсът му е по-нисък от вградените. Тази система се използва само за леки автомобили.

Common Rail се счита за една от най-ефективните системи за впръскване на дизелови двигатели. Общата му концепция до голяма степен е заимствана от инжектора с отделно захранване.

При такъв дизелов двигател в момента, в който започне подаването и количеството гориво се „управлява“ от електронния компонент. Задачата на помпата за високо налягане е само да изпомпва дизелово гориво и да създава високо налягане. Освен това дизеловото гориво не се подава веднага към дюзите, а към рампата, свързваща дюзите.

Инжекторите с помпа са друг вид дизелов инжекцион. В този дизайн няма горивна помпа с високо налягане и двойки бутала, които създават налягане на дизеловото гориво, влизат в инжекторното устройство. Това дизайнерско решение ви позволява да създадете най-високото налягане на горивото сред съществуващите видове впръскване на дизелови агрегати.

И накрая, отбелязваме, че тук е предоставена информация за типовете впръскване на двигателя като цяло. За да се справят с дизайна и характеристиките на тези типове, те се разглеждат отделно.

Видео: Управление на системата за впръскване на гориво

Основната цел на инжекционната система (друго име е инжекционна система) е да се осигури навременното подаване на гориво към работните цилиндри на двигателя с вътрешно горене.

В момента такава система се използва активно при дизелови и бензинови двигатели с вътрешно горене. Важно е да се разбере, че за всеки тип двигател системата за впръскване ще бъде значително различна.

Снимка: rsbp (flickr.com/photos/rsbp/)

Така че в бензинови двигатели с вътрешно горенепроцесът на впръскване насърчава образуването на смес въздух-гориво, след което е принуден да се запали от искра.

При дизеловите двигатели с вътрешно горене подаването на гориво се извършва под високо налягане, когато една част от горивната смес се комбинира с горещ сгъстен въздух и спонтанно се запалва почти моментално.

Инжекционната система остава ключова част от цялостната горивна система на всяко превозно средство. Централният работен елемент на такава система е горивният инжектор (инжектор).

Както бе споменато по-рано при бензиновите и дизеловите двигатели, различни видовеинжекционни системи, които ще разгледаме в преглед в тази статия и ще анализираме подробно в следващите публикации.

Видове системи за впръскване на бензинови ICE

При бензиновите двигатели се използват следните системи за подаване на гориво - централно впръскване (моно впръскване), разпределено впръскване (многоточково), комбинирано впръскване и директно впръскване.

централно впръскване

Захранването с гориво в централната система за впръскване се осъществява благодарение на горивния инжектор, който се намира във всмукателния колектор. Тъй като има само една дюза, тази инжекционна система се нарича още моноинжекция.

Системи от този тип днес са загубили своето значение, поради което не са предвидени в новите модели автомобили, но в някои по-стари модели на някои марки автомобилите могат да бъдат намерени.

Предимствата на моноинжекцията включват надеждност и лекота на използване. Недостатъците на такава система са ниско нивоекологичност на двигателя и висок разход на гориво.

Разпределено впръскване

Системата за многоточково впръскване осигурява подаване на гориво отделно към всеки цилиндър, оборудван със собствен горивен инжектор. В този случай горивните възли се формират само във всмукателния колектор.

В момента мнозинството бензинови двигателиоборудван с разпределена система за подаване на гориво. Предимствата на такава система са висока екологичност, оптимален разход на гориво и умерени изисквания към качеството на консумираното гориво.

директно впръскване

Една от най-модерните и прогресивни инжекционни системи. Принципът на работа на такава система е директното подаване (впръскване) на гориво в горивната камера на цилиндрите.

Системата за директно подаване на гориво дава възможност да се получи висококачествен състав на горивните възли на всички етапи операция ICEза да се подобри процеса на изгаряне на горимата смес, да се увеличи работната мощност на двигателя, да се намали нивото на отработените газове.

Недостатъците на тази система за впръскване включват сложен дизайн и високи изисквания за качество на горивото.

Комбинирана инжекция

Този тип системи комбинират две системи - директно и разпределено впръскване. Често се използва за намаляване на емисиите на токсични елементи и отработени газове, като по този начин се постигат високи екологични показатели на двигателя.

Всички системи за подаване на гориво, използвани на бензинови ICE, могат да бъдат оборудвани с механични или електронни устройства за управление, от които последното е най-модерното, тъй като осигурява най-доброто представянеефективност и екологичност на двигателя.

Подаването на гориво в такива системи може да се извършва непрекъснато или дискретно (импулсно). Според експерти импулсното захранване с гориво е най-подходящо и ефективно и в момента се използва във всички съвременни двигатели.

Видове инжекционни системи за дизелови двигатели с вътрешно горене

При съвременните дизелови двигатели се използват системи за впръскване като система помпа-инжектор, система Common Rail, система с редова или разпределителна инжекционна помпа (горивна помпа за високо налягане).

Най-популярните и считани за най-прогресивни от тях са системите: Common Rail и помпени инжектори, които ще разгледаме по-подробно по-долу.

HPFP е централният елемент на всеки горивна системадизелов двигател.

При дизеловите двигатели горимата смес може да се подава както към предварителната камера, така и директно към горивната камера (директно впръскване).

В момента се дава предимство на системата директно впръскване, който се отличава с повишено ниво на шум и по-малко гладка работа на двигателя в сравнение с впръскването в предварителната камера, но в същото време се осигурява много по-важен показател - ефективност.

Инжекционна система помпа-инжектор

Подобна система се използва за подаване и впръскване на горивна смес под високо налягане от централно устройство - помпени инжектори.

По името можете да познаете, че основната характеристика на тази система е, че в едно устройство (помпа-инжектор) се комбинират две функции наведнъж: генериране на налягане и инжектиране.

Конструктивният недостатък на тази система е, че помпата е оборудвана с постоянно задвижване от разпределителния вал на двигателя (не е изключен), което води до бързо износване на конструкцията. Поради това производителите все повече избират система за впръскване Common Rail.

Инжекционна система Common Rail (акумулаторно впръскване)

Това е по-усъвършенствана система за захранване с TC за повечето дизелови двигатели. Името му идва от основния конструктивен елемент - горивната шина, обща за всички инжектори. Common Rail в превод от английски просто означава - обща рампа.

В такава система горивото се подава към горивните инжектори от релса, която също се нарича акумулатор за високо налягане, поради което системата има второ име - система за впръскване на батерията.

Системата Common Rail осигурява три степени на впръскване - предварителна, основна и допълнителна. Това позволява да се намалят шумът и вибрациите на двигателя, да се направи процесът на самозапалване на горивото по-ефективен и да се намали количеството вредни емисии в атмосферата.

За управление на системите за впръскване на дизелови двигатели са предвидени механични и електронни устройства. Системите на механиката ви позволяват да контролирате работното налягане, обема и времето на впръскване на гориво. Електронните системи осигуряват по-ефективно управление на дизеловите двигатели с вътрешно горене като цяло.

Директното впръскване (известно още като "директно впръскване" или GDI) започна да се появява в автомобилите не толкова отдавна. Технологията обаче набира популярност и все по-често се среща в двигателите на новите автомобили. Днес ще се опитаме да отговорим в общи линии какво представлява технологията за директно впръскване и трябва ли да се страхуваме от нея?

Като начало трябва да се отбележи, че основният отличителна чертатехнологията е местоположението на дюзите, които се поставят директно в главата на цилиндъра, съответно, и инжектирането под огромно налягане се извършва директно в цилиндрите, за разлика от отдавна установените по-добра странагориво във всмукателния колектор.

Директното впръскване е тествано за първи път в серийно производство от японския автомобилен производител Mitsubishi. Операцията показа, че сред предимствата основните предимства са ефективност - от 10% до 20%, мощност - плюс 5% и екологичност. Основният недостатък е, че инжекторите са изключително взискателни към качеството на горивото.

Също така си струва да се отбележи, че подобна система е била успешно инсталирана в продължение на много десетилетия. Въпреки това, именно при бензиновите двигатели прилагането на технологията беше изпълнено с редица трудности, които все още не са окончателно решени.

Видео от YouTube канала "Savagegeese" обяснява какво е директно впръскване и какво може да се обърка при шофиране на автомобил с тази система. В допълнение към основните плюсове и минуси, видеото обяснява и тънкостите на превантивната поддръжка на системата. В допълнение, видеото засяга темата за системите за впръскване във всмукателните канали, които могат да се видят в изобилие при по-старите двигатели, както и тези, които използват и двата метода на впръскване на гориво. Нагледно използвайки диаграми на Bosch, водещият обяснява как работи всичко.

За да разберете всички нюанси, предлагаме да гледате видеоклипа по-долу (включването на превода на субтитрите ще ви помогне да го разберете, ако не знаете английски много добре). За тези, които не са много заинтересовани да гледат, можете да прочетете за основните предимства и недостатъци на директното впръскване на бензин по-долу, след видеото:

И така, екологичността и икономичността са добри цели, но ето какви са опасностите от използването на модерни технологии във вашия автомобил:

минуси

1. Много сложен дизайн.

2. От това следва второто важен проблем. Тъй като младата бензинова технология включва големи промени в дизайна на цилиндровите глави на двигателя, дизайна на самите инжектори и свързаната промяна в други части на двигателя, като горивна помпа за високо налягане (горивна помпа за високо налягане), цената на автомобилите с директен впръскването на гориво е по-високо.

3. Производството на частите на самата енергийна система също трябва да бъде изключително прецизно. Дюзите развиват налягане от 50 до 200 атмосфери.

Добавете към това работата на инжектора в непосредствена близост до горивното гориво и налягането вътре в цилиндъра и получавате необходимостта да произвеждате компоненти с много висока якост.

4. Тъй като дюзите на инжектора гледат в горивната камера, всички продукти от изгарянето на бензина също се отлагат върху тях, като постепенно запушват или дезактивират инжектора. Това е може би най-сериозният недостатък на използването на конструкцията GDI в руската реалност.

5. Освен това е необходимо внимателно да се следи състоянието на двигателя. Ако изгарянето на маслото започне да се случва в цилиндрите, продуктите от термичното му разлагане бързо ще деактивират дюзата, ще се запушат всмукателни клапани, образувайки върху тях незаличимо покритие от отлагания. Не забравяйте, че класическото впръскване с дюзи, разположени във всмукателния колектор, почиства добре всмукателните клапани, като ги измива с гориво под налягане.

6. Скъп ремонт и необходимост от профилактика, която също е скъпа.

В допълнение, той също така обяснява, че превозните средства с директно впръскване могат да доведат до замърсяване на клапаните и лоша производителност, ако се използват неправилно, особено при двигатели с турбокомпресор.

Съвременните превозни средства използват различни системи за впръскване на гориво. Инжекционната система (друго име е инжекционната система, от инжекция - инжекция), както подсказва името, осигурява впръскване на гориво.

Инжекционната система се използва както при бензинови, така и при дизелови двигатели. В същото време дизайнът и работата на инжекционните системи за бензинови и дизелови двигатели се различават значително.

При бензиновите двигатели чрез впръскване се образува хомогенна гориво-въздушна смес, която се запалва принудително от искра. При дизеловите двигатели горивото се впръсква под високо налягане, част от горивото се смесва със сгъстен (горещ) въздух и се запалва почти моментално. Налягането на впръскване определя количеството впръскано гориво и съответно мощността на двигателя. Следователно, колкото по-високо е налягането, толкова по-голяма е мощността на двигателя.

Системата за впръскване на гориво е неразделна част от горивната система на автомобила. Основният работен орган на всяка инжекционна система е дюзата ( инжектор).

Инжекционни системи за бензинови двигатели

В зависимост от метода на образуване на сместа гориво-въздух се разграничават следните системи за централно впръскване, разпределено впръскване и директно впръскване. Централните и порт инжекционните системи са системи за пилотно впръскване, т.е. инжектирането в тях се извършва преди достигане на горивната камера - във всмукателния колектор.

Дизелови инжекционни системи

Впръскването на гориво в дизеловите двигатели може да се извърши по два начина: в предкамерата или директно в горивната камера.

Двигателите с предкамерно впръскване се отличават с ниски нива на шум и гладка работа. Но в момента се предпочитат системите с директно впръскване. Въпреки повишеното ниво на шум, такива системи имат висока горивна ефективност.

Определящият структурен елемент на системата за впръскване на дизела е горивната помпа за високо налягане (TNVD).

На автомобилис дизелов двигателинсталирани са различни конструкции на инжекционни системи: с линейна инжекционна помпа, с разпределителна инжекционна помпа, помпени дюзи, Common Rail. Прогресивни инжекционни системи - помпа дюзи и Common Rail система.