Виды и особенности работы систем впрыска бензиновых двигателей

Система топливного впрыска применима для подачи топлива небольшими порциями в двигатель внутреннего сгорания в конкретно заданный момент времени. Параметры системы влияют на показатель мощности, экологический и экономический класс мотора транспортного средства. Конструкция и исполнение системы впрыска могут сильно различаться, что говорит только об их эффективности и области применения.

Оглавление

Небольшой экскурс в историю создания

Системы впрыска бензиновых моторов: виды

Центральный впрыск или моновпрыск

Распределенный впрыск (MPI)

Непосредственный топливный впрыск (GDI)

Небольшой экскурс в историю создания

Полномасштабное внедрение инжекторной подачи топлива стартовало в семидесятых годах, и это было логичной реакцией на то, что сильно увеличился уровень поставки в атмосферу загрязняющих компонентов и соединений. Такую систему заимствовали в области авиастроения, и она считается более безопасной в плане экологичности, поэтому она и стала реальной альтернативой карбюраторному мотору. Он на тот момент работал за счет механической системы топливной подачи, что характеризуется его поступлением в камеру сгорания за счет формирования разницы в давлении.

Первая система впрыска была только механической, характеризовалась минимальной эффективностью на тот момент. В качестве основной причины подобного явления называют недостаточно высокий уровень прогресса в плане технологий, который оказался не способен раскрыть ее потенциал полностью. Изменение ситуации наметилось на конец девяностых годов, когда стали активно создавать, развиваться и внедряться электронные системы управления функционированием двигателей. Электронный блок управления обеспечивал более четкий контроль объема впрыскиваемого топлива в цилиндры, а также процентное соотношение компонентов формируемой топливовоздушной смеси.

Системы впрыска бензиновых моторов: виды

Выделяется совокупность базовых видов систем топливного впрыска, различающиеся между собой по методике формирования топливовоздушной смеси.

Центральный впрыск или моновпрыск

В подобных системах в наличие имеется одна форсунка, размещенная во впускном коллекторе. Подобные варианты реализации впрыска представлены только на легковых автомобилях моделей, которые уже перестали спускать с конвейеров. В ее состав входят такие составные элементы:

• Регулятор давления, который предназначен для обеспечения постоянного значения величины рабочего давления 0,1 МПа, а также предотвращение возникновения в системе подачи топлива воздушных пробок.
• Форсунка впрыска, предназначенная для импульсной подачи бензина во впускной коллектор мотора.
• Дроссельная заслонка нужна для регулирования объема атмосферного воздуха, подаваемого в камеру сгорания. Допускается использование заслонки, оснащенной современным механическим или электрическим приводом.
• Блок управления, выполненный из блока памяти и микропроцессора, ответственных за талонные данные параметров топливного впрыска.
• Датчик положения коленвала мотора, положения дроссельной заслонки, температурный датчик и прочие.

Работа системы впрыска бензина с одной форсункой базируется на конкретной схеме: 

• Двигатель запущен.
• Установленные в системе датчики отвечают за считывание и передачу сведений о текущем состоянии системы непосредственно в блок управления.
• Происходит сравнение полученных данных с эталонной характеристикой, а далее на базе этих сведений блоком управления рассчитывается подходящий момент и длительность открытия форсунки.
• Сигнал о том, что форсунка открылась, транслируется на электромагнитную катушку, что активирует топливную подачу на впускной коллектор, где реализовано смешивание с атмосферным воздухом.
• Смесь из топлива и воздуха передается в цилиндры.

Распределенный впрыск (MPI)

В составе системы с распределенным впрыском используются аналогичные компоненты, но в данной конструкции используются выделенные форсунки для каждого отдельного цилиндра. Их открытие реализовано попарно, по отдельности или всех в один момент времени.

Воздух и бензин смешиваются во впускном коллекторе, но от моновпрыска такая система отличается тем, что топливо подается исключительно во впускные тракты соответствующих цилиндров.

Система с распределенным впрыском работает по вполне понятной схеме, при этом электроника  (KE-Jetronic,  L-Jetronic) полностью обеспечивает управление. Эти конструкции выпускаются компанией Bosch, являются универсальными, получили широчайшее распространение в автомобилях разных марок.

По каким механизмам осуществляется действие распределенного топливного впрыска:

• Воздух подается в двигатель.
• С помощью совокупности датчиков определяется объем воздуха, его температурный показатель, скорость вращения коленвала, параметры текущего положения дроссельной заслонки.
• Все эти полученные данные предназначены для электронного блока управления, чтобы определить объем топлива, оптимальный для количества воздуха, поступившего внутрь.
• Транслируется сигнал, чтобы соответствующие форсунки открывались на необходимый временной промежуток.

 Непосредственный топливный впрыск (GDI)

В системе данного конструктивного исполнения предусмотрена подача бензина посредством отдельных форсунок непосредственно в камеры сгорания каждого из цилиндров двигателя под давлением, и одновременно с этим туда же реализована подача атмосферного воздуха. Такая система впрыска позволяет создать необходимую концентрацию топливовоздушной смеси, вне зависимости от текущего режима работы двигателя внутреннего сгорания. Смесь в это время сгорает почти полностью, поэтому снижается объем опасных выбросов и вредных компонентов, которые попадают в атмосферу.

Подобная система впрыска имеет довольно сложную конструкции и внутреннее устройство, она заметно восприимчива к топливному качеству, что делает ее довольно дорогостоящей в плане производства и последующей эксплуатации. Так как функционирование форсунок реализовано в более агрессивных условиях, корректная работа подобной системы возможна только в случае обеспечения повышенного давления топлива, уровень которого необходимо поддерживать на отметке не ниже 5 МПа.

В плане конструктивного исполнения у системы непосредственного впрыска имеется определенный набор элементов:

• Топливный насос, работающий под высоким давлением;
• Регулятор давления топлива;
• Рампа топлива;
• Предохранительный клапан, который размещен на топливной рампе для предохранения элементов системы от повышения давления более заданного допустимого уровня;
• Датчик, улавливающий высокое давление;
• Форсунки.

Электронная система впрыска данного типа выпускается компанией Bosch, и получила собственное наименование MED-Motronic. Ее действие базируется на принципах, которые сильно зависят от вида смесеобразования:

• Послойное – реализовано на двигателях со средними и малыми оборотами. Подача воздуха в камеру сгорания осуществляется на большо скорости. Впрыск топлива реализован по направлению к свече зажигания, а далее происходит смешивание с воздухом, после чего смесь воспламеняется.
• Стехиометрическое. Нажатие на педаль газа вызывает открытие дроссельной заслонки, одновременно с подачей воздуха происходит впрыск топлива, а далее смесь воспламеняется, чтобы полностью сгореть.
• Гомогенное. В цилиндрах запускается интенсивное воздушное движение, при этом впрыск бензина реализован на такте впуска воздуха.

Непосредственный топливный впрыск в бензиновом моторе представляет собой самое перспективное направление для данной сферы в эволюции и совершенствовании систем впрыска. Впервые его реализовали в 1996 году на легковых автомобилях марки Mitsubishi Galant, а на данный момент его используют для установки и сегодня его устанавливают на свои автомобили большинство крупнейших автопроизводителей.

Так как неисправности, сопряженные с системой топливного впрыска, возникают довольно часто и причин этому много, сначала рекомендовано выполнить диагностику автомобильный сканером, чтобы выявить ошибки. Если не хочется посещать сервис, то можно сделать это посредством специализированного универсального устройства Rokodil ScanX Pro.

Этот же сканер позволяет отрегулировать положение дроссельной заслонки, выполнить проверку системы выхлопных газов, а также считать параметры работы мотора и многое другое.

Система впрыска

На современных автомобилях используются различные системы впрыска топлива. Система впрыска (другое наименование — инжекторная система, от injection – впрыск) как следует из названия, обеспечивает впрыск топлива.

Система впрыска используется как на бензиновых, так и дизельных двигателях. Вместе с тем, конструкции и работа систем впрыска бензиновых и дизельных двигателей существенным образом различаются.

В бензиновых двигателях с помощью впрыска образуется однородная топливно-воздушная смесь, которая принудительно воспламеняется от искры. В дизельных двигателях впрыск топлива производится под высоким давлением, порция топлива смешивается со сжатым (горячим) воздухом и почти мгновенно воспламеняется. Давление впрыска определяет величину порции впрыскиваемого топлива и соответственно мощность двигателя. Поэтому, чем больше давление, тем выше мощность двигателя.

Система впрыска топлива является составной частью топливной системы автомобиля. Основным рабочим органом любой системы впрыска является форсунка (инжектор).

Системы впрыска бензиновых двигателей

В зависимости от способа образования топливно-воздушной смеси различают следующие системы центрального впрыска, распределенного впрыска и непосредственного впрыска. Системы центрального и распределенного впрыска являются системами предварительного впрыска, т.е. впрыск в них производится не доходя до камеры сгорания — во впускном коллекторе.

Центральный впрыск (моновпрыск) осуществляется одной форсункой, устанавливаемой во впускном коллекторе. По сути это карбюратор с форсункой. В настоящее время системы центрального впрыска не производятся, но все еще встречаются на легковых автомобилях. Преимуществами данной системы являются простота и надежность, а недостатками — повышенный расход топлива, низкие экологические показатели.

Система распределенного впрыска (многоточечная система впрыска) предполагает подачу топлива на каждый цилиндр отдельной форсункой. Образование топливно-воздушной смеси происходит во впускном коллекторе. Является самой распространенной системой впрыска бензиновых двигателей. Ее отличает умеренное потребление топлива, низкий уровень вредных выбросов, невысокие требования к качеству топлива.

Перспективной является система непосредственного впрыска. Впрыск топлива осуществляется непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра. Система позволяет создавать оптимальный состав топливно-воздушной смеси на всех режимах работы двигателя, повысить степень сжатия, тем самым обеспечивает полное сгорание смеси, экономию топлива, повышение мощности двигателя, снижение вредных выбросов. С другой стороны ее отличает сложность конструкции, высокие эксплуатационные требования (очень чувствительна к качеству топлива, особенно к содержанию в нем серы).

Для снижения выбросов твердых частиц в атмосферу с отработавшими газами применяется комбинированная система впрыска, объединяющая систему непосредственного впрыска и систему распределенного впрыска на одном двигателе внутреннего сгорания.

Системы впрыска бензиновых двигателей могут иметь механическое или электронное управление. Наиболее совершенным является электронное управление впрыском, обеспечивающее значительную экономию топлива и сокращение вредных выбросов.

Впрыск топлива в системе может осуществляться непрерывно или импульсно (дискретно). Перспективным с точки зрения экономичности является импульсный впрыск топлива, который используют все современные системы.

В двигателе система впрыска обычно объединена с системой зажигания и образует объединенную систему впрыска и зажигания (например, системы Motronic, Fenix). Согласованную работу систем обеспечивает система управления двигателем.

Системы впрыска дизельных двигателей

Впрыск топлива в дизельных двигателях может производиться двумя способами: в предварительную камеру или непосредственно в камеру сгорания.

Двигатели с впрыском в предварительную камеру отличает низкий уровень шума и плавность работы. Но в настоящее время предпочтение отдается системам непосредственного впрыска. Несмотря на повышенный уровень шума, такие системы имеют высокую топливную экономичность.

Определяющим конструктивным элементом системы впрыска дизельного двигателя является топливный насос высокого давления (ТНВД).

На легковые автомобили с дизельным двигателем устанавливаются различные конструкции систем впрыска: с рядным ТНВД, с распределительным ТНВД, насос-форсунками, Сommon Rail. Прогрессивные системы впрыска — насос-форсунки и система Сommon Rail.

В системе впрыска насос-форсунками функции создания высокого давления и впрыска топлива объединены в одном устройстве – насос-форсунке. Насос-форсунка имеет постоянный (неотключаемый) привод от распределительного вала двигателя, поэтому подвержена интенсивному износу. Это качество насос-форсунки направляет предпочтения автопроизводителей в сторону системы Сommon Rail.

Работа системы впрыска Common Rail основана на подаче топлива к форсункам от общего аккумулятора высокого давления – топливной рампы (в переводе common rail — общая рампа). Другое название системы — аккумуляторная система впрыска. Для снижения уровня шума, улучшения самовоспламенения и снижения вредных выбросов в системе реализован многократный впрыск топлива — предварительный, основной и дополнительный.

Системы впрыска дизельных двигателей могут иметь механическое или электронное управление. В механических системах регулирование давления, объема и момента подачи топлива производится механическим способом. Электроника образует систему управления дизелем.

 

 

4 типа системы впрыска топлива с различиями и пояснениями

Регулировка оборотов двигателя осуществляется путем регулировки количества воздуха и топлива, которые будут подаваться в цилиндр.

Для регулировки количества воздуха корпус дроссельной заслонки делается временно для регулировки количества топлива, заполняемого системой впрыска топлива.

В предыдущей статье мы обсуждали, как работает впрыск топлива, в этой статье было объяснено, что система впрыска топлива работает с использованием форсунки, которая может распылять топливо во впускной коллектор.

Но если рассуждать дальше, то мы найдем 4 типа систем впрыска топлива. И что? и в чем разница? давайте обсудим это.

4 Типы систем впрыска топлива

1. Система одноточечного впрыска

Система одноточечного впрыска – это тип системы впрыска, в которой используется инжектор. Несмотря на то, что двигатель имеет 4 цилиндра, количество форсунок остается одним.

Эта система была обнаружена на ранних этапах открытия систем впрыска в автомобильных двигателях. В то время инжектор был размещен на корпусе дроссельной заслонки в качестве замены реактивного карбюратора.

Результат тот же, что и у карбюраторной системы. Бензин можно распылять в дроссельную заслонку, но этот бензин выходит из форсунки, а не из жиклера карбюратора.

По сравнению с карбюраторным типом явно лучше, потому что объем бензина был рассчитан ранее ЭБУ.

Чтобы было точнее.

Однако из-за того, что в нем используется только одна форсунка, производительность двигателя на высоких оборотах также немного ухудшается.

2. Распределенный впрыск топлива

Многоточечный впрыск топлива (MPFI) — более новая технология, чем одноточечный впрыск. По сути, этот тип такой же, как и первый, но количество форсунок соответствует количеству цилиндров.

Это означает, что для 4-цилиндрового двигателя используется 4 форсунки.

Многоточечные форсунки имеют ту же схему, что и одноточечные форсунки. Но в этом типе актуатор (инжектор) добавлен к большему.

Преимущества многоточечных форсунок: топливо более эффективно направляется в двигатель, поскольку расположение каждой форсунки находится внутри впускного коллектора (перед впускным клапаном). Так что когда топливо распыляется, топливо может попасть прямо в цилиндр.

Но у него есть недостаток, этот тип работает одновременно точно так же, как одиночная точка. То есть все форсунки будут распылять топливо одновременно. Это будет поддерживать распыление топлива, даже если один из цилиндров находится в стадии сгорания.

Результатом является расточительное использование топлива.

Но с точки зрения производительности этот тип определенно лучше, чем одноточечный.

3. Последовательный впрыск топлива

Система последовательного впрыска топлива наиболее широко применяется в современных автомобилях.

По сути, система последовательного впрыска топлива аналогична MPFI, но в этом типе уже используется индивидуальный впрыск. Другими словами, каждая форсунка работает не вместе, а индивидуально в соответствии с шагами каждого поршня.

Например, в 4-цилиндровом двигателе, когда цилиндр 1 находится на стадии всасывания, работает только форсунка 1. Пока другие форсунки простаивают.

Это можно интерпретировать как то, что каждая форсунка работает попеременно в соответствии с синхронизацией каждого цилиндра.

По механизму он точно такой же, как MPFI, но схема контроллера сильно отличается. Последовательный тип имеет более сложную схему контроллера, поскольку использует индикаторы времени для каждого цилиндра.

Однако, по сравнению с MPFI, последовательный тип имеет лучшую производительность и лучшее использование топлива.

4. Система прямого впрыска

Система непосредственного впрыска представляет собой механизм системы впрыска топлива, в котором форсунка размещается непосредственно в цилиндре.

Чтобы было похоже на дизель, где форсунка будет распылять топливо прямо в цилиндр.

Основным преимуществом этого типа является экономия топлива, поскольку в предыдущем типе топливо распылялось на впуске, поэтому топливо могло конденсироваться на впуске. Но в системе DI все топливо поступает в цилиндр, что делает его более экономичным.

С точки зрения производительности это также то же самое, что и MPFI, даже в системе может иметь лучшую производительность в зависимости от объема выходящего топлива.

Это новейший тип системы впрыска топлива, ранее он применялся в дизельных двигателях. Но теперь систему DI можно применять к бензиновому двигателю, но топливо все равно выходит только на этапе всасывания.

В бензиновых двигателях эта система известна как GDI (прямой впрыск бензина).

Четыре различных типа впрыска топлива

Транспортные средства регулируют скорость и ускорение, изменяя соотношение топлива и воздуха, поступающего в двигатель. Исторически этим управляли карбюраторы. Даже сегодня многие мотоциклы, генераторы и другие простые двигатели полагаются на углеводы для контроля скорости двигателя. Но это довольно примитивная технология, и с 70-х годов впрыск топлива позволил автомобилям стать более мощными и экономичными. Конечно, технологии были и раньше. Но только на этот раз он зарекомендовал себя как лучший способ доставки топлива.

Нам нравится впрыск топлива почти в каждом современном автомобиле. Но не все системы впрыска топлива созданы одинаково, и некоторые значительно превосходят другие. Какой тип у вашего автомобиля? Как влияет тип используемых топливных форсунок на характеристики вашего автомобиля? Читай дальше что бы узнать.

Современные двигатели сильно отличаются от тех, что мы использовали 30 лет назад. Производители автомобилей вкладывали много времени и денег в разработку своих двигателей, и эти изменения происходили медленно в течение длительного периода времени. Когда впрыск топлива впервые появился на рынке, эта технология была модернизирована для двигателей, которые были разработаны для использования карбюраторов. Эта ранняя технология называлась впрыск топлива в корпус дроссельной заслонки, или TBFI. По мере совершенствования технологии мы перешли на многоточечный впрыск . Хотя эта технология все еще используется в некоторых автомобилях эконом-класса, наиболее популярным типом является многоточечный впрыск . Наконец, многообещающая технология – многопортовый впрыск . Читайте дальше, чтобы узнать о различиях между ними и о том, что это означает с точки зрения производительности и обслуживания.

Впрыск топлива в корпусе дроссельной заслонки

Также известный как однопортовый, это был самый ранний тип впрыска топлива, появившийся на рынке. Все автомобили имеют впускной коллектор, через который чистый воздух сначала поступает в двигатель. TBFI работает, добавляя правильное количество топлива в воздух, прежде чем оно будет распределено по отдельным цилиндрам. Преимущество TBFI в том, что он недорогой и простой в обслуживании. Если у вас когда-нибудь возникнут проблемы с инжектором, вам нужно будет заменить только один. Кроме того, поскольку этот инжектор имеет довольно высокий расход, его не так просто засорить.

С технической точки зрения системы дроссельной заслонки очень надежны и требуют меньше обслуживания. При этом впрыск в корпус дроссельной заслонки сегодня используется редко. Транспортные средства, которые все еще используют его, достаточно старые, поэтому техническое обслуживание будет более проблематичным, чем с более новым автомобилем с меньшим пробегом.

Еще одним недостатком TBFI является его неточность. Если вы отпустите педаль акселератора, в воздушной смеси, подаваемой в ваши цилиндры, все еще будет много топлива. Это может привести к небольшой задержке перед замедлением, а в некоторых автомобилях это может привести к выбросу несгоревшего топлива через выхлопную трубу. Это означает, что системы TBFI далеко не так экономичны, как современные системы.

Многоточечный впрыск

Многоточечный впрыск просто перемещает форсунки дальше вниз к цилиндрам. Чистый воздух поступает в первичный коллектор и направляется к каждому цилиндру. Инжектор расположен в конце этого порта, прямо перед тем, как он всасывается через клапан в ваш цилиндр.

Преимущество этой системы в том, что топливо распределяется более точно, при этом каждый цилиндр получает свое распыление топлива. Каждая форсунка меньше и точнее, что обеспечивает экономию топлива. Минус в том, что все форсунки распыляют одновременно, а цилиндры срабатывают один за другим. Это означает, что у вас может быть остаточное топливо между периодами впуска, или у вас может быть возгорание цилиндра до того, как форсунка сможет подать дополнительное топливо.

Многопортовые системы отлично работают, когда вы путешествуете с постоянной скоростью. Но когда вы быстро ускоряетесь или убираете ногу с педали газа, эта конструкция снижает либо экономию топлива, либо производительность.

Последовательный впрыск

Системы последовательной подачи топлива очень похожи на многоточечные системы. При этом есть одно ключевое отличие. Последовательная подача топлива — это раз. Вместо одновременного срабатывания всех форсунок топливо подается одна за другой. Время согласовано с вашими цилиндрами, что позволяет двигателю смешивать топливо прямо перед тем, как клапан откроется, чтобы всосать его. Такая конструкция позволяет улучшить экономию топлива и производительность.

Поскольку топливо остается в порту только в течение короткого промежутка времени, последовательные форсунки обычно служат дольше и остаются чище, чем другие системы. Из-за этих преимуществ последовательные системы впрыска топлива сегодня являются наиболее распространенным типом впрыска топлива в автомобилях.

Единственным недостатком этой платформы является то, что она оставляет меньше места для ошибок. Топливно-воздушная смесь всасывается в цилиндр только через мгновение после открытия форсунки. Если он грязный, засоренный или не отвечает, вашему двигателю будет не хватать топлива. Форсунки должны поддерживать свою максимальную производительность, иначе ваш автомобиль начнет работать с перебоями.

Прямой впрыск

В дизельных двигателях непосредственный впрыск очень надежен. Доставка топлива может потребовать много злоупотреблений, а проблемы с техническим обслуживанием сведены к минимуму.

В бензиновых двигателях непосредственный впрыск встречается почти исключительно в автомобилях с высокими характеристиками. Поскольку эти автомобили работают с очень точными параметрами, особенно важно обслуживать вашу систему подачи топлива. Несмотря на то, что автомобиль будет продолжать работать в течение длительного времени, когда им пренебрегают, производительность быстро снизится.

Когда следует использовать очиститель топливных форсунок

Несколько раз в год следует пропускать через двигатель бутылку разбавленного очистителя топливных форсунок, чтобы предотвратить образование нагара. Если у вас есть старый автомобиль, который работает не так хорошо, как раньше, может потребоваться более агрессивное решение. Для получения дополнительной информации о лучшем очистителе топливных форсунок, который вы можете купить, ознакомьтесь с нашим руководством для покупателей.

Когда заменять топливные форсунки

Для систем с корпусом дроссельной заслонки и многопортовых систем есть несколько основных признаков неисправности форсунки. Часто автомобиль с трудом заводится и сжигает намного больше топлива. Ваш автомобиль будет иметь гораздо меньше мощности, чем когда он был новым. Поскольку форсунки со временем изнашиваются, бывает трудно заметить постепенное снижение производительности. При этом ваш механик сможет обнаружить проблему с подачей топлива во время базовой проверки.

При последовательном и непосредственном впрыске признаки более очевидны. Вы заметите неровный холостой ход, и автомобиль может вибрировать и стучать больше, чем обычно. Вам может быть трудно разогнаться до полных оборотов, а ускорение может звучать более «агрессивно».

Форсунки играют решающую роль в работе вашего автомобиля, и важно понимать, как они работают в вашем конкретном автомобиле. Теперь, когда вы знаете четыре типа, будет легче предпринять соответствующие шаги, чтобы гарантировать, что они продолжат работать в течение многих лет.

• Автор
• Последние сообщения

Джеймс Кеннеди

Привет, читатели ShedHeads! Меня зовут Джеймс Кеннеди, и мне, безусловно, нравилось писать о моем любимом снаряжении для активного отдыха на протяжении многих лет.