Работа инжекторного двигателя: Инжекторный двигатель

Содержание

Что такое инжектор в автомобиле и как он работает

Ещё буквально несколько десятков лет назад подавляющее большинство автомобилей работали исключительно на карбюраторных двигателях. В наше время новые машины с карбюратором отсутствуют, поскольку они полностью были заменены на инжекторные системы.

История инжектора началась с авиации, где в 1916 году советские конструкторы Микулин и Стечкин создали первый авиадвигатель, оснащённый системой впрыска топлива. Но массовое производство стартовало только через 20 лет, буквально перед началом войны. Причём изготовление инжекторов осуществлялось в Европе компанией Bosch.

На автотранспорте новые системы подачи топлива начали использовать только в 50-х годах прошлого века. Изначально ни сами автопроизводители, ни потребители не были заинтересованы в инжекторах. Спустя пару десятилетий встал вопрос относительно экологичности двигателей, плюс технологии достигли уровня, позволяющего заняться полноценным выпуском инжекторных систем.

Сейчас никто не будет спорить с тем фактом, что инжекторы преобладают на рынке, в то время как карбюраторы постепенно становятся историей.

Что это

Первым делом следует точно понять, что такое инжекторы на современных автомобилях. Инжекторными автомобильными системами называют современные ДВС, которые оснащаются специальной инжекторной системой для осуществления впрыска топлива. Происходит от слова injection, то есть инъекция или впрыск.

Все современные автомобили оснащаются только инжектором, что стало достойной альтернативой для уже морально и технически устаревших карбюраторных моторов. С их помощью достигается необходимый уровень производительности, экономичности и экологичности.

При выборе нового авто покупателей интересует, что же такое инжекторная машина и для чего в конструкции двигателя нужен инжектор. Это специальная система для подачи внутрь камеры сгорания необходимого количества воздуха и самого топлива, которая существенно отличается от карбюратора, где подача осуществляется самотёком.

Здесь же формируется смесь топлива и кислорода (воздуха), которая впрыскивается в рабочие цилиндры с помощью форсунок. Причём система сама определяет, в каких пропорциях нужно смешивать эти компоненты, опираясь на показания датчиков и контроллеров. Путём распыления, а не самотёка, удаётся значительно сэкономить топливо, повысить эффективность сгорания, снизить объём вырабатываемых выхлопных газов, а также поднять мощность силовой установки.

Дабы разобраться в том, что значит инжекторная машина, её стоит сравнить с карбюраторными аналогами, изучить разновидности имеющихся инжекторных автомобильных систем, а также понять их принцип работы и само устройство.

Инжектор против карбюратора

Ключевое отличие между этими двумя популярными системами можно отыскать в принципе функционирования более современного инжекторных двигателей. Они оснащаются принципиально иной схемой подачи горючего. А потому по принципу своей работы инжекторный двигатель точно отличается от карбюраторного условного конкурента.

Если не вдаваться в подробности, то инжекторный тип мотора наиболее сильно отличается от устаревшего карбюратора в плане устройства самой системы подачи в камеру топлива, и относительно питания силовой установки.

В случае с карбюраторными ДВС смешивание бензина с кислородом (воздухом) происходит в специальном отдельном устройстве, которое располагается с внешней стороны. Это и есть сам карбюратор. Когда смесь сформирована, она начинает всасываться в цилиндры. Причём это происходит так называемым самотёком.

Если же говорить о том, как же работают инжекторные двигатели, то здесь в системе предусмотрены специальные подающие форсунки. Они дозируют количество впрыскиваемого топлива, что происходит под определённым давлением, а затем это количество горючего смешивается с определённой порцией воздуха.

Эффективность автомобильного инжектора превышает карбюратор в среднем на 15%. То есть при прочих равных, силовая установка с инжекторной системой будет на 15% мощнее, чем аналогичный карбюраторный мотор.

Ещё одним весомым аргументом в пользу инжектора выступает вопрос экономии топлива. Вне зависимости от выбранного режима работы силовой установки, инжекторная система потребляет меньше горючего.

Виды

Выбирая себе автомобиль с инжекторной системой обеспечения подачи топлива, стоит обратить пристальное внимание на то, какой именно тип там используется.

Всего существует несколько подкатегорий:

одноточечные системы;
распределительные;
прямые.

Каждый представленный инжектор отличается тем, где расположен впрыск, а также где и в каком количестве находятся форсунки.

Одноточечные системы, которые также часто называют моновпрыском, являются самой первой разработкой. Её отличительной особенностью является наличие только одной форсунки, которая находится внутри впускного коллектора. То есть одна форсунка работает на благо всех цилиндров, которые предусмотрены на силовом агрегате. У такой системы достаточно много недостатков, из-за чего от неё начали отказываться. А затем моновпрыск и вовсе прекратил своё существование.
Разобрав все предыдущие ошибки, вслед за моновпрыском появилась система распределённого впрыска. Здесь также использует коллектор, но над каждым впускным клапаном цилиндра предусматривается своя отдельная форсунка.
Непосредственный впрыск считается самой новой и совершенной разработкой. Их принцип работы отличается от всех представленных остальных. Форсунки размещают таким образом, чтобы горючее подавалось прямо, то есть непосредственно в сам цилиндр. Подача идёт внутрь камеры сгорания, а не через коллектор. Чтобы разместить форсунки, были использованы головки цилиндров. Во многом эта система напоминает подачу и образование топливной смеси, реализованную в дизельных моторах.

Помимо этой классификации, также различают системы в зависимости от предусмотренного типа впрыска.

Всего выделяют 3 варианта впрыска на инжекторах распределённого типа:

Одновременный. Здесь сразу все форсунки в такой системе осуществляют впрыск топливовоздушной смеси.
Попарно-параллельный. Отличительной особенностью является парное открытие рабочих форсунок. То есть одна открывается непосредственно перед самим впрыском, а вторая перед одним из тактов двигателя, который называется выпуском.
Фазированный. Отличается система тем, что форсунка открывается непосредственно перед впуском.
Прямой. Осуществляется непосредственно в сам рабочий цилиндр.

Инжекторные автомобили постепенно развиваются и совершенствуются. Инженерам удаётся извлекать максимум из потенциала этих систем.

Устройство и принцип работы

Чтобы разобраться детальнее в принципе работы инжектора, нужно посмотреть на его основные компоненты. Любая инжекторная система состоит из нескольких базовых элементов. А именно из:

топливных форсунок;
топливной рампы;
насоса;
датчиков;
ЭБУ.

Каждый компонент играет свою ключевую роль в том, как работает инжектор с установленными внутри него топливными подающими форсунками.

Форсунки. Являются основным, главным элементом всей подающей системы. Именно форсунки стали причиной для названия инжектора, поскольку они предназначены для распыления и подачи через специальные впускные коллекторы или напрямую в камеру сгорания топлива. Форсунка состоит из корпуса, внутри которого размещается клапан. Этот клапан обязательно электромагнитного типа. Он открывает и закрывает распылитель (форсунку). Сам процесс распыления осуществляется за счёт наличия отверстия кольцевой формы, предусмотренного между иглой и стенками корпуса. Игла управляется клапаном.
Рампа. Важный элемент для современных автомобильных инжекторных систем, которые функционируют по принципу распределённого впрыска. С помощью рампы топливо подаётся на все установленные форсунки, и объединяет их в общую систему.
Насос. Поскольку топливо в случае с инжекторами подаётся под определённым давлением, для его создания нужен электронасос.
ЭБУ. Блок управления полностью отвечает за контроль и процесс подачи формируемой топливовоздушной смеси. Внешне напоминает небольшой блок, соединённый с разными датчиками, форсунками, топливным насосом, а также системой зажигания и прочими элементами. ЭБУ собирает информацию с разных контроллеров и датчиков, что позволяет ему правильно определять пропорции горючего и воздуха, в нужный момент выполнять впрыск и т. д.
Датчики. С помощью датчиков фиксируются различные показатели в условиях реального времени. Причём каждый автопроизводитель определяет перечень датчиков, к которым подключается ЭБУ. Чем больше информации передают контроллеры на блок управления, тем эффективнее работает вся система.

Все эти компоненты тесно связаны друг с другом и постоянно взаимодействуют. Именно на этом взаимодействии базируется принцип работы самого инжекторного двигателя.

Выглядит это примерно следующим образом:

включается зажигание;
питание идёт на насос, расположенный в топливном баке;
насос передаёт топливо по магистрали под давлением;
форсунки располагаются на рейке;
через рейку топливо поступает к форсунке;
дополнительно на рейке (рампе) находятся регуляторы давления;
датчики передают на ЭБУ необходимую для анализа информацию;
блок синхронизирует впрыск, подавая на форсунки специальные управляющие импульсы;
импульсы вынуждают рабочие форсунки открываться в заданный момент времени.

Если говорить простым языком, то горючее распыляется с помощью рабочих форсунок в самом коллекторе, там смешивается с кислородом (воздухом) и подаётся в камеру сгорания через клапаны.

Неоспоримым преимуществом современной инжекторной топливоподающей системы является способность автоматически за доли секунды менять режим работы двигателя, опираясь на текущие условия.

Такая высокая точность в работе системы стала возможной за счёт использования электроники, объединённой в блок управления всем автомобильным двигателем.

Каждый датчик непрерывно передаёт информацию в ЭБУ, который её анализирует и корректирует работу системы по мере необходимости. Это позволяет добиться необходимой мощности, производительности, экономичности и экологичности.

Преимущества и недостатки

Объективно в мире современных автомобилей вряд ли стоит выбор между инжекторным и карбюраторным двигателем. Преимущества однозначно на стороне инжектора.

Но даже при таких условиях не лишним будет знать, какими сильными и слабыми сторонами характеризуется инжекторный силовой агрегат.

К его основным преимуществам относят следующие моменты:

Двигатель автоматически меняет режим своей работы. Он напрямую зависит от того, какие текущие условия. Именно это даёт инжектору огромную фору перед карбюратором. Водителю ничего не нужно делать, чтобы заставить мотор работать иначе. Он проанализирует происходящее, и поменяет свою работу, чтобы добиться оптимальных показателей.
Ручные настройки. Их попросту нет. И это ещё один весомый аргумент в пользу инжектора. Автомобилистам нет необходимости залезать под капот, что-то настраивать, крутить и менять. Электроника всё делает самостоятельно.
Экономичность. Одним из факторов перехода и карбюраторов на инжекторы стал вопрос целесообразного использования ресурсов. Инжекторы на практике доказывают, что они требуют меньше топлива при большей мощности и скорости. При прочих равных, инжектор потребляет в среднем на 15-20% меньше горючего, чем некогда конкурент в лице карбюраторной системы.
Экологичность. Именно из-за необходимости сохранения экологии инженеры приступили к активному производству инжекторных систем. Без инжектора добиться соответствия нынешним крайне жёстким экологическим стандартам было бы невозможно.
Простейший запуск мотора. Это достигается за счёт наличия автоматического определения оптимальной работы. В итоге при любой погоде и температуре инжекторы запускаются безо всяких проблем.

Но не стоит торопиться с выводами. Помимо очевидных преимуществ, у инжекторных систем также имеются определённые недостатки.

К основным минусам относятся:

Сложная конструкция. Инжекторный силовой агрегат действительно устроен намного сложнее, чем тот же карбюраторный мотор. Но в настоящее время это уже не является серьёзной проблемой. Работники автосервисов легко справляются со всеми задачами, связанными с инжекторами. Да и сами автовладельцы научились решать ряд вопросов своими силами.
Стоимости. Конструктивные особенности повлекли за собой увеличение затрат на производство компонентов и сборку. Это стало причиной повышения стоимости самого двигателя.
Проблема ремонта элементов системы подачи горючего. Некоторые компоненты вовсе не поддаются восстановлению, а другие очень сложно отремонтировать. Потому зачастую проще сразу поменять деталь, чем пытаться вернуть её к жизни. А это дополнительные финансовые затраты.
Требования к топливу. Если карбюратор мог переваривать практически всё, для инжектора важно заливать в бак достаточно хорошее топливо с определёнными характеристиками и составом. Их определяет сам автопроизводитель. Заправка на дешёвых и сомнительных АЗС часто становится причиной многих поломок и неисправностей.
Ремонт и обслуживание. Инжектор требует умелых рук и профессионального подхода. Специалисты не рекомендует пытаться самостоятельно ремонтировать и обслуживать эти системы, поскольку любая ошибка может привести к серьёзным негативным последствиям. Чтобы грамотно обслужить некоторые элементы, требуется специальный инструмент и профессиональное оборудование. Хотя мелкий ремонт всё ещё доступен для выполнения своими руками. Поменять те же расходники можно самостоятельно.
Зависимости от электричества. Если в бортовой сети пропадёт напряжение, разрядится аккумулятор, двигатель перестанет работать. Потому в случае с инжекторами предъявляются повышенные требования к качеству используемых аккумуляторных батарей. Также крайне важно следить за работой генератора и поддерживать его работоспособность.

Исходя из всего сказанного выше, можно сказать, что многие недостатки достаточно условные, и воспринимать их как серьёзные минусы вряд ли стоит. Особенно при учёте таких преимуществ, которые объективно делают инжектор приоритетным выбором для автомобилиста.

Характерные неисправности

Сложная и многокомпонентная конструкция является одновременно преимуществом и недостатком инжекторной системы. Некоторые элементы с течением времени и при неправильной эксплуатации могут ломаться, их работоспособность нарушается, что приводит к необходимости проведения ремонтных работ.

Инжектор направлен на то, чтобы максимально эффективно сжигать топливо. Это стало возможным благодаря электронному управлению, которое определяет оптимальный состав смеси, состоящей из топлива и кислорода.

Существует несколько наиболее распространённых неисправностей, которые встречаются в работе инжектора на современных автомобилях.

Поломка или сбой в работе датчиков. Вне зависимости от того, какой именно датчик пострадал, нарушается общий баланс в работе всей инжекторной топливной системе. Подобная ситуация приводит к появлению плавающих оборотов во время движения и при холостых оборотах. Также не запускается двигатель или мотор троит. Всё это обусловлено тем, что воздух и топливо смешиваются в неправильных пропорциях. Часто это можно заметить по изменённому цвету выхлопа. Иногда сбой датчиков привод к переходу двигателя в режим аварийной работы. В итоге обороты не могут набираться, на приборной доске горит соответствующая лампа.
Загрязнение фильтров или форсунок. Ещё одна распространённая ситуация, которая происходит в основном по вине самого автовладельца. Подобная неисправность актуальна для инжекторных машин, которые заправляют низкокачественным топливом. Примеси и разный мусор в горючем забивает фильтр, а в дальнейшем могут загрязниться и сами форсунки. Если они забиваются, то нарушается форма факела распыления. Это приводит к локальному повышению температуры, детонации и прогоранию клапанов. Чтобы не допускать такой ситуации, фильтр подлежит обязательной периодической замене. Дополнительно стоит менять фильтрующую сетку на бензонасосе при пробеге свыше 70 тысяч километров, а также 1 раз в 3-4 года мыть топливный бак.
Льющие топливо форсунки. Такое происходит по причине того, что форсунки не закрываются после прекращения подачи импульсов со стороны электронного блока управления. В итоге часть топлива проникает внутрь камеры сгорания, в систему выпуска смазки двигателя, просачиваясь через поршневые кольца. Это приводит к печальным последствиям для всего двигателя. Ведь топливо смешивается с маслом, и смазочные характеристики существенно снижаются. Если топливо окажется в выхлопной системе, ломается катализатор, предназначенный для очистки выхлопа от вредных примесей.
Выход из строя бензонасоса. В нём может падать давление ниже установленных автопроизводителем норм. Причины поломки бывают разные, но в основном это загрязнения. От этого падает производительность самих форсунок.

Наиболее важной процедурой, которую часто автовладельцы инжекторных машин проводят своими руками, считают очистку форсунок. Чистят их путём снятия или непосредственно на силовой установке.

Промывка на двигателе предусматривает использование специальных промывочных составов. Они заливаются в двигатель и прокачиваются по системе. При этом от рампы следует отключить топливную магистраль, а на место топливного насоса поставить компрессор. Именно с его помощью по всей системе прокачивается специальная промывка, предназначенная для инжекторов.

Другой вариант подразумевает снятие форсунок и использование ультразвуковой ванный на стенде. Но такое доступно только в специализированных автосервисах. Реализовать подобную промывку в гаражных условиях практически невозможно.

Суть ультразвуковой ванны заключается в том, что специальный аппарат волновыми колебаниями воздействует на скопившиеся отложения, и разрушает их.

https://www.youtube.com/watch?v=XhSyHJkh5xg

Полезные советы

Если в вашем распоряжении оказался автомобиль с инжекторным двигателем, то используемая здесь система распределения топливовоздушной смеси предполагает соблюдение некоторых правил и рекомендаций.

Это позволит поддерживать работоспособность силовой установки, сохранять её в целостности, избегать характерных неисправностей и предотвращать дорогостоящий ремонт.

Рекомендуется менять на двигателе топливный фильтр. Такая процедура осуществляется не реже 1 раза на каждые 15 тысяч километров пробега.
Обязательно периодически нужно очищать форсунки. Если опыта и навыков по самостоятельной очистке нет, лучше доверить эту процедуру специалистам.
Чистка форсунок осуществляется с периодичностью около 30-40 тысяч километров.
Также для уверенной и безотказной работы инжектора большая роль отводится используемому топливу. Чем выше качество горючего, тем меньше проблем возникнет в работе инжекторной системы.
Для профилактики часто применяются очистители, которые удаляют загрязнения в топливной системе. Их добавляют непосредственно в само горючее. Но подобные присадки актуально использовать на новых автомобилях, а также после проведения глубокой очистки. Присадки профилактические, и об этом важно помнить. Нет необходимости в подобных добавках, когда форсунки уже загрязнены. Сначала их нужно очистить. А уже для дальнейшего предотвращения сильного загрязнения допускается периодически заливать в бак присадки.
Никогда не ждите, пока автомобиль начнёт проявлять симптомы загрязнения форсунок. Опытные автомобилисты отмечают, что такую процедуру лучше проводить заранее. При тех условиях эксплуатации, которые актуальны для большинства регионов России, промывать форсунки следует перед каждым вторым плановым техобслуживанием.
Если вы используете промывочные жидкости, чтобы очистить форсунки, делать это нужно перед заменой масла в двигателе.

Замена топливного фильтра

Уход за инжектором является прямой обязанностью каждого автовладельца. Грамотная эксплуатация, своевременная профилактика и очистка позволит сохранить работоспособность двигателя в течение длительного времени.

Инжекторы действительно являются лучшим вариантом для ДВС в настоящее время. Несмотря на имеющиеся недостатки, преимущества объективно превосходят их. Тут главное рационально использовать те возможности, которые даёт инжекторная система, а также правильно распоряжаться моторесурсом.

принцип работы и устройство инжекторных систем

На рынке автомобильного мира существует две топливные системы, используемые в двигателях внутреннего сгорания. Первая – карбюраторная, а вторая – инжекторная. Если раньше все машины оснащались карбюраторами (причем от их количества зависела и мощность ДВС), то в последних поколениях транспортных средств большинства автопроизводителей используется инжектор.

Рассмотрим, чем данная система отличается от карбюраторной, какие виды инжекторов бывают, а также в чем его преимущества и недостатки.

Инжекторная система

На всех современных автомобилях с бензиновыми моторами используется инжекторная система подачи топлива, поскольку она является более совершенной, чем карбюраторная, несмотря на то, что она конструктивно более сложная.
Инжекторный двигатель – не новь, но широкое распространение он получил только после развития электронных технологий. Все потому, что механически организовать управление системой, обладающей высокой точностью работы было очень сложно. Но с появлением микропроцессоров это стало вполне возможно.

Инжекторная система отличается тем, что бензин подается строго заданными порциями принудительно в коллектор (цилиндр).

Основным достоинством, которым обладает инжекторная система питания, является соблюдение оптимальных пропорций составных элементов горючей смеси на разных режимах работы силовой установки. Благодаря этому достигается лучший выход мощности и экономичное потребление бензина.

Выбор оптимальной системы подачи топлива

Размышляя какая разница между инжектором и карбюратором, многие автомобилисты приходят к выводу что электронная система гораздо надёжнее. Однако переоборудование любого автомобиля экономически невыгодно и приведёт только к излишним затратам. Решение о выборе более экономичной системы актуально при покупке машины. Разобраться чем отличаются инжектор и карбюратор довольно просто, и такие знания обязательно пригодятся.

Карбюратор уже отслужил свой срок на рынке современных автомобилей. Несмотря на его преимущества, применение инжектора наиболее эффективно и отвечает всем экологическим требованиям. Карбюраторные двигатели используются в основном на старых машинах, но такая технология отлично себя зарекомендовала и не нуждается в доработке. Применение инжектора имеет немалые преимущества и эта система установлена без возможности выбора в любой новой машине.

Устройство системы

Инжекторная система подачи топлива состоит из электронной и механической составляющих. Первая контролирует параметры работы силового агрегата и на их основе подает сигналы для срабатывания исполнительной (механической) части.

К электронной составляющей относится микроконтроллер (электронный блок управления) и большое количество следящих датчиков:

Датчики системы инжектора

На некоторых авто могут иметься еще несколько дополнительных датчиков. У всех у них одна задача – определять параметры работы силового агрегата и передавать их на ЭБУ

Что касается механической части, то в ее состав входят такие элементы:

Простая инжекторная система подачи топлива

Как все работает

Теперь рассмотрим принцип работы инжекторного двигателя отдельно по каждой составляющей. С электронной частью, в целом, все просто. Датчики собирают информацию о скорости вращения коленчатого вала, воздуха (поступившего в цилиндры, а также остаточной его части в отработанных газах), положения дросселя (связанного с педалью акселератора), температуры ОЖ. Эти данные датчики передают постоянно на электронный блок, благодаря чему и достигается высокая точность дозировки бензина.

Поступающую с датчиков информацию ЭБУ сравнивает с данными, внесенными в картах, и уже на основе этого сравнения и ряда расчетов осуществляет управление исполнительной частью.В электронный блок внесены так называемые карты с оптимальными параметрами работы силовой установки (к примеру, на такие условия нужно подать столько-то бензина, на другие – столько-то).

Первый инжекторный двигатель Toyota 1973 года

Чтобы было понятнее, рассмотрим более подробно алгоритм работы электронного блока, но по упрощенной схеме, поскольку в действительности при расчете используется очень большое количество данных. В целом, все это направлено на высчитывание временной длины электрического импульса, который подается на форсунки.

Поскольку схема – упрощенная, то предположим, что электронный блок ведет расчеты только по нескольким параметрам, а именно базовой временной длине импульса и двум коэффициентам – температуры ОЖ и уровне кислорода в выхлопных газах. Для получения результата ЭБУ использует формулу, в которой все имеющиеся данные перемножаются.

Для получения базовой длины импульса, микроконтроллер берет два параметра – скорость вращения коленчатого вала и нагрузку, которая может высчитываться по давлению в коллекторе.

К примеру, обороты двигателя составляют 3000, а нагрузка 4. Микроконтроллер берет эти данные и сравнивает с таблицей, внесенной в карту. В данном случае получаем базовую временную длину импульса 12 миллисекунд.

Но для расчетов нужно также учесть коэффициенты, для чего берутся показания с датчиков температуры ОЖ и лямбда-зонда. К примеру, температура составляется 100 град, а уровень кислорода в отработанных газах составляет 3. ЭБУ берет эти данные и сравнивает с еще несколькими таблицами. Предположим, что температурный коэффициент составляет 0,8, а кислородный – 1,0.

Получив все необходимые данные электронный блок проводит расчет. В нашем случае 12 множиться на 0,8 и на 1,0. В результате получаем, что импульс должен составлять 9,6 миллисекунды.

Описанный алгоритм – очень упрощенный, на деле же при расчетах может учитываться не один десяток параметров и показателей.

Поскольку данные поступают на электронный блок постоянно, то система практически мгновенно реагирует на изменение параметров работы мотора и подстраивается под них, обеспечивая оптимальное смесеобразование.

Стоит отметить, что электронный блок управляет не только подачей топлива, в его задачу входит также регулировка угла зажигания для обеспечения оптимальной работы мотора.

Теперь о механической части. Здесь все очень просто: насос, установленный в баке, закачивает в систему бензин, причем под давлением, чтобы обеспечить принудительную подачу. Давление должно быть определенным, поэтому в схему включен регулятор.

По магистралям бензин подается на рампу, которая соединяет между собой все форсунки. Подающийся от ЭБУ электрический импульс приводит к открытию форсунок, а поскольку бензин находится под давлением, то он через открывшийся канал просто впрыскивается.

Обратная связь с датчиками

Одним из основных датчиков, на показаниях которого ЭБУ регулирует время открытия форсунок, является лямбда-зонд, установленный в выпускной системе. Этот датчик определяет остаточное (не сгоревшее) количество воздуха в газах.

Эволюция датчика лямбда-зонд от Bosch

Благодаря этому датчику обеспечивается так называемая «обратная связь». Суть ее заключается вот в чем: ЭБУ провел все расчеты и подал импульс на форсунки. Топливо поступило, смешалось с воздухом и сгорело. Образовавшиеся выхлопные газы с не сгоревшими частицами смеси выводится из цилиндров по системе отвода выхлопных газов, в которую установлен лямбда-зонд. На основе его показаний ЭБУ определяет, правильно ли были проведены все расчеты и при надобности вносит корректировки для получения оптимального состава. То есть, на основе уже проведенного этапа подачи и сгорания топлива микроконтроллер делает расчеты для следующего.

Стоит отметить, что в процессе работы силовой установки существуют определенные режимы, при которых показания кислородного датчика будут некорректными, что может нарушить работу мотора или требуется смесь с определенным составом. При таких режимах ЭБУ игнорирует информацию с лямбда-зонда, а сигналы на подачу бензина он отправляет, исходя из заложенной в карты информации.

На разных режимах обратная связь работает так:

Как видно, лямбда-зонд хоть и очень важен для работы системы, но информация с него используется далеко не всегда.

Напоследок отметим, что инжектор хоть и конструктивно сложная система и включает множество элементов, поломка которых сразу же сказывается на функционировании силовой установки, но она обеспечивает более рациональный расход бензина, а также повышает экологичность автомобиля. Поэтому альтернативы этой системе питания пока нет.

Источник

Устройство и принцип работы инжектора

Инжектор – это самый популярный электронно-механический узел в автомобилестроении. Устройство и принцип работы инжектора одновременно просты и сложны. Конечно, рядовому автовладельцу необязательно вникать в детали конструкции инжекторных систем и их программного обеспечения, но основные моменты знать не помешает.

Ниже мы расскажем о том, что такое инжектор, каков принцип его работы, и какие типы инжекторных форсунок чаще всего применяются на современных двигателях.

Рекомендуем посмотреть видео внизу страницы, на котором хорошо показано, как работает инжектор.

Такие вещи своими силами не ремонтируются, однако разбираться в устройстве инжектора стоит, хотя бы для того, чтобы не попасть впросак при оплате счета в автосервисе.

Преимущества и недостатки

ВведениеНазначение, устройство, принцип работы тормозной системы ваз 2112

К его основным преимуществам относят следующие моменты:

Двигатель автоматически меняет режим своей работы. Он напрямую зависит от того, какие текущие условия. Именно это даёт инжектору огромную фору перед карбюратором. Водителю ничего не нужно делать, чтобы заставить мотор работать иначе. Он проанализирует происходящее, и поменяет свою работу, чтобы добиться оптимальных показателей.
Ручные настройки. Их попросту нет. И это ещё один весомый аргумент в пользу инжектора. Автомобилистам нет необходимости залезать под капот, что-то настраивать, крутить и менять. Электроника всё делает самостоятельно.
Экономичность. Одним из факторов перехода и карбюраторов на инжекторы стал вопрос целесообразного использования ресурсов. Инжекторы на практике доказывают, что они требуют меньше топлива при большей мощности и скорости. При прочих равных, инжектор потребляет в среднем на 15-20% меньше горючего, чем некогда конкурент в лице карбюраторной системы.
Экологичность. Именно из-за необходимости сохранения экологии инженеры приступили к активному производству инжекторных систем. Без инжектора добиться соответствия нынешним крайне жёстким экологическим стандартам было бы невозможно.
Простейший запуск мотора. Это достигается за счёт наличия автоматического определения оптимальной работы. В итоге при любой погоде и температуре инжекторы запускаются безо всяких проблем.

К основным минусам относятся:

Сложная конструкция. Инжекторный силовой агрегат действительно устроен намного сложнее, чем тот же карбюраторный мотор. Но в настоящее время это уже не является серьёзной проблемой. Работники автосервисов легко справляются со всеми задачами, связанными с инжекторами. Да и сами автовладельцы научились решать ряд вопросов своими силами. Стоимости. Конструктивные особенности повлекли за собой увеличение затрат на производство компонентов и сборку. Это стало причиной повышения стоимости самого двигателя. Проблема ремонта элементов системы подачи горючего. Некоторые компоненты вовсе не поддаются восстановлению, а другие очень сложно отремонтировать. Потому зачастую проще сразу поменять деталь, чем пытаться вернуть её к жизни. А это дополнительные финансовые затраты. Требования к топливу

Если карбюратор мог переваривать практически всё, для инжектора важно заливать в бак достаточно хорошее топливо с определёнными характеристиками и составом. Их определяет сам автопроизводитель

Заправка на дешёвых и сомнительных АЗС часто становится причиной многих поломок и неисправностей. Ремонт и обслуживание. Инжектор требует умелых рук и профессионального подхода. Специалисты не рекомендует пытаться самостоятельно ремонтировать и обслуживать эти системы, поскольку любая ошибка может привести к серьёзным негативным последствиям. Чтобы грамотно обслужить некоторые элементы, требуется специальный инструмент и профессиональное оборудование. Хотя мелкий ремонт всё ещё доступен для выполнения своими руками. Поменять те же расходники можно самостоятельно. Зависимости от электричества. Если в бортовой сети пропадёт напряжение, разрядится аккумулятор, двигатель перестанет работать. Потому в случае с инжекторами предъявляются повышенные требования к качеству используемых аккумуляторных батарей. Также крайне важно следить за работой генератора и поддерживать его работоспособность.

Что такое инжектор

Впервые данную разработку внедрили в производство специалисты компании Bosch, когда оснастили ею купе Goliath 700 Sport с двухтактным двигателем. Произошло это в 1951 году, а всего через 3 года это же сделал Mercedes (Mercedes-Benz 300 SL). Однако поначалу такие комплектующие были довольно дороги, так что широкое применение инжекторов началось только в 70-х годах. Инжекторная система быстро вытеснила карбюраторы (особенно в Европе, Америке и Японии) и на сегодняшний день большинство моделей автомобилей оснащаются именно этим устройством.

Инжекторная система впрыска топлива (Fuel Injection System) отличается тем, что она осуществляет прямой впрыск непосредственно в цилиндры или же во впускной коллектор. Делается это при помощи все той же форсунки, которые, в свою очередь, делятся на 2 категории, отличающиеся местом монтажа инжектора, а также принципом его работы:

Помимо этого, существует несколько типов распределенного впрыска:

Типы инжекторных форсунок

Инжекторные форсунки различаются по способам впрыска:

Электромагнитная форсунка – довольно проста и ставится на бензиновые моторы (в большинстве случаев). Ею оснащают и двигатели с непосредственным впрыском. Ее главными составными частями являются оснащенный иглой электромагнитный клапан, а также сопло. В процессе функционирования на обмотку клапана подается электрический разряд. Частотой его подачи ведает специальный электронный блок управления. В ходе процесса происходит образование электромагнитного поля. Оно втягивает иглу, освобождает сопло и происходит впрыск, причем делается это одновременно со сжиманием пружины, которая разжимается после исчезновения электромагнитного поля и возвращает иглу в исходное положение.

Электрогидравлическая форсунка – применяется на дизельных моторах (в том числе с системой Common Rail). Основные элементы данной форсунки – это камера управления, дроссели (впускной и сливной) и электромагнитный клапан. Работают они благодаря разнице в давлении солярки на форсунку и поршень: иглу форсунки топливо прижимает к седлу, тогда как электромагнитный клапан закрыт (обесточен).

Когда блок управления открывает клапан, открывается и дроссель (сливной). Далее происходит заполнение топливной магистрали соляркой, вытекающей через дроссель. При этом начинает уменьшаться давление дизтоплива на поршень, тогда как на игле оно остается прежним. Из-за этого игла приподнимается и осуществляется впрыск.

Пьезоэлектрическая форсунка – это наиболее совершенный (в техническом отношении) вариант. Как правило, ею оснащают дизельные движки. У нее немало достоинств, среди которых скорость работы (по сравнению электромагнитным устройством она быстрее в 4 раза), а также предельно точная и выверенная дозировка. В данном случае применяется пьезокристалл, который изменяет свою длину под напряжением. Это устройство состоит из толкателя, пьезоэлемента, клапана и иглы.

Форсунки

При помощи этих устройств производится подача топливовоздушной смеси в камеры сгорания всех цилиндров. Что же это за механизмы? Если вы знаете сносно конструкцию карбюраторов, то вспомните про электромагнитный клапан. Вот именно у него конструкция очень похожа на ту, которую вы можете видеть у форсунок. У них имеется обмотка, на которую подается постоянное напряжение. Игольчатый клапан при подаче напряжения открывает путь для прохождения топлива. Вся эта смесь под давлением распыляется в камеры сгорания. Обратите внимание, что форсунки должны распылять топливо таким образом, чтобы оно заполняло как можно больше камеру сгорания. Прост в понимании принцип работы форсунки инжектора, с ее помощью производится распыление. Топливовоздушная смесь в этот момент похожа на туман, в определенном объеме воздуха бензин находится во взвешенном состоянии. Следовательно, воспламенение происходит намного быстрее и лучше, нежели в случае с карбюраторной системой.

Принцип работы инжектора

Самый простой инжектор имеет в своей конструкции следующие элементы:

Как видно, ничего слишком сложного в конструкции инжектора нет, по крайней мере, это касается его механической части. Если коротко, то работа инжекторной системы впрыска происходит следующим образом:

Наиболее сложная часть всей инжекторной системы – это электронный блок управления (сокращенно – ЭБУ). Он представляет собой микрокомпьютер, производящий вычисления по программе, внесенной в его память. Программа составлена таким образом, что успевает анализировать все параметры работы двигателя и реагировать на изменение информации, полученной от внешних датчиков.

Именно поэтому для корректной работы инжектора крайне важны следующие два компонента: каталитический нейтрализатор отработанных газов и датчик кислорода (лямбда-зонд).

Как вы могли убедиться, инжектор представляет собой весьма сложный механизм. Поэтому такие операции, как чистка инжектора или его ремонт, мы не рекомендуем проводить самостоятельно.

Достоинства и недостатки инжекторов

В завершение сегодняшнего материала не лишним будет обратить внимание на то, чем инжектор хорош, а в чём способен доставить хлопот любому автомобилисту. Начнём, наверное, с достоинств инжекторных систем, которые включают в себя следующие положения:

Экономичность. Однозначно можно сказать, что инжекторы работают исключительно на своего «хозяина» по сравнению с теми же карбюраторами. Удивительно, но в некоторой степени схожие топливораспределительные узлы при одинаковых режимах работы мотора поставляют в него меньшее количество топлива. Во многом это связано с продуманным устройством инжектора и наличием у него электронного управления;
Получение большего КПД от двигателя. Опять же, удивительно. Несмотря на меньшее количества подаваемого топлива в мотор, при использовании инжектора получается добиться от силового агрегата большей мощности. Это также связано с грамотно организованным устройством узла, а особенно – его электронной составляющей;
Экологичность. Тут всё предельно просто, ибо в структуре любого инжектора имеется каталитический нейтрализатор, которые и придаёт ему большей экологичности, дожигая недогоревшее в моторе топливо;
Стабильность в плане работы. Повторимся, из-за грамотно организованного устройства инжекторы совершенно независимы в своём функционировании от погодных условий или подобных моментов.

Среди недостатков инжекторных систем стоит выделить лишь один аспект, а именно – их ремонт и отчасти эксплуатацию. В этом плане инжекторы довольно-таки прихотливы и неудобны для своих владельцев. В частности при желании успешно использовать узел подобного типа любому автомобилисту требуется:

быть готовым к дорогому ремонту в случае поломки;
всегда использовать только качественное топливо;
обеспечить наличие специальных приборов для диагностики и ремонта инжектора.

На этом, пожалуй, наиболее важные положения по «инжекторному» вопросу подошли к концу. Надеемся, представленный выше материал был для вас полезен и в полной мере раскрыл принципы работы инжектора. Удачи на дорогах!

Как работает инжекторный двигатель?

Инжекторный двигатель – это довольно сложный механизм, работа которого должна быть хорошо отлажена, чтобы получить от него максимальную производительность. В статье подробно рассмотрен принцип работы инжекторного двигателя.Инжекторный двигатель – это довольно сложный механизм, работа которого должна быть хорошо отлажена, чтобы получить от него максимальную производительность. В статье подробно рассмотрен принцип работы инжекторного двигателя.

Прежде чем начать разговор об этом чуде техники, развеем некоторые мифы. Инжекторный двигатель работает по тому же принципу, что и дизельный, за исключением системы зажигания, однако, это не придает ему гораздо большей мощности, чем карбюраторному. Прибавка составит максимум 10%.

Центром всей системы является ЭБУ (электронный блок управления). Он носит много названий, «мозги», «компьютер» и так далее. По сути да, это компьютер, в который заложено огромное количество таблиц по составу смеси, времени впрыска топлива и прочего. Например, если обороты двигателя равны 1500, дроссельная заслонка открыта на 10 градусов, а расход воздуха составляет 23 кг, то в цилиндр будет поступать одно количество топлива. Если же вводные параметры изменяются, то и результат будет другим. Если с блоком управления возникают какие-то проблемы, например, слетает прошивка, то все идет прахом, двигатель либо начинает как попало работать, либо и вовсе перестает.

Топливная рампа

Она устанавливается непосредственно на двигателе. Ее миссия заключается в том, чтобы удерживать в себе смесь бензина и воздуха под определенным давлением. Именно в ней происходит процесс соединения двух составляющих горючей смеси – бензина и воздуха. Причем пропорция всегда должна быть одинаковой – 14 частей воздуха на одну бензина. Только в таком случае двигатель будет работать максимально устойчиво, стабильно, экономично. К рампе произведено подключение таких механизмов, как дроссельная заслонка, электромагнитные форсунки, клапан сброса. Между прочим, именно в топливной рампе производится установка датчика давления топлива. Но про него и все остальные электронные компоненты будет рассказано дальше. Стоит заметить, что инжектор Вентури, принцип работы которого аналогичен рассмотренной в статье системе, имеет очень широкое применение, причем не только в автомобилях.

Датчики инжекторного двигателя

Все элементы можно поделить на исполнительные и датчики. Для начала мы рассмотрим датчики.

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ)

Этот элемент устанавливается перед воздушным фильтром, прямо на входе. В основе его работы лежит принцип разницы показаний. Так, через две платиновые нити проходит электричество. В зависимости от температуры их сопротивление меняется. Одна из нитей надежно укрыта от потока воздуха, что делает ее сопротивление неизменным. Вторая же охлаждается потоком, и на основании разницы величин, по тем же таблицам, о которых сказано выше, ЭБУ рассчитывает количество воздуха.

Датчик абсолютного давлении и температуры двигателя (ДАД)

Он используется либо в качестве альтернативы, либо вместе с вышеописанным для более высокой точности снятия показаний. Если вкратце, в нем имеется две камеры, одна из которых герметична и имеет внутри абсолютный вакуум. Вторая же камера подсоединяется к впускному коллектору, где создается разрежение во время такта впуска. Между этими камерами имеется диафрагма, а так же пьезоэлементы. Они вырабатывают напряжение при движении диафрагмы. Далее сигнал идет на ЭБУ.

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ)

Если посмотреть на шкив коленвала инжекторного двигателя, то можно рассмотреть на нем гребенку. Она магнитная. По всему периметру установлены зубцы. Всего их должно быть 60 штук, через каждые 6 градусов. Но двух из них нет, они нужны для синхронизации. Датчик положение коленчатого вала имеет в своем составе намагниченный стальной сердечный, а так же медную обмотку. При прохождении зубцов в обмотке возникает индукционный ток, напряжение которого зависит от скорости вращения шкива.

Датчик фаз (ДФ)

Не все двигатели им оснащались раньше, но сейчас его можно встретить практически везде. Он работает по принципу датчика Холла, то есть имеет диск с катушкой, а так же прорезь. Как только прорезь попадает на датчик, выходное напряжение на нем нулевое. Этот момент означает верхнюю мертвую точку такта сжатия первого цилиндра. Нужно это для того, чтобы ЭБУ мог генерировать напряжение для зажигания в нужном цилиндре, а так же контролировать такты. Чтобы, например, форсунка не открылась во время рабочего хода.

Датчик детонации

Он устанавливается на блоке цилиндров инжекторного двигателя. Как только в двигателе возникает детонация, по блоку передается вибрация. Датчик представляет собой пьезоэлемент, который генерирует напряжение, чем сильнее вибрации, тем выше напряжение. Соответственно, ЭБУ на основании его показаний корректирует момент зажигания. Но об этом позже.

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ)

По сути своей, это обычный потенциометр. Опорное напряжение на нем, как правило, составляет 5 вольт. Так вот, в зависимости от того, на какой угол отклоняется дроссельная заслонка, меняется напряжение на контрольном выводе. Все просто.

Исполнительные элементы

Исполнительные элементы получили свое название за то, что именно они вносят коррективы в работу двигателя. ТО есть, блок управления получает сигнал от датчика, анализирует его, после чего отправляет сигнал на исполнительный элемент.

Топливный насос

Начнем с системы питания. Он установлен в баке и подает топливо в топливную рампу под давлением 3,2 – 3,5 Мпа. Это позволяет гарантировать качественный распыл топлива в цилиндры. Как только повышаются обороты двигателя, повышается и аппетит, а значит в рампу надо подавать большее количество топлива для сохранения давления. Насос начинает вращаться быстрее по команде блока управления. Большинство современных автомобилей, начиная примерно с 2013 года выпуска, оснащаются топливным модулем, который включает в себя насос и встроенный фильтр. Это существенно сказывается на стоимости замены фильтра, потому что менять надо весь модуль. Некоторые производители в инструкциях пишут, что модуль устанавливается на весь срок службы авто, однако не стоит верить, что какой-то фильтр способен проходить больше 2 сезонов.

Форсунка

После того, как топливо прошло всю цепь провода, оно попадает в форсунку, которая дозирует его подачу в цилиндр. Форсунка представляет собой электромагнитный клапан очень маленького диаметра, который обеспечивает распыл бензина в камеру сгорания. ЭБУ изменяет количество топлива, которое подается, при помощи временных промежутков, пока открыта форсунка. Как правило, это десятые доли секунды.

Дроссельная заслонка

Все мы когда-то видели карбюратор, заглядывали в него сверху. Так вот в нем имелись заслонки, которые перекрывали воздух. Здесь принцип тот же. Пожалуй, и рассказать больше нечего.

Регулятор холостого хода (РХХ)

Это тоже электромагнитный клапан, шток которого закрывает воздуховод, проходящий в обход дроссельной заслонки. В зависимости от напряжения, которое на него подает блок управления, он открывает этот самый канал.

Модуль зажигания

В принципе, это та же катушка зажигания, только их здесь четыре. При прохождении тока через первичную обмотку во вторичной коммутируется высокочастотный ток высокого напряжения, который подается на свечу.

Топливный насос

Это сердце всей топливной системы, так как с его помощью происходит циркуляция бензина. Состоит он из следующих элементов:

Фильтр (в народе называется он «памперс», так как имеет завидное сходство).
Электродвигатель постоянного тока.
Помпа, приводимая в движение двигателем.
Датчик уровня (конструктивно он объединен с топливным насосом).

Располагается насос непосредственно в баке, крепится при помощи гаек. Доступ к нему можно получить, если поднять заднее сиденье. Во всех автомобилях, будь то старенькая «десятка» либо же новая «японка», находится бензонасос именно под сиденьем. Конечно, снятие и установка будут производиться на всех машинах по-разному. От насоса к рампе проложена топливная магистраль. Она должна выдерживать большое давление, поэтому всегда следите за ее состоянием. Параллельно этой магистрали прокладывается трубка, которая возвращает избытки бензина обратно в бак. Довольно прост принцип работы бензонасоса. Инжектор функционирует за счет избыточного давления, создаваемого помпой.

Принцип работы инжекторного двигателя

Итак, после того, как мы разобрались в основных узлах инжекторного двигателя, посмотрим, как же он работает. После того как стартер провернул коленчатый вал, ДПКВ сообщил блоку управления, какой цилиндр в каком положении находится. В свою очередь, датчик фаз сообщил о тактах. Блок управления принял эту информацию к сведению и открыл форсунку в том цилиндре, в котором начинается такт впуска. Но открыл ее не просто так, а на строго определенный промежуток времени, который по таблицам соответствует показаниям ДМРВ или ДАД. Так сформировалась рабочая смесь.

Видео: как работает бензиновый инжекторный двигатель внутреннего сгорания

После того как здесь такт впуска закончился, начинается сжатие, в это время впуск происходит в другом цилиндре. Здесь же поршень доходит до верхней мертвой точки, о чем говорит ДПКВ и ДФ, соответственно, пора подавать напряжение на модуль зажигания, в нужный цилиндр. Для этого в блоке управления стоит два транзистора, которые берут на себя по два цилиндра.

Прогрев двигателя и датчик температуры двигателя

Этот момент стоит рассмотреть отдельно, скажем так, это небольшое уточнение. Итак, прогревочный режим двигателя никак не связан с показаниями некоторых датчиков, то есть, от них ничего не зависит. В частности, это ДМРВ и ДАД, а так же датчик детонации. В блоке, как уже говорилось, заложены определенные таблицы, их очень много, миллионы. Так вот, во время прогревочного режима ЭБУ работает строго по этим таблицам и никак иначе. Это значит, что если в него прописано соотношение воздуха к топливу 14,1:1, то так оно и будет. Эта цифра является общепринятой нормой для рабочей температуры. Так вот, пока температура двигателя не достигнет той, которая прописана в прошивке блока управления, то прогревочный режим не отключится. После ЭБУ начинает работать по датчикам.

Этапы развития инжекторного впрыска

На знаменитых «сигарах» «Ауди 100» использовался механический инжектор. Принцип работы его можно сравнить с системой топливоподачи в дизельных моторах. При помощи механического насоса и такого же привода форсунок производилась подача топливовоздушной смеси в камеры сгорания. Конечно, нельзя не упомянуть и о переходном звене – карбюраторах с электронным управлением. Использовались они на малом количестве автомобилей, причем исключительно японского производства. Жители Страны восходящего солнца очень любят разнообразные электронные гаджеты и по сей день. Но электронные карбюраторы были недолго популярны, в конце 80-х началась их эра и моментально закончилась. Между прочим, на автомобилях ВАЗ-2110, например, устанавливались карбюраторы без тросика «подсоса». Регулировка подачи воздуха осуществлялась автоматически, при помощи специальной заслонки, которая меняла свое положение по мере прогрева двигателя. Но сегодня большую популярность получили инжекторы, конструкции которых стали уже классическими. Вот их и стоит рассмотреть более детально, разобрать по составляющим.

Что лучше, инжекторный или карбюраторный двигатель?

Этот вопрос достаточно спорный, у каждой точки зрения есть много противников и приверженцев как среди простых водителей, так и среди специалистов, которые полностью понимают принцип работы инжекторного двигателя. Итак, карбюраторный двигатель отличает простота и прозрачность работы. То есть, если механик отрегулировал холостые обороты, то они такими и остались.

Что касается инжекторного двигателя, то ту все дело сводится к своевременному обслуживанию, а так же к качеству применяемых деталей.

Источник

Принцип работы инжектора, фото, видео, типы инжектора

Принцип работы инжектора в последнее время интересует многих автолюбителей. И это не удивительно, ведь в последние годы инжекторные автомобили существенно потеснили карбюраторные, а в ближайшем будущем вообще полностью их заменят.

Хотя многие автомобилисты со стажем со скептицизмом относятся к системам принудительного впрыска топлива, обосновывая свою позицию сложностью конструкции, дороговизной в обслуживании и ремонте.

Но для этих людей все же можно найти оправдание, ведь когда все время ездишь на карбюраторном отечественном автомобиле, то про карбюратор знаешь по сути все.

Поэтому ремонт и обслуживание топливной системы у таких людей не вызывает проблем, а вот что делать с инжекторной топливной системой многие еще не знают.

Хотя если захотеть понять принцип работы инжектора, то все на много проще, чем кажется. Как говорится, было бы желание.

Однако желания мало, чтобы понять принцип работы инжектора, необходима соответствующая информация, которая помогла бы быстро разобраться в этом вопросе.

Система TCCS

Возьмем, к примеру, систему принудительного впрыска топлива от фирмы Toyota. Называется она TCCS — Toyota Computer Control System. Данная система является одной из передовой и самой надежной на данное время и поэтому заслуживает особого к себе внимания. Однако она дорогая и сложная в обслуживании.

Принцип работы инжектора

Принцип же работы инжектора других топливных систем аналогичный и основывается он на следующих процессах.

Воздух под давлением поступает в двигатель. Но предварительно поток воздуха анализируется специальным датчиком, который вычисляет объем воздуха в данный момент времени.

Эти данные передаются на компьютер, который анализирует не только данные с датчика расхода воздуха, но и другие данные по работе двигателя, такие как частота вращения коленвала двигателя, температура двигателя и воздуха и т. д.

После того как вся полученная информация обработана, компьютер определяет количество топливо, которое является оптимальным для данного объема воздуха и при этом было получено максимальное КПД (коэффициент полезного действия) от двигателя.

После обработки всей информации на форсунки подается электрически разряд определенной продолжительности. Форсунки открываются на необходимый период времени и впрыскивают заданную дозу топлива во впускной коллектор.

Принцип работы инжекторного ДВС с прямым впрыском.

Вот и весь основной принцип работы инжектора. Конечно же все это происходит очень быстро буквально за долю секунды.

Сложная составляющая

Основой и самой сложной составляющей, казалось бы, не сложного процесса, является специальная программа, которая прописана в компьютере.

Сложность ее заключается в том, что в ней должны быть учитаны и прописаны все внутренние и внешние условия работы двигателя и его систем. А это не так просто и сделать.

В остальном же, если рассматривать механическую сторону всей этой системы, то принцип работы инжектора не так уж и сложен. Про что уже и говорилось выше.

Устройство системы принудительного впрыска топлива

Из чего же состоит система принудительного впрыска топлива.

Как мы уже говорили, это:

Специальная программа, прописанная для каждой марки автомобиля;
Клапан холостых оборотов;
Топливный перепускной клапан;
Форсунки;
Различные датчики (в том числе и датчик кислорода, он же лямда-зонд).

Типы инжекторов

Так же хотелось бы отметить тот факт, что системы принудительного впрыска топлива встречаются двух типов.

Первый тип

Первый предназначен для стран Европы, Японии, США, в общем, для развитых стран, где существуют строгие экологические нормы на выброс токсических веществ в атмосферу, и называется он тип инжектора с обратной связью. В таких системах уже предусмотрены и лямбда-зонд и каталитический нейтрализатор.

Второй

Другой тип не имеет обратной связи, и такое оборудование в нем не предусмотрено. Соответственно такие автомобили дешевле. И выпускаются такие автомобили для стран, где не очень жесткие экологические нормы и законы.

Вкратце, не углубляясь в сложные технологические процессы, мы рассмотрели принцип работы инжектора автомобиля.

Конечно, он в некоторой мере сложнее, чем у карбюратора, но сложность эта оправдана более экономичным расходом топлива, и более высоким КПД работы двигателя в разных режимах работы. Да и время диктует свое.

Когда-то, и инжектор будет заменен более совершенной, но в тоже время еще сложной системой. Новые технологии, от этого не куда не денешься.

7 мифов о чистке инжектора.

Влияние стратегии впрыска топлива на характеристики сгорания и соотношение NOx/дым в диапазоне рабочих условий для тяжелонагруженного дизельного двигателя с прямым впрыском

Влияние стратегии впрыска топлива на характеристики сгорания и NO _x /переработка дыма -отключение в диапазоне условий эксплуатации для тяжелонагруженного дизеля с прямым впрыском

Скачать PDF

Associated Content

Часть коллекции:

Инженерия: Машиностроение: проектирование, вычисления, приложения

Исследовательская статья
Опубликовано: 24 августа 2019 г.

Мохаммед А. Файад ¹

SN Прикладные науки том 1 , Номер статьи: 1088 (2019) Процитировать эту статью

2102 Доступы
13 цитирований

Детали показателей

Abstract

Процесс сгорания и выбросы отработавших газов в обычном дизельном двигателе можно улучшить, изменив стратегию впрыска (время и давление) без изменения конструкции. В данной работе экспериментально исследовано влияние стратегии впрыска на выбросы NO _x и дымность для тяжелонагруженного дизельного двигателя, работающего на дизельном топливе. Были применены различные моменты времени впрыска и давления для получения различных уровней выбросов при выходе из двигателя в разных условиях работы двигателя. Результаты экспериментов показали, что замедление момента впрыска топлива увеличивает экономию топлива за счет снижения удельного расхода топлива при торможении (BSFC). Кроме того, № _x Выбросы также были уменьшены за счет замедления момента впрыска при различных оборотах двигателя и нагрузках. Для испытанных условий эксплуатации выбросы NO _x и BSFC были ниже при низких оборотах двигателя и высокой нагрузке двигателя, в частности при 1200 об/мин и полной нагрузке (100 %), соответственно. Результаты экспериментальной работы показали, что термическая эффективность тормозов (BTE) увеличивалась с задержкой момента впрыска при различных оборотах двигателя. Кроме того, BTE был выше при низких оборотах двигателя (1800 об/мин) и при различных моментах впрыска. Кроме того, уровень дымности был улучшен из-за замедленного момента впрыска и низких оборотов двигателя. Более низкая дымность выхлопных газов была получена при высоком давлении впрыска по сравнению с низким давлением впрыска для различных условий испытаний двигателя. Использование регулируемых режимов работы двигателя и высокого давления впрыска повысило температуру выхлопных газов и BSFC, но немного увеличило NO 9.0003 x выбросов.

Введение

Хорошо известно, что оксиды азота (NO _x) выделяются из-за высоких температур сгорания в дизельных двигателях. В последние годы выбросы NO _x вызвали озабоченность и интерес исследователей из-за их токсического действия и проблемы их снижения при работе дизельного двигателя. Из-за строгих правил выбросов, поиск различных стратегий контроля дыма, общего содержания углеводородов (THC) и NO _x Выбросы в дизельных двигателях становятся все более популярными [1,2,3]. Сообщается, что время впрыска оказывает значительное влияние на выбросы NO _x и, таким образом, считается эффективным инструментом для их контроля [4]. Стоун [5] и Чен [6] изучали механизмы образования выбросов и то, как замедленное время впрыска и рециркуляция отработавших газов влияют на образование NO _x. Документально подтверждено, что увеличение скорости впрыска приводит к снижению удельного расхода топлива при торможении (BSFC) и увеличению NO 9.0003 x выбросов, в то время как замедленное время впрыска увеличивает BSFC и снижает выбросы NO _x [7, 8]. Роберт [9] и Хау [10] сообщили, что увеличение времени впрыска и увеличение давления впрыска могут привести к более низкому уровню выбросов при выключении двигателя. Кроме того, они обнаружили, что выбросы CO и CO ₂ значительно сократились за счет увеличения времени впрыска топлива. Напротив, эти исследователи указали, что дизельные двигатели имеют низкий уровень дымности и NO 9. 0003 x выбросов при задержке впрыска топлива [11]. Сообщается, что влияние высокого давления впрыска топлива и времени впрыска снижает выбросы выхлопных газов дизельными двигателями. В предыдущих экспериментальных результатах изучалось влияние замедления момента впрыска топлива на экономию топлива и выбросы выхлопных газов дизельного двигателя при различных условиях эксплуатации [12]. Было обнаружено, что уменьшение момента впрыска способствует снижению NO _{x 9Выбросы 0006, но снижение эффективности использования топлива.}

Многочисленные исследования показали, что замедление момента впрыска топлива увеличивает снижение расхода топлива [10, 13]. Поэтому в дизельных двигателях были использованы новые стратегии для уменьшения задержки воспламенения, например, более высокая степень сжатия и более высокое давление впрыска (для улучшения характеристик распыления) [12]. Изучив множество исследований, опубликованных в литературе, экспериментальное исследование, представленное Пикеттом и соавт. [14] показали, что регулировка давления впрыска топлива с помощью оборудования для впрыска топлива под высоким давлением может улучшить характеристики одноцилиндрового дизельного двигателя. Было замечено, что увеличение давления впрыска улучшило характеристики сгорания и уменьшило некоторые выбросы газов, но повысило уровень шума и выбросы NO 9.0003 x выбросов. Кроме того, увеличение давления впрыска также может сделать распределение плотности топлива в струе более однородным и увеличить интенсивность турбулентности, что приведет к улучшению смешения топлива с воздухом [15,16,17]. Немер и др. [18] и Tow et al. [19] рассчитали влияние скорости впрыска и многократных впрысков на выбросы выхлопных газов дизельного двигателя и пришли к выводу, что импульсный впрыск может обеспечить средства для снижения выбросов NO _x за счет контролируемого повышения давления. Таким образом, высокое давление впрыска топлива является одним из требований для достижения постоянного улучшения выбросов выхлопных газов и уровня дымности, а также способствует снижению шума двигателя [20].

Образование и окисление сажи связаны с локальным наличием кислорода и температурой в процессе горения [21]. Неперемешанное топливо до начала сгорания, вероятно, пострадает от комбинированного эффекта недостатка кислорода и высокой температуры позже в цикле сгорания. Кроме того, топливо, которое впрыскивается после начала процесса сгорания, получает недостаточное количество кислорода, поэтому большая часть сажи выхлопных газов образуется во время второй фазы сгорания [13, 22]. Влияние различных условий эксплуатации на выбросы выхлопных газов и экономию топлива двигателя изучалось многими исследователями [9]., 12, 18]. Представленная здесь экспериментальная работа вносит свой вклад в эту область, уделяя особое внимание влиянию различных стратегий впрыска топлива (время и давление), что оказывает положительное влияние на выбросы загрязняющих веществ из двигателя. Основная цель этого исследования — изучить влияние различных стратегий впрыска на выхлоп NO _x, выбросы дыма и экономию топлива при различных условиях работы дизельного двигателя с непосредственным впрыском (DI) для тяжелых условий эксплуатации. Также исследуется температура выхлопных газов для различных давлений впрыска топлива и различных скоростей и нагрузок двигателя.

Экспериментальная установка и материалы

Принципиальная схема мощного (шестицилиндрового) дизельного двигателя с непосредственным впрыском и водяным охлаждением, а также контрольно-измерительные приборы, необходимые для измерения выбросов и производительности двигателя, показаны на рис. 1. Двигатель технические характеристики и свойства топлива представлены в таблицах 1 и 2 соответственно. Система башни теплообменника использовалась для измерения температуры охлаждающей жидкости двигателя. Для контроля и измерения температуры всех моторных жидкостей использовались термопары типа К. Во время испытаний исследовательский двигатель поддерживался жесткой рамой и соединялся с динамометром для достижения устойчивой работы без вибрации. Внешняя нагрузка применялась с помощью гидравлического динамометра типа Froude DRY и карданного вала с двумя универсальными шарнирами. Для измерения крутящего момента двигателя использовался динамометр с механической шкалой. Утверждается, что динамометр имеет точность в пределах ± 0,025% от номинального значения. Температура выхлопных газов измерялась термопарой К-типа со специальным многоканальным усилителем. Все условия работы двигателя и температуры были получены с помощью управляемой компьютером системы сбора и регистрации данных. Давление и температура масла в двигателе, частота вращения, стандартное оборудование испытательного стенда для двигателей, температура воды на входе и выходе из двигателя и динамометр, а также температура выхлопных газов измерялись с использованием обычных приборов. Электрохимический газоанализатор применялся для измерения NO _x выбросов в выхлопных газах, запись измерения непосредственно с экрана цифрового дисплея. Кроме того, дымомер Hartridge MK3b применялся для измерения непрозрачности дыма при различных режимах работы двигателя.

Рис. 1

Экспериментальная установка и измерительные приборы

Увеличенное изображение

Таблица 1 Характеристики двигателя

Полная таблица

Таблица 2 Физико-химические свойства дизельного топлива

Полная таблица

Экспериментальные результаты и обсуждение

Характеристики сгорания

Влияние давления впрыска топлива на среднее давление в цилиндре и скорость тепловыделения (ROHR) показано как функция угла поворота коленчатого вала (CAD) на рис. 2. видно, что давление сгорания в цилиндре и скорость тепловыделения (ROFR) увеличивались с увеличением давления впрыска топлива. Основной причиной этого является обогащение топливной смеси (воздух/топливо), что ускоряет начало сгорания [23]. Кроме того, более быстрый и сильный процесс испарения и более быстрый процесс сгорания с увеличением давления впрыска топлива также могут увеличить как давление в цилиндре, так и ROHR, как показано на рис. 2. Значительная эффективная работа может быть произведена за счет увеличения давления впрыска топлива, что может улучшить тепловой КПД тормоза. Высокое давление впрыска приводит к быстрому и короткому сгоранию, увеличивая скорость тепловыделения.

Рис. 2

Среднее давление сгорания в цилиндре и скорость тепловыделения (ROHR) для различных давлений впрыска топлива

Изображение в полный размер

Влияние момента впрыска топлива манипулирование моментом впрыска топлива [23]. Кроме того, любое изменение момента впрыска топлива может существенно повлиять на задержку воспламенения за счет впрыска топлива до начала сгорания. Это может изменить время и характер выделения тепла, тем самым влияя на максимальную температуру и давление сгорания. В этой экспериментальной работе момент впрыска топлива (

θ ) меняли от 32° до 26° перед верхней мертвой точкой (ВМТ). Уровни выбросов NO _x в выхлопной трубе и удельный расход топлива (BSFC) дизельного двигателя для различных моментов впрыска показаны на рис.

3. Обратите внимание, что концентрация выбросов NO _x уменьшалась при замедлении момента впрыска (рис. 3). Это происходит из-за более короткого периода задержки и меньшего количества топлива, впрыскиваемого перед зажиганием. Кроме того, более низкое пиковое давление и температура сгорания приводят к уменьшению NO _x выбросы, потому что во время такта расширения сгорает большее количество топлива (более поздняя часть). С другой стороны, удельный расход топлива тормозной системы снижается при увеличении момента впрыска, но увеличивается при увеличении момента впрыска топлива, как показано на рис. 4. Основная причина, оправдывающая этот эффект, заключается в том, что уменьшение подачи топлива в цилиндр приводит к снижение BSFC. Установлено, что уменьшение задержки воспламенения приводит к меньшему количеству энергии топлива, впрыскиваемой во время сгорания предварительно смешанной фазы. В литературе сообщается, что BSFC снижается на 6% при замедлении момента впрыска двигателя на 4° [24].

Напротив, основным эффектом увеличения BSFC является более низкая теплотворная способность, что может привести к увеличению массы топлива, необходимого для достижения той же выходной мощности, как указано Lapuerta et al. [10, 25, 26] (рис. 4). Более того, было обнаружено, что BSFC увеличивается с увеличением числа оборотов двигателя при различных нагрузках двигателя [13]. Это может быть связано с повышением теплового КПД тормоза в результате сдвига процесса расширения.

Рис. 3

Влияние момента впрыска топлива на выбросы NO _x для различных условий работы двигателя

Изображение в полный размер

Рис. 4 ) для различных условий работы двигателя
Изображение в натуральную величину
Исследование влияния изменения начала впрыска на КПД двигателя показало, что замедление момента впрыска до верхней мертвой точки приводит к незначительному улучшению теплового КПД [27]. На рисунке 5 показано, что термический КПД тормозов (BTE) увеличился при замедлении впрыска топлива для разных оборотов двигателя. Об этом сообщили Suryawanshi et al. [27], что тепловой КПД улучшился при замедлении времени впрыска (на CAD 4°). Согласно результатам, тренд BTE был точно обратным тренду BSFC во время эксперимента [12]. Кроме того, на рис. 5 показано, что BTE был выше при низких оборотах двигателя для разных моментов впрыска. Это связано с увеличением степени сжатия и впрыском топлива при более высокой температуре (лучшее смешивание воздуха и топлива) [28]. Другая причина может быть связана с сочетанием массового расхода и низкой летучести, что приводит к увеличению BTE. Лучшее сгорание топлива и доступное время пребывания для смешивания воздуха и топлива (полное сгорание) помогают увеличить BTE на низких оборотах двигателя.
Рис. 5
Влияние момента впрыска топлива на тепловую эффективность тормозов (BTE) при полной нагрузке и различных оборотах двигателя
Изображение в полный размер
Влияние стратегии впрыска топлива на уровень дымности на уровень дымности при различных нагрузках и оборотах двигателя показан на рис.
6а, б. Дымообразование может происходить из-за замедления времени впрыска, что, в свою очередь, уменьшает задержку воспламенения. Задержка воспламенения увеличивается с опережением начала впрыска топлива, поскольку перед воспламенением впрыскивается больше топлива, что приводит к более высоким температурам в цикле сгорания (более быстрое сгорание и лучшее перемешивание) [29].]. Соответственно, уровень дыма снижается при замедленном впрыске по сравнению с опережающим, как показано на рис. 6. Это происходит из-за большого количества испаряемого топлива, которое накапливается при опережающем впрыске, что приводит к более длительной задержке воспламенения и, следовательно, к более быстрому прогоранию. скорость [30, 31]. Обратите внимание, что замедление момента впрыска топлива приводит к небольшому снижению среднего давления сгорания в цилиндре. Считается, что это может быть связано с недостаточным временем для надлежащего смешивания воздуха и топлива (медленное горение) (рис. 6). Из результатов, представленных на рис. 6, видно, что уровень дымности увеличивался при высоких оборотах двигателя и полной нагрузке (100%).
Рис. 6
Влияние момента впрыска топлива на уровень дымности для a полной нагрузки и различных оборотов двигателя и b N = 1800 об/мин и различных нагрузок влияние различных давлений впрыска на уровень дымности при сгорании дизельного топлива. Частичная реакция углерода и несгоревших углеводородов в жидком топливе приводит к образованию дыма. На рис. 7 видно, что уровень задымления значительно снизился за счет увеличения давления впрыска топлива из-за ускорения смешивания топлива с воздухом и уменьшения времени пребывания для увеличения непрозрачности дыма. Кроме того, обратите внимание, что высокое давление впрыска топлива привело к улучшению с точки зрения снижения содержания твердых частиц (PM), выбросов двигателя и экономии топлива [28]. Можно заметить, что уровень дымности был явно выше при высоких режимах работы двигателя (частота вращения и нагрузка), особенно при низком давлении впрыска топлива. Обратите внимание, что уровень дымности уменьшился примерно на 52% при увеличении давления впрыска топлива с 200 до 240 бар (рис. 7а, б). Основная причина этого заключается в том, что высокое давление впрыска препятствует образованию частиц и непрозрачности дыма, предлагая больше окислителей, таких как радикалы ОН.
Рис. 7
Влияние давления впрыска топлива на уровень дымности для a полной нагрузки и различных оборотов двигателя и b N = 1800 об/мин и различных нагрузок
Также были проведены эксперименты для анализа влияния давления впрыска топлива на удельный расход топлива (BSFC), температуру выхлопных газов (ET) и выбросы NO _x для различных скоростей вращения двигателя и нагрузок (рис. 8a – г). Обратите внимание, что BSFC уменьшается с увеличением давления впрыска для различных скоростей вращения и нагрузок двигателя (рис. 8). Это происходит из-за повышенного давления распыления и более быстрого смешивания (воздух/топливо), что уменьшает количество топлива для сгорания. Кроме того, большая энергия, обеспечиваемая высоким давлением впрыска для разбивания более вязкого топлива на более мелкие капли с более быстрым испарением, приводит к более быстрому сгоранию. Кроме того, более высокое давление впрыска приводит к более быстрому воспламенению и более раннему началу сгорания, что, в свою очередь, создает высокие давления и температуры (рис. 2) в цикле сгорания. На рисунке 8 показано, что температура выхлопных газов (ET) увеличивалась с увеличением давления впрыска топлива для различных условий работы двигателя [32]. Это может быть связано с температурой сгорания, так как увеличение давления впрыска приводит к более быстрому сгоранию с высокими температурами в цилиндрах и, в конечном итоге, к более высокому уровню NO 9.0003 x выбросов. Другой причиной является меньшее распределение капель по размерам в цикле сгорания, что может улучшить смешивание топлива с воздухом, что приведет к более плавному сгоранию при высокой температуре. Кроме того, более быстрое сгорание при высоком давлении впрыска обеспечивает короткое время для расширения горячих газов и позволяет избежать охлаждения двигателя перед открытием выпускного клапана, что приводит к повышению температуры выхлопных газов. Можно видеть, что температура выхлопных газов увеличивалась с увеличением частоты вращения двигателя и нагрузок при различных давлениях впрыска (рис. 8). Это происходит из-за высокого давления впрыскиваемого топлива, что увеличивает нагрузку на двигатель и сокращает период времени для увеличения оборотов двигателя, тем самым выделяя дополнительное тепло в цикле сгорания. Повышение температуры выхлопных газов имеет двоякий эффект: во-первых, усиливается окисление выбрасываемых газов вдоль выхлопной трубы, а во-вторых, повышается производительность системы доочистки из-за более высокой температуры. При этом уровень NO _x выбросы увеличивались с увеличением давления впрыска топлива для разных оборотов двигателя (рис. 8). Кроме того, двигатель произвел высокий уровень выбросов NO _x при полной нагрузке по сравнению с низкой нагрузкой двигателя при различных давлениях впрыска топлива. Это снижение могло быть вызвано многими причинами, например, высокой локальной температурой сгорания, вызванной высокой нагрузкой двигателя, опережающей начало сгорания [21, 33]. Также документально подтверждено, что увеличение задержки воспламенения и фазы сгорания приводит к увеличению NO _x выбросов [34].
Рис. 8
Влияние давления впрыска топлива на BSFC, ET и NO _x при различных оборотах двигателя для нагрузки a 25 %, b 50 %, c
7034 70 % d 100%
Изображение полного размера
Выводы
Влияние различных стратегий впрыска (момент времени и давление) на сгорание, выбросы оксидов азота (NO _x ), удельный расход топлива тормозов, тепловую эффективность тормозов , и уровень дымности исследовались экспериментально при различных режимах работы двигателя на дизельном топливе. Анализ сгорания показал, что увеличение давления впрыска топлива способствовало повышению среднего давления сгорания в цилиндре и скорости тепловыделения (ROHR). Можно сделать вывод, что NO _x Выбросы снижены из-за задержки впрыска. Это можно рассматривать как хороший способ контролировать выбросы NO _x без зависимости от систем доочистки. Кроме того, было замечено, что BSFC уменьшался при замедлении момента впрыска топлива. Более низкие выбросы NO _x и низкий уровень BSFC наблюдались при низких оборотах двигателя (1200 об/мин). Результаты показывают, что термическая эффективность тормозов увеличивается при замедлении момента впрыска топлива. Для отсроченных моментов впрыска топлива уровень дыма, образующийся при сгорании дизельного топлива, был снижен для разных оборотов двигателя и нагрузок. Кроме того, использование высокого давления впрыска 240 бар значительно снизило уровень дыма примерно на 52%. Влияние давления впрыска на удельный расход топлива тормозной системы (BSFC), температуру выхлопных газов (ET) и NO 9.Также были исследованы выбросы 0003 x . Важно отметить, что BSFC снижался при увеличении давления впрыска, хотя температура выхлопа и выбросы NO _x увеличивались для различных условий работы двигателя (скорости и нагрузки). Результаты этого исследования могут породить исследовательские идеи относительно взаимодействия между стратегиями впрыска и характеристиками двигателя. Можно сделать вывод, что увеличение давления впрыска и опережение момента впрыска улучшают характеристики сгорания и уровень дымности при работе на чистом дизельном топливе.
Сокращения
ET:
Температура выхлопных газов (К)
Р _инж :
Давление впрыска топлива (бар)
НЕТ _x :
Оксиды азота
СЛ:
Окись углерода
УВ:
Углеводород
BSFC:
Удельный расход топлива для тормозов (г/кВтч)

бВТД:
Перед верхней мертвой точкой
θ:
Угол опережения впрыска (°, перед ВМТ)
об/мин:
оборотов в минуту
Н :
Частота вращения двигателя
Ссылки
«>
Sukjit E, Herreros JM, Dearn KD, Garcia-Contreras R, Tsolakis A (2012) Влияние добавления отдельных метиловых эфиров на сгорание и выбросы этанола и смесей бутанол-дизель. Энергия 42(1):364–374
Артикул Google ученый

Файад М.А., Эррерос Дж.М., Мартос Ф.Дж., Цолакис А. (2015) Роль альтернативных видов топлива в характеристиках твердых частиц (ТЧ) и влияние дизельного катализатора окисления. Environ Sci Technol 49(19):11967–11973
Статья Google ученый
Есильюрт М.К. (2018) Оценка дизельного двигателя с непосредственным впрыском топлива, работающего на биодизеле на отработанном растительном масле, с точки зрения экологических и эколого-экономических аспектов. Energy Sources Part A Recovery Util Environ Eff 40(6):654–661
Артикул Google ученый
«>
Ozsezen AN, Canakci M, Turkcan A, Sayin C (2008) Влияние биодизеля из отработанного пальмового масла для жарки на производительность, характеристики впрыска и сгорания дизельного двигателя с непрямым впрыском. Энергетическое топливо 22:1297–1305

Статья Google ученый
Stone R (1999) Введение в двигатели внутреннего сгорания, 3-е изд. Общество автомобильных инженеров Inc., Уоррендейл. ISBN 978-0-7680-0495-3
Книга Google ученый
Chen SK (2000) Одновременное снижение выбросов NO _x и твердых частиц за счет использования многократного впрыска в небольшом дизельном двигателе. Технический документ SAE
Musculus MP, Dec JE, Tree DR (2002) Влияние параметров топлива и отрыва диффузионного пламени на образование сажи в тяжелом дизельном двигателе с прямым впрыском.
САЭ Транс. https://doi.org/10.4271/2002-01-0889
Артикул Google ученый
Chen P, Ibrahim U, Wang J (2014) Экспериментальное исследование впрыска дизельного и биодизельного топлива во время активной регенерации сажевого фильтра. Топливо 130:286–295
Артикул Google ученый
Robert CY, Shahed SM (1981) Влияние момента впрыска и рециркуляции отработавших газов на выбросы дизельного двигателя с прямым впрыском (№ 811234). Технический документ SAE. https://doi.org/10.4271/811234
Артикул Google ученый
How HG, Masjuki HH, Kalam MA, Teoh YH (2018) Влияние времени впрыска и стратегии раздельного впрыска на производительность, выбросы и характеристики сгорания дизельного двигателя, работающего на смешанном биодизельном топливе. Топливо 213:106–114

Артикул Google ученый
«>
Пайри Ф., Бенахес Дж., Аррегле Дж., Риско Дж.М. (2006) Выбросы сгорания и отработавших газов в дизельном двигателе большой мощности с увеличенной фазой сгорания предварительно смешанной смеси посредством замедления впрыска. Нефтегазовые науки 61: 247–258
Артикул Google ученый
Дип А., Сандху С.С., Чандер С. (2017) Экспериментальные исследования влияния момента впрыска топлива и давления на одноцилиндровый двигатель C.I. двигатель, работающий на 20% смеси касторового биодизеля с дизельным топливом. Топливо 210:15–22
Артикул Google ученый
Файад М.А., Цолакис А., Фернандес-Родригес Д., Эррерос Дж.М., Мартос Ф.Дж., Лапуэрта М. (2017) Управление характеристиками выбросов твердых частиц современного дизельного двигателя с помощью смешивания бутанолового топлива и стратегий впрыска топлива для эффективных дизельных катализаторов окисления.
Энергия 190:490–500
Артикул Google ученый
Pickett LM, Siebers DL (2004) Сажа в форсунках дизельного топлива: влияние температуры окружающей среды, плотности окружающей среды и давления впрыска. Горючее пламя 138(1–2):114–135
Артикул Google ученый
Can Ö, Çelikten Ï, Usta N (2004) Влияние добавления этанола на производительность и выбросы дизельного двигателя с турбонаддувом и непрямым впрыском, работающего при различных давлениях впрыска. Энергия Конверс Манаг 45:2429–2440

Артикул Google ученый
Нисида М., Накахира Т., Комори М., Цудзимура К., Ямагучи И. (1992) Наблюдение за распылением топлива под высоким давлением методом лазерного светового листа. САЭ Транс. https://doi.org/10.4271/920459
Артикул Google ученый
«>
Есильюрт М.К. (2019) Влияние давления впрыска топлива на рабочие характеристики и характеристики выбросов дизельного двигателя, работающего на биодизельно-дизельных смесях отработанного пищевого масла. Возобновить энергию 132: 649–666
Артикул Google ученый
Немер Д.А., Рейц Р.Д. (1994) Измерение влияния скорости впрыска и раздельного впрыска на выбросы дизельного двигателя сажи и NO
x . Технический документ SAE
Tow TC, Pierpont DA, Reitz RD (1994) Снижение выбросов твердых частиц и NO _x за счет использования многократного впрыска в тяжелом двигателе D. 1. Дизельный двигатель. Международный стандарт SAE J 940214
Krogerus T, Hyvönen M, Huhtala K (2017) Анализ сигнала давления в общей рампе двухтопливного большого промышленного двигателя для определения продолжительности впрыска пилотных дизельных форсунок. Топливо 216:1–9
Артикул Google ученый
Богарра М., Доустдар О., Файад М.А., Вышински М.Л., Цолакис А., Дин П., Пачек А., Мартин П., Оверенд Р., О’Лири С. (2016) Характеристики капельной биотопливной эмульсии на одном цилиндровый исследовательский дизельный двигатель. Сгорел Eng 166 (3): 9–16

Google ученый
Khan IM, Wang CH (1971) Факторы, влияющие на выбросы дыма и газообразных загрязняющих веществ из дизельных двигателей с прямым впрыском (No. R&D Rpt)
Raeie N, Emami S, Sadaghiyani OK (2014) Влияние времени впрыска , до и после верхней мертвой точки на тягу и мощность дизельного двигателя. Propuls Power Res 3(2):59–67
Артикул Google ученый
Парлак А., Ясар Х., Хасимоглу С., Колип А. (2005) Влияние момента впрыска на выбросы NO _x дизельного двигателя с непрямым впрыском и низким теплоотводом. Appl Therm Eng 25:3042–3052
Статья Google ученый
Лапуэрта М., Армас О., Родригес-Фернандес Х. (2008 г.) Влияние биодизельного топлива на выбросы дизельных двигателей. Prog Energy Combust Sci 34:198–223
Статья Google ученый
Палаш С.М., Масюки Х.Х., Калам М.А., Масум Б.М., Санджид А., Абедин М.Дж. (2013) Современное состояние NO _x Технологии смягчения последствий и их влияние на производительность и характеристики выбросов биодизельного топлива двигатели с воспламенением от сжатия. Energy Convers Manag 76:400–420
Статья Google ученый
Suryawanshi JG, Deshpande NV (2005) Влияние замедления времени впрыска на выбросы и характеристики двигателя CI, работающего на метиловом эфире масла Pongamia (№ 2005–01-3677). Технический документ SAE. https://doi.org/10.4271/2005-01-3677
Артикул Google ученый
Агарвал А.К., Дхар А., Сривастава Д.К., Маурья Р.К., Сингх А.П. (2013) Влияние давления впрыска топлива на размер и распределение количества частиц дизельного топлива в одноцилиндровом исследовательском двигателе CRDI. Топливо 107:84–89
Артикул Google ученый
Sayin C, Ilhan M, Canakci M, Gumus M (1998) Влияние момента впрыска на выбросы выхлопных газов дизельного двигателя, использующего дизельно-метаноловые смеси. Возобновление энергии 34: 1261–1269
Артикул Google ученый
Файад М.А., Фернандес-Родригес Д., Эррерос Дж.М., Лапуэрта М., Цолакис А. (2018) Взаимодействие между архитектурой систем доочистки и сжиганием кислородсодержащего топлива для повышения активности низкотемпературных катализаторов. Топливо 229:189–197
Артикул Google ученый
Al-Ghezi MKS (2018) Система накопления тепла для солнечной электростанции с параболическим лотковым солнечным коллектором. Эликсир Int J Эликсир Renew Energy 119:51122–51125
Google ученый
Krishnamoorthi M, Malayalamurthi R, Shameer PM (2018) Оптимизация производительности и характеристик выбросов двигателя с воспламенением от сжатия, работающего на смесях дизельного топлива/масла aegle marmelos/диэтилового эфира, на основе RSM при различной степени сжатия, давлении впрыска и времени впрыска. Топливо 221:283–297
Артикул Google ученый
Парлак А., Яшар Х., Хашимоглу С., Колип А. (2005) Влияние момента впрыска на выбросы NO _x дизельного двигателя с непрямым впрыском и низким отводом тепла. Appl Therm Eng 25(17–18):3042–3052
Артикул Google ученый
Файад М.А. (2019) Влияние возобновляемого топлива и стратегий впрыска на характеристики сгорания и выбросы газов в дизельных двигателях. Energy Sour Part A Recover Util Environ Eff. https://doi.org/10.1080/15567036.2019.1587091
Артикул Google ученый
Скачать ссылки
Благодарности
М.А. Файад выражает благодарность Технологическому университету Ирака за поддержку этого исследования.
Информация об авторе
Авторы и организации
Центр технологий энергетики и возобновляемых источников энергии, Технологический университет Ирака, Багдад, Ирак
Мохаммед А. Файад
Авторы
Мохаммед А. Файад
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Автор, ответственный за корреспонденцию
Мохаммед А. Файад.
Заявление об этике
Конфликт интересов
Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
Дополнительная информация
Примечание издателя
Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и институциональной принадлежности.
Права и разрешения
Перепечатка и разрешения
Об этой статье
Как работает впрыск топлива — доступный впрыск топлива
Джефф Т. aka JETHROIROC ([email protected])
Перепечатано с разрешения www. Thirdgen.com
AFI добавила выделенные курсивом символы для уточнения или дальнейшего описания того, что опубликовал автор.
I. Введение:
1. Основные потребности четырехтактного двигателя внутреннего сгорания – Топливо и воздух в правильных пропорциях, сопровождаемые надежной и своевременной искрой.
2. Блок управления двигателем Средство удовлетворения вышеуказанных потребностей двигателей внутреннего сгорания.
· Прошлые механические, терможидкие
· Настоящее электрооборудование, компьютеры
3. Мотивация двигателей с компьютерным управлением
· Увеличенная экономия топлива
· Экологические нормы (EPA, 1970-е годы)
· Оптимальная производительность, ограниченная экологическими требованиями
· Эволюция твердотельной электроники
· Повышенная управляемость/надежность
· Диагностика сбоя системы/предупреждения о неисправности двигателя (обычно через фиктивную лампочку Service Engine Soon, но проблемы с управлением особенно легко выявить техникам, оснащенным диагностическими компьютерами)
4. Системы двигателя с электронным управлением/контролем
· Система подачи топлива/воздуха
· Система зажигания
· Выхлопная система
II. Большие подсистемы управления двигателем:
1. Топливо/воздух Эта система предназначена для определения массового расхода всасываемого воздуха и последующего контроля дозирования топлива, чтобы обеспечить стехиометрическое соотношение масс AF (14,7:1) в каждом цилиндре во время работы в замкнутом контуре, хотя нет Коэффициент AF, который одновременно сводит к минимуму все вредные побочные продукты сгорания (но большинство из них оптимизируется при стехиометрических условиях). Эта система редко допускает мгновенное отклонение более чем на ± 1,0 от стехиометрических условий, а среднее передаточное число поддерживается в пределах ± 0,05 на большинстве современных автомобилей, оснащенных трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами.
Компоненты современных систем регулирования подачи топлива/воздуха:
а. Датчик положения дроссельной заслонки (TPS) — обычно использует потенциометр для измерения мгновенного положения дроссельной заслонки, которая механически связана с педалью акселератора. Этот датчик почти всегда расположен на самом корпусе дроссельной заслонки. Соответственно, это устройство будет обнаруживать условия резкого ускорения и большой нагрузки на двигатель или замедления, и топливно-воздушная система будет соответственно увеличивать или уменьшать продолжительность импульса топливной форсунки. Это действие является «приоритетным» в том смысле, что оно обеспечивает быструю максимальную производительность двигателя в случае маневра уклонения по указанию водителя за счет контроля за выбросами и экономией топлива. Такие действия разрешены EPA, главным образом, из соображений безопасности. Примечание. Угол открытия дроссельной заслонки можно также использовать в сочетании с частотой вращения автомобиля и двигателя, чтобы инициировать операцию управления скоростью холостого хода топливно-воздушной системы. Перепускной клапан (IAC) обычно используется для впуска воздуха для горения в условиях закрытой дроссельной заслонки.
б. Датчик массового расхода воздуха (MAF) — расположен во впускном канале между фильтрующим элементом и корпусом дроссельной заслонки. Входной сигнал от этого датчика регулирует количество топлива, которое должно подаваться в каждый цилиндр для достижения стехиометрического соотношения. Производная от термоанемометра (нагретая проволока, охлаждаемая проходящим по ней воздухом), с использованием моста Уитстона и нагревательного элемента с переменным сопротивлением, MAF может давать почти линейный сигнал, из которого легко определить массовый расход воздуха. определяется блоком управления двигателем. Чем больше массовый расход воздуха над датчиком, тем большее напряжение требуется для нагрева проволочного элемента. Фактическое измерение расхода воздуха, вероятно, является наиболее важной переменной при определении количества топлива, которое должно дозироваться в двигатель. Хотя это устройство очень точное, оно довольно хрупкое и дорогое.
в. Датчик абсолютного давления в коллекторе (MAP) — используется во всех системах «скорость-плотность» (которые не измеряют расход воздуха напрямую). Это устройство измеряет абсолютное давление воздуха во впускном коллекторе с помощью датчика деформации с кремниевой диафрагмой и явления пьезорезистивности. Выходной сигнал датчика MAP используется в сочетании с температурой воздуха во впускном коллекторе, объемом двигателя, числом оборотов в минуту, объемом рециркуляции отработавших газов и различными константами для определения количества поступающего воздуха для горения и, следовательно, количества топлива, подлежащего измерению. Закрытая дроссельная заслонка будет представлять разрежение во впускном коллекторе, близкое к разрежению, тогда как широко открытое дроссельное сообщение должно быть близким к атмосферному давлению, максимальному давлению во впускном коллекторе для двигателя без наддува.
· Метод плотности скорости, используемый в системах MAP, описывается следующим образом:
Напомним, что массовый расход воздуха представляет собой произведение плотности воздуха и его объемного расхода. Мгновенная плотность рассчитывается путем умножения плотности воздуха при стандартных условиях на отношения данных MAP и MAT относительно стандартных атмосферных условий по температуре и давлению. Объемный расход воздуха в двигатель — это просто произведение числа оборотов двигателя и половины рабочего объема (в идеальных условиях он потребляет только половину полного рабочего объема двигателя за один оборот). Цифра в поправках на рециркуляцию отработавших газов и другие мелкие факторы, а также массовый расход воздуха во впускной коллектор в любой момент времени легко определяется бортовым компьютером двигателя.
· Примечание. Некоторые автомобили оснащены системами MAF и MAP, которые полагаются на данные MAF, если не возникает неисправность, после чего модуль управления двигателем по умолчанию использует метод плотности скорости.
Двойные системы также используют MAP в качестве датчика мгновенного АД во время запуска двигателя. Без датчика MAP барометрическое давление выводится в ECM, поскольку его нечем реально измерить.
Еще одно применение двойной системы — кратковременная заправка топливом. Системы массового расхода воздуха без датчика MAP не могут узнать фактическое давление в коллекторе. По этой причине давление в коллекторе снова должно определяться с помощью ряда очень сложных программ. Даже с лучшим программным обеспечением вывод давления в коллекторе не является точным. Датчик MAP в системе позволяет использовать фактические измерения давления в коллекторе вместе с фактическим измерением расхода воздуха датчиком MAF.
д. Датчик абсолютной температуры коллектора (MAT) — измеряет температуру входящего воздуха для горения, который будет использоваться в тех системах, которые выполняют расчеты скорости и плотности для определения расхода воздуха.
эл. Топливные форсунки (FI) — электромагнитные приводы, которые подают распыленное топливо в цилиндры на основе других входных данных датчика, в основном массового расхода воздуха (или потока воздуха по методу плотности скорости) и положения коленчатого вала двигателя (CPS). Объемный расход, допускаемый форсунками топливных форсунок, практически постоянен и определяется давлением самой топливной системы. Следовательно, количество топлива, фактически подаваемого форсунками, регулируется только продолжительностью, в течение которой они распыляют топливо, называемой «шириной импульса».
· Система впрыска дроссельной заслонки (TBI) Эта система подает топливо практически так же, как и карбюратор, как правило, над дроссельной заслонкой в верхней части впускного коллектора (обычно прямо под крышкой воздушного фильтра в центре фильтрующего элемента). . Однако фактическая подача топлива осуществляется модулем управления двигателем и двумя или четырьмя топливными форсунками. Поэтому эта система описывается как «мокрая» система, поскольку топливо и воздух должны проходить через впускные каналы вместе. Соответственно, это может привести к осаждению части распыленного топлива (конденсации), что приведет к несколько неэффективной и неравномерной подаче заряда в цилиндры. Самым большим преимуществом этой системы является то, что топливо каждый раз точно дозируется, без физической чувствительности карбюратора.
· Многоточечный впрыск (MPI) В этой системе одна или две форсунки располагаются непосредственно над каждым впускным клапаном, что позволяет очень точно подавать топливо. Говорят, что автомобиль, оснащенный MPI, имеет сухую систему, поскольку через впускные каналы должен проходить только воздух. Высокое давление топлива (около 65 фунтов на квадратный дюйм в системе и 40 фунтов на квадратный дюйм на форсунках) также применяется для достаточного распыления топлива, выбрасываемого форсунками. Как можно догадаться, эта система устраняет конденсацию топлива, что приводит к увеличению мощности, улучшению отклика дроссельной заслонки и увеличению экономии топлива. Единственным недостатком этой системы является повышенная стоимость и сложность автомобиля, оснащенного как минимум одной форсункой на цилиндр. В остальном системы MPI превосходят как TBI, так и карбюраторные системы.
· Последовательный впрыск топлива в сравнении с периодическим впрыском Хотя это не физические конфигурации форсунок, способ, которым диктуются импульсы форсунок, очень важен для производительности двигателя и параметров окружающей среды. Система последовательного впрыска топлива запускает одну форсунку за раз в соответствии с последовательностью зажигания двигателя. Системы периодического возгорания одновременно запускают несколько форсунок, иногда группируя цилиндры для получения топлива в «банках». Из-за того, что форсунки периодического действия пульсируют более одного раза за цикл цилиндра (обычно дважды), за один раз подается только половина топлива. По сути, первый импульс топлива подается при закрытом впускном клапане, а затем выпускается второй импульс, когда клапан открывается. Системы SFI более точны и оптимизируют все рабочие характеристики двигателя, хотя такие системы требуют более сложного электронного управления.
Þ Последовательный многоточечный впрыск топлива (SMPI или SFI) в настоящее время является наиболее совершенным средством подачи топлива, и многие новые автомобили оснащены этой системой.
ф. Система зажигания (IGN) — должна обеспечивать электрическую искру в нужное время, используя данные о давлении во впускном коллекторе, оборотах двигателя, положении коленчатого вала и измерениях температуры. Эта система включена сюда, поскольку иногда она не управляется отдельным модулем просто потому, что многие из важных факторов расчета момента зажигания хранятся/определяются топливно-воздушной системой.
г. Кислородные датчики (EGO) — неотъемлемая часть замкнутого контура системы управления после нагрева выше 300 ^o C , кислородные датчики чаще всего используют диоксид циркония (ZrO ₂ ) из-за его склонности притягивать ионы кислорода и обычно расположены более чем в одной секции выхлопной системы. Для достижения наиболее точных результатов датчики EGO должны быть расположены в первой точке, где они будут получать показания многоцилиндровой смеси (обычно в трубке сразу за выпускным коллектором, перед каталитическим нейтрализатором), а некоторые автомобили имеют более одного датчика EGO. в разных местах (выпускные коллекторы, один за каталитическим нейтрализатором). Это устройство генерирует напряжение на основе концентрации кислорода в выхлопных газах двигателя и температуры датчика, которое затем используется для косвенной передачи эффективности топливно-воздушной системы в достижении стехиометрического соотношения AF, работая в качестве поправочного коэффициента к данным MAF. Также следует отметить, что датчики EGO с подогревом теперь используются на многих транспортных средствах, что позволяет работать с замкнутым контуром и, следовательно, оптимальное управление системой начинается намного раньше после запуска.
ч. Датчик температуры охлаждающей жидкости (CTS) — определяет температуру охлаждающей жидкости двигателя посредством прямого ввода термистора, обычно ввинчиваемого в канал охлаждающей жидкости во впускном коллекторе. Затем эти данные используются для определения точки, в которой двигатель прогревается, и топливно-воздушная система может использовать более обедненную смесь в режиме разомкнутого контура до прогрева кислородного датчика. Температура охлаждающей жидкости также используется во время проворачивания коленчатого вала двигателя, чтобы установить пусковое передаточное число в диапазоне от 2:1 до 12:1.
я. Датчик положения коленчатого вала (CPS) – Напомним, что для одного полного цикла двигателя (четырехтактного) требуется 720 ^o оборотов коленчатого вала. Угловое положение коленчатого вала можно измерить относительно верхней мертвой точки (ВМТ) для каждого цилиндра, как правило, с помощью магнитных или оптических средств. Распределительный вал также можно использовать в качестве косвенного измерения положения коленчатого вала, поскольку он вращается со скоростью ½ скорости коленчатого вала. Затем данные о положении коленчатого вала используются для определения момента зажигания и времени подачи топлива, а также могут использоваться для определения частоты вращения двигателя.
2. Зажигание/Искра – Должна обеспечивать надежную и своевременную электрическую искру для каждого цилиндра, чтобы воспламенять реагенты горения и способствовать правильному распространению пламени, а не детонации. Воспламенение реагентов горения происходит до верхней мертвой точки хода поршня сжатия. Система зажигания работает наиболее эффективно при максимальном наилучшем крутящем моменте (MBT), определяемом оборотами двигателя, положением коленчатого вала, температурой и данными абсолютного давления во впускном коллекторе. Опережение искры измеряется в градусах до ВМТ и должно варьироваться в зависимости от типа используемого топлива, а также от ранее упомянутых переменных. При слишком далеком опережении искры может произойти самовоспламенение (детонация, «стук») некоторой части топливно-воздушной смеси. Напомним, что самовоспламенение обычно вызывается одной из двух причин, хотя есть и много других; топливо с октановым числом, слишком низким для физических параметров двигателя (степень сжатия), или чрезмерное опережение зажигания. Система зажигания должна максимизировать производительность при фиксированных условиях передаточного числа впускного коллектора, как того требует топливно-воздушная система. Он может функционировать как отдельный блок или как интегрированная система в топливно-воздушной системе.
а. Положение коленчатого вала — подает прямой сигнал синхронизации в систему зажигания, а все другие входные данные датчика, по сути, являются уточнением этого значения. Очевидно, что система зажигания должна знать фактическое положение двигателя, прежде чем можно будет рассчитать опережение зажигания!
б. Абсолютное давление во впускном коллекторе — участвует в общем расчете опережения зажигания, которое обычно уменьшается при увеличении этой переменной. Это значение применяется к таблице в постоянной памяти (ПЗУ) модуля управления двигателем для определения соответствующего коэффициента коррекции опережения.
в. Температура охлаждающей жидкости — используется с таблицами ПЗУ для получения еще одного поправочного коэффициента, определение которого здесь не обсуждается.
д. Обороты двигателя — поправочный коэффициент, основанный в основном на характеристиках двигателя, получается из предварительно запрограммированных таблиц в соответствии с данными об оборотах двигателя. Как правило, опережение зажигания должно увеличиваться с увеличением оборотов двигателя до определенной точки (2500 об/мин или около того), а затем оставаться близкой к постоянной в двигателях с рабочими характеристиками. Известно, что скорость распространения пламени может увеличиваться пропорционально частоте вращения двигателя, но этого достаточно, чтобы избежать опережения с увеличением оборотов в гоночных двигателях/двигателях с высокой степенью сжатия и повышенной турбулентностью в камере сгорания (особенно выше 3000 об/мин, когда искра может даже замедляться при высоких оборотах двигателя > 5000 об/мин). В серийных автомобилях и грузовиках, которыми ездит большинство из нас (низкая компрессия, меньшая турбулентность в камере сгорания), распространение пламени увеличивается гораздо медленнее, чем число оборотов в минуту, и поэтому дальнейшее опережение искры необходимо примерно до 5000 об/мин за счет центробежного и/или вакуумного опережения. механизм или электронное управление. Несмотря на то, что искра происходит быстро (около 1 миллисекунды), для ее возникновения требуется конечное время, и увеличение оборотов сокращает это «окно». Исключением являются режимы холостого хода, когда искра также должна быть смещена вперед, чтобы компенсировать более длительное время сгорания в условиях низкого давления во впускном коллекторе. В любом случае наука о зажигании буквально варьируется от автомобиля к автомобилю и от топлива к топливу. Не существует точного метода для всех автомобилей или точного метода для какого-то одного автомобиля… есть только «наилучшее время» для заданного набора условий.
эл. Датчик детонации — это устройство определяет наличие «детонации» или избыточного давления в цилиндре с помощью магнитострикционных, пьезорезистивных или пьезоэлектрических кристаллических акселерометров. Датчик детонации обычно вкручивается в сам блок цилиндров для определения вибрации. Соответственно, зажигание задерживается при обнаружении детонации и до точки, в которой детонация прекращается. По сути, добавление этого датчика может обеспечить работу системы зажигания по замкнутому контуру.
Þ Вы могли заметить, что опережение зажигания уменьшается с увеличением абсолютного давления во впускном коллекторе, но увеличивается с увеличением числа оборотов. Как ни странно, абсолютное давление в коллекторе увеличивается с увеличением оборотов, и это является причиной их отдельных поправочных коэффициентов и комбинированного использования. Время искры все еще является предметом споров и далеко от точной науки, и, как правило, опережение искры в данный момент является просто компромиссом между многими факторами, которые противоречат друг другу, но в сумме дают достойный результат.
3. Выхлоп/рециркуляция выхлопных газов – Система, предназначенная для удаления из цилиндров отработавших продуктов сгорания и защиты окружающей среды от вредных побочных продуктов, включая оксиды азота (NO _x), остатки топлива (HC) и окись углерода (CO ), перенаправляя при этом часть выхлопных газов обратно в цилиндры для смешивания со свежим окружающим воздухом и топливом. Рециркуляция может значительно минимизировать выброс NO _x в окружающую среду за счет снижения пиковой температуры сгорания.
а. Окислительный катализатор — использование позволяет снизить выбросы вредных продуктов сгорания за счет увеличения скорости реакции, тем самым обеспечивая лучшую калибровку характеристик двигателя в соответствии со строгими экологическими нормами. Для эффективной работы может потребоваться добавление дополнительного воздуха из окружающей среды; эффективность этого устройства также напрямую связана с температурой.
· Окисляет углеводороды до CO ₂ и H ₂ O
· Окисляет CO до CO ₂
· Восстанавливает NO _x до двухатомного азота и кислорода
b. Трехкомпонентный катализатор (TWC) Используемый в большинстве современных систем, TWC использует смесь платины, палладия и родия для одновременного снижения всех трех основных вредных выбросов. На эффективность этого устройства в значительной степени влияет AF, при этом стехиометрические условия являются оптимальным рабочим диапазоном. Хотя колебания от 14,7:1 в течение конечной продолжительности допустимы, среднее соотношение AF должно быть очень близко к стехиометрическому. Это устройство эффективно только при использовании в сочетании с современной системой управления подачей топлива/воздуха. Трехкомпонентный катализатор (TWC). Используемый в большинстве современных систем, TWC использует смесь
Современные каталитические системы «выключаются» примерно при 500 ^o F. Обычно это достигается в течение первых 30 секунд работы автомобиля. Типичный преобразователь работает при температуре от 1000 до 1200 градусов в большинстве обычных режимов движения и преобразует более 99% всех загрязняющих веществ, описанных выше. Почти все выбросы выхлопных газов автомобиля образуются в течение первых 60 секунд работы современных автомобилей, которые были откалиброваны в соответствии со строгими стандартами выхлопных газов современных правил.
в. Клапан рециркуляции выхлопных газов (EGR) — рециркулирует контролируемое количество выхлопных газов обратно во впуск, снижая температуру сгорания и приводя к значительному снижению NO _x даже в том случае, если повторно потребляется лишь небольшое количество выхлопных газов. Обычно используется электромагнитный или вакуумный клапан, который точно контролируется компьютером двигателя с помощью датчика перепада давления в выпускном и впускном коллекторе (DPS) для обеспечения рециркуляции отработавших газов в зависимости от нагрузки двигателя. Однако нежелательными побочными эффектами этого устройства и процесса являются снижение производительности и увеличение расхода топлива.
III. Сбор вещей – режимы работы:
1. Замкнутый контур в сравнении с разомкнутым контуром управления — при работе в режиме разомкнутого контура бортовой компьютер работает без ввода данных датчиков кислорода в отработавших газах и, следовательно, будет использовать только MAF или MAP и RPM для определения правильного количества топливо и EGR должны быть измерены, и правильное опережение зажигания. Когда датчик EGO достаточно нагревается, инициируется управление с обратной связью, при этом поправочный коэффициент, основанный на выходе EGO, применяется к расчету длительности импульса топливной форсунки, как это делается в режиме без обратной связи. Здесь происходит тонкая настройка.
2. Режим пуска Единственная забота на данном этапе – быстрый и надежный запуск двигателя.
· Число оборотов установлено на скорость проворачивания
· Температура охлаждающей жидкости двигателя соответствует температуре окружающей среды
· Низкий коэффициент автофокусировки (от 2:1 до 12:1)
· Момент зажигания запаздывает
· Без рециркуляции выхлопных газов
· Экономия топлива и выбросы не находятся под оптимальным контролем
3. Режим прогрева Основной задачей на данном этапе является чистый и быстрый переход от запуска двигателя к нормальным условиям работы.
· Обороты могут регулироваться водителем почти мгновенно
· Температура охлаждающей жидкости двигателя повышается до минимального рабочего значения (до открытия термостата)
· Низкий коэффициент автофокусировки (от 12:1 до 14:1)
· Момент зажигания регулируется системой управления зажиганием
· Без рециркуляции выхлопных газов
· Экономия топлива и выбросы не находятся под оптимальным контролем
4. Режим разомкнутого контура Экономия топлива и выбросы контролируются без помощи датчиков EGO.
· Обороты легко регулируются водителем
· Охлаждающая жидкость двигателя прогрета до рабочей температуры
· Коэффициент автофокусировки приблизительно регулируется до 14,7:1
· EGR используется
· Момент зажигания регулируется системой управления зажиганием
· Контроль расхода топлива и выбросов без помощи датчиков EGO
5. Режим замкнутого контура Экономия топлива и выбросы максимально контролируются.
· Обороты, контролируемые водителем
· Охлаждающая жидкость двигателя при рабочей температуре
· Точный контроль коэффициента резкости 14,7:1 ± 0,05
· Датчик EGO достаточно нагрелся, чтобы войти в контур управления
· Система возобновляет работу без обратной связи, если EGO не работает должным образом
· Система EGR в работе
· Топливо и выбросы строго контролируются
6. Режим жесткого ускорения (WOT) Максимальная производительность и безопасность в этом режиме при незначительном расходе топлива и выбросах.
2000 и более поздние нормы выбросов требуют, чтобы производители тестировали и контролировали выбросы при работе с высокой нагрузкой. Существует стандарт, которому должны соответствовать все автомобили в этом режиме работы.
· Дроссельная заслонка широко открыта по указанию водителя
· Температура охлаждающей жидкости двигателя в пределах нормы
· Богатый коэффициент автофокусировки (13:1)
· EGR и EGO вообще не используются
· Плохая экономия топлива и контроль выбросов
7. Замедление и режим холостого хода Экономия топлива и выбросы в атмосферу, а также предотвращение остановки двигателя.
· Частота вращения падает быстро или постоянно на холостом ходу
· Охлаждающая жидкость двигателя при нормальной рабочей температуре
· Низкое передаточное число
· Режим холостого хода включен для минимизации колебаний оборотов в случае, если водитель использует аксессуары (кондиционер воздуха и т. д.)
· Выбросы иногда резко снижаются при замедлении
· EGR — это , а не в рабочем состоянии
· Низкий расход топлива на холостом ходу, но хороший расход топлива при замедлении
· Защита каталитического нейтрализатора от перегрева. Катализатор должен оставаться ниже заданной температуры, чтобы сохранить свою полезность. Во время операции замедления в процессе сгорания могут иметь место небольшие пропуски зажигания, что позволяет выпустить некоторое количество сырого топлива и собрать его каталитическим нейтрализатором. Затем это топливо сгорает в катализаторе и потенциально может перегреться. выхлопная система. Эти пропуски зажигания также могут увеличить выбросы, что приводит к необходимости «выключать» инжекторную защиту каталитического нейтрализатора из двигателя 9.0684
различных типов систем впрыска топлива и как они работают?

Двигатель внутреннего сгорания в наших автомобилях не работал бы без топлива. Подачей этого необходимого топлива в камеры сгорания являются системы впрыска топлива. Многие характеристики вашего автомобиля во многом зависят от типа системы впрыска топлива в его двигателе, пробега, ходовых качеств, срока службы двигателя и т. д. Система впрыска топлива представляет собой мехатронную схему, представляющую собой комбинацию механических и электронных схем для подачи топлива в двигатель. идеальный объем в двигатель.
Поскольку система впрыска топлива является таким жизненно важным компонентом, инженеры по всему миру усовершенствовали ее до наиболее эффективной и действенной версии. В наши дни, несмотря на наличие различных типов систем впрыска топлива, широкая классификация сводит их к четырем основным типам: одноточечный впрыск топлива, многоточечный впрыск топлива, последовательный впрыск топлива и непосредственный впрыск топлива. Давайте пройдемся по этим категориям одну за другой и разберемся в их функциональности.
Система одноточечного впрыска имеет общую топливную форсунку для всех цилиндров в камере сгорания двигателя. Это самая старая и самая простая форма системы впрыска топлива. Вместо карбюратора одноточечный впрыск использует одну или две топливные форсунки в корпусе дроссельной заслонки, поэтому он также называется впрыском в корпус дроссельной заслонки (TBI).
Топливо впрыскивается во все цилиндры одновременно, однако, в отличие от форсунки карбюратора, оно поступает от форсунки и может контролироваться электронным блоком управления (ЭБУ). Хотя у него есть преимущество перед карбюратором, у него есть небольшой недостаток, заключающийся в том, что, поскольку он использует один инжектор, он нарушает работу двигателя на высоких оборотах и ухудшает качество езды, поскольку требуемая подача топлива не выполняется. Кроме того, небольшая часть топлива конденсируется за пределами впускного коллектора цилиндров, что приводит к перерасходу топлива.
В технологии многоточечного впрыска топлива (MPFI) каждый цилиндр в камере сгорания двигателя снабжен форсункой перед впускными клапанами (снаружи впускного отверстия), вот почему это также называется «инъекция порта».
Каждая форсунка впрыскивает топливо одновременно, и каждый цилиндр получает более точное количество топлива с меньшей вероятностью конденсации топлива вне впускного коллектора. Хотя MPFI имеет преимущество в меньшем расходе топлива по сравнению с TBI, поскольку топливо распыляется одновременно во всех цилиндрах, оно не синхронизируется должным образом с вращением всех поршней. Это приводит к холостому ходу топлива в двигателе и порту в течение 150 миллисекунд. Тем не менее, с точки зрения производительности, MPFI работают намного лучше, чем TBI.
Система последовательного впрыска топлива устраняет единственный недостаток MPFI и является наиболее широко используемой системой впрыска топлива на сегодняшний день. В системе последовательного впрыска топлива топливные форсунки функционируют относительно цилиндров, к которым они подключены. Каждая форсунка впрыскивает топливо только тогда, когда открывается впускной клапан цилиндра. Он остается бездействующим для остальных шагов. ЭБУ контролирует движение цилиндров и запускает форсунки только при необходимости. Последовательный впрыск топлива является наиболее эффективным из всех систем впрыска топлива, доступных в настоящее время в автомобильной промышленности.
При непосредственном впрыске топлива система сосредоточена на размещении форсунки внутри цилиндра для непосредственного впрыска топлива, минуя впускной клапан или коллектор. Хотя этот тип системы впрыска топлива обычно используется в дизельных двигателях, он также занимает значительное место в бензиновых двигателях, где он известен как GDI (прямой впрыск бензина).
В ранее упомянутых системах топливо распыляется на впуске, и всегда существует возможность некоторой конденсации топлива. Однако в системе прямого впрыска все топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, что обеспечивает максимальную экономию топлива, и это является ее самым большим преимуществом. В дизельных двигателях непосредственный впрыск топлива используется с 19 века.20-х годов, тогда как в бензиновых двигателях он использовался примерно со Второй мировой войны. Автопроизводители также обнаружили, что двигатели GDI относительно более мощные и более удобные для повышения эффективности использования СПГ.