Распределенный и послойный впрыск топлива

Распределенный и послойный впрыск топлива

В системах впрыска топлива с внешним смесеобразованием приготовление топливовоздушной смеси происходит вне камеры сгорания двигателя (во впускном тракте).

Одноточечный (центральный, моно) впрыск топлива (SPI)

Одноточечный впрыск – это электронно-управляемая система впрыска топлива, в которой электромагнитная форсунка периодически впрыскивает топливо во впускной трубопровод перед дроссельной заслонкой (подробнее об этой системе смотрите в статье Моновпрыск)

Распределенный и послойный впрыск топлива

Многоточечный (распределенный) впрыск топлива (MPI)

Многоточечный впрыск создает условия для более оптимальной, по сравнению с одноточечным впрыском, работы системы смесеобразования.

Распределенный и послойный впрыск топлива

Для каждого цилиндра предусмотрена топливная форсунка, через которую топливо впрыскивается непосредственно перед впускным клапаном. В качестве примера такого использования многоточечного впрыска можно назвать системы KE- и L-Jetronic.

Механическая система впрыска топлива

В механической системе впрыска топлива масса впрыскиваемого топлива определяется топливо-распределительным устройством (дозатором), от которого топливо направляется к форсунке, автоматически открывающейся при определенном давлении. Примером использования механического впрыска является система K-Jetronic с непрерывным впрыскиванием топлива.

Комбинированная электронно-механическая система впрыска топлива

Комбинированная система впрыска базируется на механической, которая для более точного управления впрыскиванием снабжена электронным блоком, управляющим режимом работы насоса и форсунок с топливо распределительным устройством. Примером комбинированного впрыска служит система KE-Jetronic.

Электронные системы впрыска топлива

Электронно управляемые системы впрыска обеспечивают прерывистый впрыск топлива форсунками с электромагнитным управлением. Масса впрыскиваемого топлива определяется временем открытия форсунки.

Примеры таких систем: L-Jetronic, LH-Jetronic и подсистема впрыска топлива системы управления двигателем Motronic.

Необходимость соблюдения жестких норм содержания вредных веществ в отработавших газах диктует высокие требования к регулированию состава топливовоздушной смеси и конструкции системы впрыска. При этом важно обеспечить как точность момента впрыска, так и точность дозировки массы впрыскиваемого топлива в зависимости от количества подаваемого воздуха.

Для выполнения этих требований в современных системах многоточечного (распределенного) впрыска топлива на каждый цилиндр двигателя приходится по электромагнитной форсунке, причем управление каждой форсункой осуществляется индивидуально.

Количество впрыскиваемого топлива и корректировка момента впрыска рассчитываются для каждой форсунки в электронном блоке управления (ECU). Процесс смесеобразования улучшается за счет впрыскивания точно отмеренного количества топлива непосредственно перед впускным клапаном (или клапанами) в точно установленный момент времени.

Это, в свою очередь, в значительной степени предотвращает попадание топлива на стенки впускного трубопровода, что может привести к временным отклонениям коэффициента избытка воздуха от среднего значения в неустановившемся режиме работы двигателя.

Так как в многоточечной системе впрыска через впускной трубопровод проходит только воздух, трубопровод может быть выполнен таким образом, чтобы в оптимальной степени соответствовать газодинамическим характеристикам наполнения цилиндров двигателя.

Непосредственный впрыск — системы с внутренним смесеобразованием

Распределенный и послойный впрыск топлива В таких системах, называемых системами с непосредственным впрыском (DI), топливные форсунки с электромагнитным приводом, размещенные в каждом цилиндре, впрыскивают топливо непосредственно в камеру сгорания. Смесеобразование происходит внутри цилиндра. Для обеспечения эффективного сгорания смеси существенную роль играет процесс распыления выходящего из форсунки топлива.

Во впускной трубопровод двигателя с непосредственным впрыском топлива, в отличие от двигателя с внешним смесеобразованием, подается исключительно воздух. Таким образом, исключается попадание топлива на стенки впускного трубопровода.

Если при внешнем смесеобразовании в процессе сгорания обычно присутствует однородная топливовоздушная смесь, то при внутреннем смесеобразовании двигатель может работать как с однородной, так и с неоднородной смесью.

Работа двигателя при послойном распределении смеси

Смесь при послойном распределении заряда воспламеняется только в зоне вокруг свечи зажигания. В остальных частях камеры сгорания содержатся свежая смесь и остаточные отработавшие газы двигателя без следов несгоревшего топлива. На режимах холостого хода и при малой нагрузке таким образом обеспечивается работа на обедненной смеси, что приводит к снижению расхода топлива.

Работа двигателя при наличии однородной смеси

Однородная смеси занимает полностью объем камеры сгорания (как и при внешнем смесеобразовании), и весь заряд свежего воздуха, поступившего в камеру, участвует в процессе сгорания. Поэтому этот способ образования смеси применяется в условиях работы двигателя при полной и средней нагрузках.

Другие статьи по системам впрыска топлива

Источник: https://carspec.info/sistemy-vpryska

Avto-Science.ru

Система непосредственного впрыска топлива является самой современной системой впрыска топлива бензиновых двигателей. Работа системы основана на впрыске топлива непосредственно в камеру сгорания двигателя.

Впервые система непосредственного впрыска была применена надвигателе GDI (Gasoline Direct Injection – непосредственный впрыск бензина), устанавливаемом на автомобили компании Mitsubishi.

В настоящее время система непосредственного впрыска используется в двигателях многих автопроизводителей. Передовики Audi (двигатели TFSI) и Volkswagen (двигатели FSI, TSI), которые практически полностью перешли на бензиновые двигатели с непосредственным впрыском.

Читайте также:  Как расположены педали в автомобиле?

Двигатели с непосредственным впрыском имеют в своем активе:

  • BMW (двигатели N54, N63);
  • Infiniti (двигатели M56);
  • Ford (двигатели EcoBoost);
  • General Motors (двигатели Ecotec);
  • Hyundai (двигатели Theta).
  • Mazda (двигатели Skyactiv);
  • Mercedes-Benz (двигатели CGI);

Распределенный и послойный впрыск топлива

  • Применение системы непосредственного впрыска позволяет достичь до 15% экономии топлива, а также сокращения выброса вредных веществ с отработавшими газами.
  • Конструкция системы непосредственного впрыска топлива рассмотрена на примере системы, устанавливаемой на двигатели FSI (Fuel Stratified Injection – послойный впрыск топлива).
  • Система непосредственного впрыска составляет контур высокого давления топливной системы двигателя FSI и имеет следующее устройство:
  • топливный насос высокого давления;
  • регулятор давления топлива;
  • топливная рампа;
  • предохранительный клапан;
  • датчик высокого давления;
  • форсунки впрыска;
  • блок управления двигателем.
  1. Распределенный и послойный впрыск топлива
  2. Схема системы непосредственного впрыска

Топливный насос высокого давления служит для подачи топлива к топливной рампе и далее к форсункам впрыска под высоким давлениям (3-11 МПА) в соответствии с потребностями двигателя. Основу конструкции насоса составляет один или несколько плунжеров. Насос приводится в действие от распределительного вала впускных клапанов.

Регулятор давления топлива обеспечивает дозированную подачу топлива насосом в соответствии с впрыском форсунки. Регулятор расположен в топливном насосе высокого давления.

 Топливная рампа служит для распределения топлива по форсункам впрыска и предотвращения пульсации топлива в контуре.

Предохранительный клапан защищает элементы системы впрыска от предельных давлений, возникающих при температурном расширении топлива. Клапан устанавливается на топливной рампе.

Датчик высокого давления предназначен для измерения давления в топливной рампе. В соответствии с сигналами датчика блок управления двигателем может изменять давление в топливной рампе. Форсунка впрыска обеспечивает распыление топлива в камере сгорания для образования топливно-воздушной смеси.

Согласованную работу системы обеспечивает электронная система управления двигателем, которая является дальнейшим развитиемобъединенной системы впрыска и зажигания Motronic. Традиционно система управления двигателем объединяет входные датчики, блок управления и исполнительные механизмы.

Помимо датчика высокого давления топлива в интересах системы непосредственного впрыска работают датчик частоты вращения коленчатого вала, датчик положения распределительного вала, датчик положения педали газа, расходомер воздуха, датчик температуры охлаждающей жидкости, датчик температуры воздуха на впуске. В совокупности датчики обеспечивают необходимой информацией блок управления двигателем, на основании которой блок воздействует на исполнительные механизмы:

  • электромагнитные клапаны форсунок;
  • электромагнитный предохранительный клапан;
  • электромагнитный перепускной клапан.
  • Система непосредственного впрыска в результате работы обеспечивает несколько видов смесеобразования:
  • послойное смесеобразование;
  • стехиометрическое гомогенное смесеобразование;
  • гомогенное смесеобразование.

Многообразие в смесеобразовании определяет высокую эффективность использования топлива (экономия, качество образования смеси, ее полное сгорание, увеличение мощности, уменьшение вредных выбросов) на всех режимах работы двигателя.

Послойное смесеобразование используется при работе двигателя на малых и средних оборотах и нагрузках. Стехиометрическое (другое наименование – легковоспламеняемое) гомогенное (другое наименование – однородное) смесеобразование применяется при высоких оборотах двигателя и больших нагрузках. На бедной гомогенной смеси двигатель работает в промежуточных режимах.

При послойном смесеобразовании дроссельная заслонка почти полностью открыта, впускные заслонки закрыты. Воздух поступает в камеры сгорания с большой скоростью, с образованием воздушного вихря.

Впрыск топлива производится в зону свечи зажигания в конце такта сжатия. За непродолжительное время до воспламенения в районе свечи зажигания образуется топливно-воздушная смесь с коэффициентом избытка воздуха от 1,5 до 3.

При воспламенении смеси вокруг нее остается достаточно много чистого воздуха, выступающего в роли теплоизолятора.

Гомогенное стехиометрическое смесеобразование происходит при открытых впускных заслонках, дроссельная заслонка при этом открывается в соответствии с положением педали газа.

Впрыск топлива производится на такте впуска, что способствует образованию однородной смеси. Коэффициент избытка воздуха составляет 1.

Смесь воспламеняется и эффективно сгорает во всем объеме камеры сгорания.

Бедная гомогенная смесь образуется при максимально открытой дроссельной заслонке и закрытыми впускными заслонками. При этом создается интенсивное движение воздуха в цилиндрах.

Впрыск топлива производится на такте впуска. Коэффициент избытка воздуха поддерживается системой управления двигателем на уровне 1,5.

При необходимости в состав смеси добавляются отработавшие газы из выпускной системы, содержание которых может доходить до 25%.

Источник: http://avto-science.ru/vprysk-i-toplivnaya-sistema/page/6

Распределенный многоточечный впрыск

2982 Просмотров

Система впрыска – основной составляющий элемент системы топлива в транспортном средстве, форсунка выступает в качестве основного рабочего «органа».

На сегодняшний день не составит труда найти большое количество разнообразных устройств, их задача сводится к обеспечению впрыска.

В статье будет рассмотрен многоточечный впрыск – его особенности, достоинства, а также основные отличия от некоторых других систем.

Особенности действия

Особенности деятельности и существования данной системы базируются на том, что необходимо обеспечивать бесперебойную подачу топлива в цилиндры с помощью форсунок, число которых равно количеству цилиндров.

Читайте также:  Замок капота - какой лучше всего?

Если рассматривать классификационные моменты по принципу работы, то можно выделить две основные группы систем – непрерывный впрыск и импульсную подачу. Есть электронный и механический варианты контроля их работы.

Разновидности

Рассматривая конструкции, которые предполагают распределенный впрыск топлива, можно выделить наиболее распространенные моменты:

  • K-JETRONIC – механический элемент в непосредственной подаче топлива, используется часто.
  • L-JETRONIC – система, в которой наблюдается импульсное действие элементов, находящихся под электронным управлением.
  • KE-JETRONIC – механический элемент подачи топлива непрерывного типа.

Надо отметить, что все эти варианты уже устарели и являются очень капризными конструкциями.

Таким образом, система может иметь несколько разновидностей, зависящих от определенного набора факторов и характеристик работы.

Другой вариант классификации

Система может быть нескольких видов и вариантов.

  • Одновременная комбинация – с практической точки зрения встречается редко. За один оборот все форсунки в ней срабатывают в одновременном порядке.
  • Параллельная работа (попарно) – в течение одного оборота вала происходит парное срабатывание форсунок, по одному разу за оборот.
  • Фазированная, последовательная – когда за выполнение валом одного оборота происходит отдельное регулирование любой из форсунок. При этом открытие элемента осуществляется 1 раз перед впуском.

Независимо от варианта классификации все механизмы имеют различия по ряду параметров, учитываемых в ходе эксплуатации.

Устройство

Система в целом имеет в составе основные узлы.

  1. Бак топлива – является компактным элементом, который имеет насос, фильтр для чистки от механических частиц. Он предназначен для хранения топлива.
  2. Инжектор используется с целью образования смеси – эмульсии, а также для ее подачи в цилиндры.
  3. Блок управления – его установка осуществляется непосредственно на двигателях с инжектором.
  4. Топливный насос – используется обычно традиционный вариант. Он представлен электрическим двигателем с высокой мощностью.

Таким образом, рассматриваемый механизм является простым и прогрессивным, позволяет добиваться нужных результатов при его использовании и ездить с комфортом.

Особенности многоточечного механизма

Система впрыска используется почти всеми изготовителями авто.

Управление каждой форсункой производится в «личном» порядке. Время, когда это происходит, заложено программой управленческого блока. Если их активировать, происходит замена параллельным пуском.

Система по мере прогревания двигателя может демонстрировать должные качества работы на повышенных оборотах. Поломка датчика способствует иногда переходу устройства в полностью аварийный режим, его показания учитывает блок управления в процессе определения дозировки жидкости.

Управление таким механизмом сегодня производится посредством специального компьютера, который называется электронным управленческим блоком. Для вычисления нужного момента открытия форсунок важно получать информационные данные от датчиков.

Важный показатель – объем потоков, которые поступают в двигатель и измеряются датчиком.

В процессе вычисления подачи определенного количества топлива, которое необходимо для бесперебойной работы агрегата, компьютер анализирует другую информацию – это температурные и влажностные режимы, набор прочих параметров.

Резюме

Таким образом, рассматриваемая система впрыска топлива является достаточно простой и оригинальной в своей работе, позволяя пользователям достигать комфортного результата и чувствовать себя за рулем безопасно.

Источник: https://portalmashin.ru/service/engine/raspredelennyj-mnogotochechnyj-vprysk.html

Система распределенного впрыска топлива

В настоящее время система распределенного впрыска топлива ( Рис. 1 ) является наиболее распространенной на автомобильных двигателях. Бензин из бака 22 подается электрическим насосом 1 через фильтр 3 тонкой очистки в рампу 4 форсунок.

Рампа форсунок ( Рис. 2 ) одновременно является топливной магистралью, в которой поддерживается избыточное давление топлива с помощью регулятора давления 5. Таким образом, электромагнитные форсунки, постоянно находящиеся под давлением, впрыскивают топливо в зону впускных клапанов по сигналу электронного блокауправления (ЭБУ).

Избыток топлива регулятор 5 ( см. рис. 1 ) возвращает обратно в бак. При использовании двух впускных клапанов на цилиндр форсунка впрыскивает топливо на перемычку между клапанами.

Воздух в цилиндры поступает через воздухоочиститель, измеритель 8 расхода воздуха и впускной трубопровод (ресивер) 12, а его количество регулируется дроссельной заслонкой, управляемой водителем.

От измерителя 8 расхода воздуха и датчика 13 частоты вращения коленчатого вала сигналы поступают в электронный блок управления (ЭБУ).

После обработки этих сигналов и получения значения циклового расхода воздуха по заданному алгоритму в соответствии с режимом работы двигателя ЭБУ выдает управляющие импульсы необходимой длительности для открытия клапанов форсунок, обеспечивая тем самым необходимую подачу топлива.

Подача топлива корректируется блоком управления в зависимости от положения и скорости поворота дроссельной заслонки на основании сигналов от датчика 7, а также температуры охлаждающей жидкости на основании сигналов от датчика 14.

На режимах принудительного холостого хода при закрытой дроссельной заслонке (в датчике 7 срабатывает соответствующая контактная пара) и частоте вращения коленчатого вала более 1500 об/мин подача топлива отключается и возобновляется при частоте вращения коленчатого вала ниже 900 об/мин.

Читайте также:  Устройство топливного насоса и его неисправности

На холостом ходу для обеспечения устойчивой работы двигателя с заданной частотой вращения коленчатого вала предусмотрено, в зависимости от температуры охлаждающей жидкости, автоматическое регулирование количества воздуха, поступающего в двигатель.

У непрогретого двигателя на холостом ходу при незакрытой дроссельной заслонке воздух поступает через верхний и нижний каналы регулятора 11 дополнительной подачи воздуха.

По мере прогрева двигателя, начиная с температуры охлаждающей жидкости 50…70 ˚С, регулятор прекращает подачу воздуха, и он поступает только через верхний канал, сечение которого изменяется винтом регулирования частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу.

Рампа 4 форсунок ( см. рис. 2 ) представляет собой полую планку с установленными на ней форсунками 2 и регулятором 5 давления топлива, который связан с ресивером и топливным баком. Рампа закрепляется на головке блока цилиндров или впускном трубопроводе. В конец рампы ввернут штуцер 3 для подвода топлива от насоса. Нижним концом форсунки закрепляются во впускном трубопроводе (коллекторе).

Регулятор давления топлива ( Рис. 3 ) поддерживает давление 0,38…0,33 МПа в рампе и форсунках работающего двигателя. Регулятор давления состоит из корпуса 1, крышки 3, между которыми закреплена мембрана 4 с клапаном 2. Внутренняя полость регулятора делится мембраной на две части: вакуумную и топливную.

Вакуумная полость находится в крышке 3 регулятора и связана с ресивером, а топливная полость – в корпусе 1 регулятора и связана с топливным баком.

При закрытии дроссельной заслонки разрежение в ресивере 12 ( см. рис.

1 ) увеличивается, клапан регулятора открывается при меньшем давлении топлива и перепускает избыточное топливо по сливному топливопроводу в топливный бак 2. При этом давление топлива в рампе 4 понижается.

При открытии дроссельной заслонки разрежение в ресивере уменьшается, клапан регулятора открывается уже при большем давлении топлива.

В результате давление топлива в рампе повышается.

Электромагнитная форсунка ( Рис. 4 ) представляет собой электромагнитный клапан.

Она предназначена для впрыска дозированного количества топлива во впускной трубопровод и устанавливается вблизи впускного клапана (или впускных клапанов) цилиндра двигателя.

Дозирование топлива осуществляется изменением времени открывания клапана форсунки, и зависит от длительности электрического импульса, поступающего от ЭБУ в обмотку катушки электромагнита форсунки.

Форсунка состоит из корпуса 3, крышки 6, обмотки катушки 4 электромагнита, иглы 2 запорного клапана, корпуса 9 распылителя, насадки 1 распылителя и фильтра 5. При работе двигателя топливо под давлением поступает в форсунку через фильтр 5 и проходит к запорному клапану, который находится в закрытом положении под действием пружины 7.

При поступлении электрического импульса в обмотку катушки 4 электромагнита возникает магнитное поле, которое притягивает сердечник 8 и вместе с ним иглу 2 запорного клапана.

При этом отверстие в корпусе 9 открывается и топливо под давлением впрыскивается в распыленном виде во впускной коллектор.

После прекращения поступления электрического импульса в обмотку катушки электромагнита магнитное поле исчезает, и под действием пружины 7 сердечник 8 и игла 2 возвращаются в исходное положение. При этом отверстие в корпусе 9 закрывается, и впрыск топлива прекращается.

Топливный насос ( Рис. 5 ) приводится в действие от электродвигателя, который объединен с насосом в одном корпусе. Благодаря автономному приводу от электродвигателя производительность топливного насоса не зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя, и насос может работать даже при неработающем двигателе.

Центробежный роликовый топливный насос состоит из статора 3, внутренняя поверхность которого незначительно смещена относительно оси якоря 8 электродвигателя, цилиндрического сепаратора 16, соединенного с якорем электродвигателя, и роликов 17, расположенных в сепараторе. Сепаратор с роликами расположен между основанием 2 и крышкой 5 насоса.

При работе насоса топливо поступает через штуцер 1 и канал 18 к вращающемуся сепаратору 16, переносится роликами и через выходные каналы 6 подается в полость электродвигателя и далее через клапан 11 и штуцер 12 по топливопроводу к топливному фильтру.

Топливо, проходя в полости электродвигателя, охлаждает его. Обратный клапан 11 предотвращает слив топлива из топливопровода и образование воздушных пробок после выключения насоса. Предохранительный клапан 4 ограничивает давление топлива, создаваемое насосом (0,45…0,6 МПа). Подача насоса – 130 л/час.

В настоящее время на отечественных автомобилях марок «ВАЗ», «ГАЗ», «Москвич» получила широкое распространение система распределенного впрыска «Мотроник», которая оснащена единым электронным блоком управления с системами питания и зажигания. Для формирования управляющих сигналов система ЭБУ получает информацию от следующих датчиков:

  • датчик массового расхода воздуха (ДМРВ);
  • датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ);
  • датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ);
  • датчик детонации (ДД);
  • датчик кислорода (ДК);
  • датчик скорости автомобиля (ДСА);
  • датчик положения коленчатого вала (ДПКВ);
  • датчик фаз (ДФ).

Источник: https://womaninred.ru/sistema-raspredelennogo-vpryska-topliva/

Ссылка на основную публикацию