Системы впрыска топлива бензиновых двигателей Автомобильный справочник

Устройство и принцип работы системы управления впрыском топлива

Современная система впрыска топлива устанавливается на бензиновые и дизельные двигатели, обеспечивая оптимальные условия для создания наиболее эффективной топливно-воздушной смеси. От нее во многом зависят параметры мощности и экономичности двигателя, поэтому поломка системы приводит к серьезным проблемам. Несмотря на многообразие конструкций, впрыск топлива работает по единым принципам.

Конструкция системы впрыска

Бензин или дизельное топливо подается в цилиндры через впрыск топлива в цилиндр и топливные форсунки, каждая из которых устанавливается в соответствующий впускной трубопровод. Снизу он закрывается впускным клапаном, перекрывающим свободный доступ в камеру сгорания.

При опускании поршня вниз, за счет увеличения объема камеры сгорания, образуется разрежение, приводящее к открытию впускного клапана. По этому каналу через впускной трубопровод засасывается атмосферный воздух, проходя через воздушный фильтр.

Воздух доходит до дроссельной заслонки, частично перекрывающей просвет трубопровода. При ее полном открытии в цилиндр попадает наибольшее количество воздуха и топлива, что приводит к повышению мощности за счет увеличения оборотов двигателя. При перекрытии дроссельной заслонки поток воздуха и, соответственно, топлива уменьшается, мощность и обороты двигателя снижаются. Управление заслонкой осуществляется путем нажатия на педаль газа. При не нажатой педали режим работы двигателя называется «холостой ход» при минимальной мощности и оборотах двигателя.

Когда воздух доходит до места подключения форсунки, через нее происходит непосредственный впрыск топлива, которое перемешивается с воздухом. В результате в камеру сгорания цилиндра поступает готовая топливно-воздушная смесь, которая затем воспламеняется, обеспечивая полезную работу поршня.

Управление процессом впрыска

Чтобы подача горючего осуществлялась своевременно и в нужных для создания оптимальной смеси количествах, требуется специальное управление системой впрыска топлива. В современных автомобилях за это отвечает электронный блок управления (ЭБУ).

Чтобы передать команду на форсунку для впрыска топлива, ЭБУ должен получить нужный сигнал от двигателя. Он передается при помощи соответствующих датчиков. В различных автомобилях для контроля работы двигателя используется до десятка датчиков, среди которых используется три основных, через которые и контролируется электронный впрыск топлива:

1. Датчик фазы и метка

Датчик фазы или датчик положения газораспределительного вала. Его срабатывание является сигналом для начала процесса впрыска топлива. На шестерне или самом распределительном вале устанавливается задающая метка. Рядом с ней — датчик фазы. Когда метка приближается к датчику, импульс передается в блок управления, сигнализируя о начале такта впуска. ЭБУ подают команду, и форсунка впрыска топлива открывается, подавая его в камеру сгорания.

2. Датчик температуры жидкости в системе охлаждения

Он устанавливается в рубашке охлаждения и передает на ЭБУ информацию о температуре двигателя. Если двигатель холодный и не набрал рабочую температуру, то смесь делается богаче за счет того, что топливо впрыскивается дольше и смесь обогащается. Например, бензин впрыскивается не 8, а 10 миллисекунд.

3. Датчик кислорода

Устанавливается в выпускном трубопроводе системы выхлопа. Он подает сигнал в том случае, если количество топлива превышает то, которое необходимо для полного сгорания при максимальной концентрации кислорода. Это заставляет блок управления снижать подачу бензина или солярки, регулируя его расход.

Такая система позволяет оперативно собрать информацию от датчиков, проанализировать его в ЭБУ, после чего подать оптимальную управляющую команду на форсунку. В результате в каждом из режимов работы обеспечивается оптимальная мощность при минимальных затратах топлива и токсичности выхлопа. Такт впуска топлива – это очень быстрый процесс, проходящий за сотые доли секунды.

Читайте также:  Как открутить болт с сорванными гранями практичные советы

Техническое обслуживание

Как любой узел автомобиля, система питания с впрыском топлива требует периодического обслуживания. Прежде всего, это своевременная замена воздушного фильтра, которую нужно делать каждые 20-30 тыс. км пробега. Если фильтр не заменить, то пыль и мелкий мусор извне будут проходить в топливный трубопровод, что приведет к засорению форсунок, неправильному сгоранию топлива, преждевременному износу двигателя.

При выходе из строя любого из датчиков, на приборной панели загорится лампочка CHECK ENGINE или CHECK. Это означает, что в системе двигателя зарегистрирована ошибка, но какая, поможет узнать только электронная диагностика. При этом двигатель продолжит работать по резервной программе, предусмотренной в электронном блоке управления, усредняющей показания датчика, который вышел из строя. Это может никак не сказаться на режиме работы мотора, а в ряде случаев, он переводится на щадящий режим работы с минимальной мощностью, пригодный только для того, чтобы потихоньку доехать до СТО. Иногда наблюдаются перебои в работе или необычный по цвету, более интенсивный выхлоп.

После обращения в автосервис требуется провести компьютерную диагностику, которая точно выявит, какой из датчиков вышел из строя. После потребуется провести его ремонт или замену, и система управления впрыском топлива заработает в нормальном режиме, а индикатор CHECK ENGINE перестанет загораться при работающем моторе. Единственный датчик, при поломке которого автомобиль заглохнет и уже не заведется – датчик положения коленчатого вала.

Устройство системы впрыска топлива на современных автомобилях имеет достаточно сложную конструкцию, которая управляется при помощи цифрового устройства. Поэтому при нарушении ее регулировки или поломке необходимо обращаться в автосервис. Там мастер, применяя специализированное оборудование, выявит причины неполадок и проведёт профессиональный ремонт.

Своевременное обслуживание, эксплуатация двигателя в нормативных режимах и использование качественного топлива позволят избежать серьезных поломок и увеличат интервал между такими дорогостоящими операциями, как замена топливных форсунок, которые стоят достаточно дорого, особенно на дизельных авто.

Видео: Управление системой впрыска топлива

Как работает система непосредственного впрыска топлива GDI

Система непосредственного впрыска топлива применяется на бензиновых двигателях последних поколений с целью повышения их экономичности и увеличения мощности. Она предполагает впрыск бензина напрямую в камеры сгорания цилиндров, где и происходит его смешение с воздухом и образование топливовоздушной смеси. Первыми двигателями, которые были оснащены такой системой впрыска, стали моторы GDI (Mitsubishi). Аббревиатура GDI – расшифровывается как “Gasoline Direct Injection”, что дословно переводится как “непосредственный впрыск бензина”.

  1. Устройство и принцип действия системы GDI
  2. Конструктивные особенности двигателей GDI
  3. Режимы работы системы прямого впрыска
  4. Особенности эксплуатации системы
  5. Плюсы и минусы использования

Устройство и принцип действия системы GDI

В наши дни системы, аналогичные Gasoline Direct Injection, используют и другие производители автомобилей, обозначая данную технологию TFSI (Audi), FSI или TSI (Volkswagen), JIS (Toyota), CGI (Mercedes), HPI (BMW). Принципиальными отличиями этих систем являются рабочее давление, конструкция и расположение топливных форсунок.

Конструктивные особенности двигателей GDI

Классическая система непосредственного впрыска топлива конструктивно состоит из следующих элементов:

  • Топливный насос высокого давления (ТНВД). Для корректной работы системы (создания тонкого распыливания) бензин в камеру сгорания должен подаваться под высоким давлением (аналогично дизельным моторам) в пределах 5…12 МПа.
  • Электрический топливный насос низкого давления. Подает топливо из бензобака к ТНВД под давлением 0,3…0,5 МПа.
  • Датчик низкого давления. Фиксирует уровень давления, созданного электрическим насосом.
  • Форсунки высокого давления. Осуществляют впрыск топлива в цилиндр. Оснащены вихревыми распылителями, позволяющими создавать требуемую форму топливного факела.
  • Поршень. Имеет особую форму с выемкой, которая предназначена для перенаправления горючей смеси к свече зажигания двигателя.
  • Впускные каналы. Имеют вертикальную конструкцию, благодаря чему возникает обратный вихрь (закручен в противоположную сторону по сравнению с другими типами двигателей), выполняющий функцию направления смеси к свече зажигания и обеспечивающий лучшее наполнение камеры сгорания воздухом.
  • Датчик высокого давления. Располагается в топливной рампе и предназначен для передачи информации в электронный блок управления, который изменяет уровень давления в зависимости от актуальных режимов работы двигателя.
Читайте также:  Что делать, если на Peugeot 308 не греет печка, как это исправить

Режимы работы системы прямого впрыска

Как правило, двигатели с непосредственным впрыском имеют три основных режима работы:

  • Впрыск в цилиндр на такте сжатия (послойное смесеобразование). Принцип работы в этом режиме заключается в образовании сверхбедной смеси, что позволяет максимально экономить топливо. В начале в камеру цилиндра подается воздух, который закручивается и сжимается. Далее под высоким давлением осуществляется впрыскивание топлива и перенаправление полученной смеси к свече зажигания. Факел получается компактным, поскольку формируется на этапе максимального сжатия. При этом топливо как бы окутано прослойкой воздуха, что уменьшает тепловые потери и предотвращает предварительный износ цилиндров. Режим используется при работе мотора на малых оборотах.
  • Впрыск на такте впуска (гомогенное смесеобразование). Состав топлива в этом режиме близок к стехиометрическому. Подача воздуха и бензина в цилиндр происходит одновременно. Факел смеси при таком впрыске имеет коническую форму. Применяется при мощных нагрузках (скоростной езде).
  • Двухстадийный впрыск на такте сжатия и впуска. Применяется при резком ускорении машины, движущейся на малой скорости. Двойной впрыск в цилиндр позволяет снизить вероятность детонации, которая может возникнуть в моторе при резкой подаче обогащенной смеси. Вначале (на такте впуска воздуха) подается небольшое количество бензина, что приводит к образованию обедненной смеси и снижению температуры в камере сгорания цилиндра. На такте максимального сжатия подается оставшаяся часть топлива, что делает смесь богатой.

Особенности эксплуатации системы

Главным требованием для корректной работы двигателя с прямым впрыском топлива является использование качественного бензина. Оптимальная марка топлива, как правило, указывается в инструкции к автомобилю.

Обычно рекомендуется заливать бензин с октановым числом не менее 95. Однако важно учитывать, что этот уровень не должен быть обеспечен за счет различных присадок. Исключение составляют присадки, рекомендованные производителем двигателя и автомобиля.

Низкое качество топлива, особенно при высоком проценте содержания серы, бензола и углеводородов в отечественном бензине способствует преждевременному износу форсунок, что может вывести двигатель GDI из строя.

Не менее требователен бензиновый мотор с непосредственным впрыском к тому, какое масло применяется в системе. Здесь лучше всего следовать инструкциям производителя.

Плюсы и минусы использования

Главной особенностью двигателя gdi является подача топлива напрямую в цилиндр, что сокращает время цикла и существенно повышает мощность автомобиля (до 15%). Помимо этого уменьшается расход топлива (до 25%) и повышается экологичность выхлопа. Это обеспечивает более эффективную эксплуатацию автомобиля в городских условиях.

Для автомобилей, на которых установлен GDI двигатель, проблемы эксплуатации связаны прежде всего со следующим перечнем недостатков:

  • Необходимость нейтрализации отработавших газов при работе мотора на малых оборотах. При образовании обедненной топливно-воздушной смеси в выхлопных газах образуется много вредных компонентов, для устранения которых требуется установка системы рециркуляции отработавших газов.
  • Повышенные требования к топливу и маслу. Наилучшим бензином для GDI считается топливо с октановым числом 101, который практически недоступен на отечественном рынке.
  • Высокая стоимость производства двигателей и ремонта. Весомую долю проблем доставляют форсунки, подающие бензин в цилиндры. Они должны выдерживать высокое давление. Если они забиваются по причине некачественного топлива, их невозможно разобрать и почистить – форсунки подлежат только замене. Их стоимость в несколько раз выше, чем у обычных.
  • Повышенное внимание к системе фильтрации. Чистка и замена воздушного фильтра в такой системе должна производиться чаще, поскольку качество поступающего воздуха напрямую связано с состоянием форсунок.

Отечественные автомобилисты весьма скептически относятся к системе непосредственного впрыска, что обусловлено высокой стоимостью обслуживания автомобиля. С другой стороны, такие двигатели считаются передовой технологией, которая развивается и активно внедряется в автомобилестроение по всему миру.

Составляющие системы впрыска топлива

Тенденция развития рынка требует создания новейших механизмов впрыска топлива, которой является система непосредственного впрыска. В бензиновых двигателях внутреннего сгорания, для которых она предназначена, данная система осуществляет непосредственный впрыск топлива в цилиндры. Камера их сгорания под высоким давлением получает горючее. Данная система этим отличается от стандартной системы распределенного впрыска (топливо впрыскивается во впускной коллектор).

  1. Составляющие системы непосредственного впрыска топлива.
  2. Непосредственный впрыск имеет ряд преимуществ.
  3. Недостатками непосредственного впрыска являются:
Читайте также:  Ошибка hardlock not found в Smeta 9 Настройка серверов windows и linux

Составляющие системы непосредственного впрыска топлива.

Прямой впрыск происходит благодаря слаженной работе всех составляющих структуры. Система непосредственного впрыска топлива состоит из:

  1. Топливного насоса высокого давления. Данный насос состоит из плунжеров. Их может быть несколько. Движение начинает осуществляется насосом от распределительного вала. Его основной функцией является непосредственный впрыск к топливной рампе бензина. Затем, по мере возникновения потребностей двигателя, приборы для пульверизации получают его под высоким давлением.
  2. Топливной рампы. Ее назначение — накопление горючего, его перераспределение по приборам для пульверизации. Она предотвращает контурные колебания бензина.
  3. Форсунок впрыска. Они обеспечивают распределение в камере сгорания бензина, благодаря чему происходит образование топливно-воздушной смеси.
  4. Камеры высокого давления, оснащенной регулятором количественного давления топлива. Благодаря ей осуществляется дозированная подача насосом топлива, зависящая от впрыскивания форсунки.
  5. Привода топливного насоса. Его функция — запуск движения вала.
  6. Предохранительного клапана. Обеспечивает защиту элементов системы впрыска от давления превышающего норму. Это происходит путем расширения топлива, если есть нарушения режима температур.
  7. Датчика высокого давления. Повышение нормы давления способствует работе датчика путем реакции на изменения. Затем, на основании результатов передачи от него данных, действует блок управления, который уменьшает давление в топливной рампе.
  8. Топливного фильтра. Очищает топливо путем отсеивания ржавчины, частичек пыли. Таким образом, топливная система защищена от их попадания.
  9. Блока управления двигателем. Обеспечивает единую слаженную работу самой системы.
  10. Блока управления форсунками. Осуществляет согласованную работу форсунок.
  11. Топливного насоса низкого давления. Основой его функционирования является подача из бака горючего к топливному оборудованию.
  12. Перепускного клапана. Он является исполнительным механизмом, который начинает действие с помощью блока управления двигателем.
  13. Входных датчиков. Они обеспечивают блок управления двигателем новой информацией.
  14. Фильтров супертонкой очистки топлива. Его функция — очищать от грязного горючего.

Схема непосредственного впрыска топлива

В двигателях, подающих прямой впрыск, требования к качеству топлива намного выше. Они позволяют больше экономить — до 20%, соответствуют высокому уровню экологических стандартов — сокращают вместе с отработавшими газами выброс вредных элементов.

Высокую эффективность использования топливной смеси определяет разнообразие смесеобразования на всех режимах работы двигателя.

Непосредственный впрыск топлива дает возможность получить такие виды смесеобразования:

  1. Послойное. Оно применяется при работе бензиновых двигателей на небольших нагрузках, а также малых и средних оборотах. При этом входные клапаны остаются закрытыми, а дроссельная заслонка — открыта. С огромной скоростью воздух поступает в камеры. Впрыск подается к свече зажигания. Воздух, оставшийся после воспламенения смеси, является теплоизолятором.
  2. Стехеометрическое гомогенное. Его применяют при больших нагрузках и высоких оборотах. Впускные заслонки, при данном образовании смеси, открыты, а дроссельная, при изменении положения педали газа, открывается. На такте впуска происходит впрыск горючего. Образование смеси по своей структуре является однородным. Горение смеси проиходит в полном объеме камеры сгорания.
  3. Гомогенное. Оно используется в промежуточных режимах работы двигателя. Смесеобразование получается благодаря максимальному открытию дроссельной заслонки. Впускные заслонки остаются закрытыми. Цилиндры, содержащие воздух, способствуют его эффективному движению. На такте впуска происходит впрыск бензина. Гомогенная смесь может содержать отработанные газы.

Непосредственный впрыск имеет ряд преимуществ.

Непосредственный впрыск дает возможность точной подачи горючего, благодаря инновационным компьютерам. Не образовывая капель, он распределяет топливо наиболее оптимально с помощью правильного расположения инжекторов. Таким образом, происходит эффективное сгорание бензина. Это приводит к увеличению мощности автомобиля, при этом каждая капля бензина несет меньше грязи и ненужных частиц.

Недостатками непосредственного впрыска являются:

  • система достаточно сложна,
  • система имеет высокую стоимость.

Данная система затратная в производстве. Ее элементы работают с топливом под большим давлением. Иная ситуация у обычного способа образования смеси. Крепость форсунок должна выдерживать давление, температуру в цилиндрах.

Таким образом, эта система является новой технологией, позволяющей двигателям сжигать, эффективно прорабатывать горючее. Она позволяет увеличить мощность, экономичность двигателей автомобилей, а также сократить атмосферные выбросы.

Ссылка на основную публикацию
Система смазки двигателя необходима для работы автомобиля
Масляный насос назначение, устройство и принцип работы Один из элементов сложной системы смазки двигателя – масляный насос. Именно с его...
Сигнализация Томагавк — особенности, виды автосигнализации Tomahawk с автозапуском, фото брелков, ин
Сигнализация Томагавк 9030 инструкция по эксплуатации Автор: Максим Марков Дата: 2017-07-08 Надежная защита собственного автомобиля – мечта любого прогрессивного водителя....
Сигнализация Томагавк не закрывает или открывает двери устранение неисправности
Сигнализация срабатывает сама по себе на машине фото и видео, почему постоянно самопроизвольно без п Практически все иномарки, а также...
Система старт-стоп на автомобиле как работает, плюсы и минусы
Назначение, функции и особенности работы кнопок старт-стоп Используя кнопку старт-стоп вместо устаревшего замка зажигания, вы можете рассчитывать на следующие преимущества:...
Adblock detector