Системы впрыска топлива

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Реферат на тему:

«Системы впрыска топлива»

Содержание

1. Системы впрыска топлива - общие понятия

2. Типы систем впрыска топлива

2.1 Импульсные (электронные) системы впрыска

2.2 Системы непрерывного впрыска

3. Импульсный впрыск - теория

4. Непрерывный впрыск - теория

Список литературы

1. Система впрыска топлива - общие понятия

Двигатели внутреннего сгорания выделяют энергию при сгорании топлива, смешанного с воздухом. В бензиновых двигателях соотношение в горючей смеси воздуха и топлива или «смеси» - критически важно при сгорании, от этого зависит мощность двигателя и ходовые качества автомобиля. Так как количество воздуха, требуемого двигателем, изменяется с увеличением частоты вращения и изменением нагрузки, то и изменяется требуемое количество топлива.

Задача систем впрыска состоит в обеспечении двигателя возможно наилучшей смесью - оптимальным соотношением компонентов горючей смеси - при постоянно изменяющихся условиях эксплуатации двигателя.

Что такое система впрыска топлива?

Дроссель бензинового двигателя регулирует только поток воздуха в двигатель. Используются специальные механизмы, измеряющие количества топлива, проходящего в потоке воздуха. Назовем ее системой подачи топлива. Система подачи топлива может быть любого типа, может управляться дросселем и регулироваться, для непрерывной подачи горючей смеси из воздуха и топлива в двигатель. Система впрыска топлива - точный и сложный вариант системы подачи топлива.

Подача топлива

У современных бензиновых двигателей есть два основных типа систем подачи топлива: карбюраторная и впрыск. Эти системы смешивают топливо и воздух, но делают это по-разному.

Карбюраторы

Карбюраторы пользуются преимущественно принципом диффузора. Вкратце этот принцип заключается в том, что при увеличении воздушного потока происходит уменьшение давления. Воздушный поток, проходя через сужение в карбюраторе, создает разряжение, которое позволяет вовлечь топливо во впускной воздушный поток, где оно распыляется, чтобы сформировать горючую смесь. Открывая шире дроссель, пропускается большее количество топлива. Аналогично, меньшее открытие дросселя создает меньший поток топлива. Поэтому количество поступающего топлива изменяется пропорционально воздушному потку.

Эта сравнительно простая и несовершенная система снабжает топливом бензиновые двигатели с приемлемым уровнем производительности в течение многих десятилетий. В недавнем прошлом этим достигались довольно неплохие результаты. Большая производительность требует более точного управления измерением топлива. Карбюраторы, хотя и хорошо отлаженные в последние десятилетия, ограничены по их способности точного измерения топлива, особенно при чрезвычайных нагрузках, даже с их множеством топливных цепей, жиклеров, воздухопрокачек, заслонов и клапанов.

Система впрыска топлива

Системы впрыска подают топливо, вовлекая его во входящий воздушный поток. Системы впрыска фактически измеряют поступающий воздух и поддерживают давление топлива, чтобы подвесит его в точных количествах, основанных непосредственно на этом измерении. Так как топливо подводится к коллектору под давлением, его количество может положительно управляться. Это позволяет удовлетворить потребности двигателя при чрезвычайных эксплуатационных условиях, что приводит к большей эффективности в более широком диапазоне действия.

Преимущества систем впрыска бензина

Основными преимуществами систем впрыска по сравнению с карбюраторными системами являются следующие:

* Отсутствие добавочного сопротивления потоку воздуха на впуске в виде карбюратора с диффузорами способствует улучшению наполнения цилиндров и получению более высокой литровой мощности двигателя;

* Система впрыска уменьшает соотношение компонентов горючей смеси;

* Подается топливо по определенным эксплуатационным требованиям;

* Предотвращается остановка двигателя, вызванная уходом топлива во время движения на повороте;

* Улучшение продувки камер сгорания за счет за счет использования возможности большего перекрытия клапанов (когда открыты одновременно оба клапана) и продувки камер сгорания чистым воздухом, а не смесью, что улучшает качество приготовляемой рабочей смеси;

* Более точное при распределенном впрыске распределение топлива по цилиндрам (при распределенном впрыске состав смеси в цилиндрах может различаться на 6…7%, а при питании от карбюратора на 11…17%);

* Существенно более высокая степень оптимизации состава топливовоздушной смеси на всех режимах работы двигателя с учетом его состояния, за счет чего возрастает топливная экономичность двигателя и одновременно снижается токсичность отработавших газов;

* Улучшение продувки и большая равномерность распределения смеси по цилиндрам снижает температуру стенок цилиндра, днищ поршней и выпускных клапанов, что в свою очередь уменьшает возможность детонации и позволяет обеспечить снижение потребного октанового числа бензина на 2-3 единицы, либо увеличить степень сжатия (а значит, и мощность) двигателя без опасности детонации. Кроме того, при этом уменьшается образование окислов азота при сгорании и улучшаются условия смазки зеркала цилиндров. Устраняется работа двигателя при выключенном зажигании.

Основным недостатком систем впрыска бензина является их более высокая, по сравнению с карбюраторными, сложность из-за большого числа прецизионных деталей и электронных элементов, поэтому они имеют более высокую стоимость и требуют более квалифицированного обслуживания при эксплуатации.

2. Типы систем впрыска топлива

Почти все существующие системы впрыска можно условно разделить на группы:

--по месту впрыскивания - системы центрального и распределенного (многоточечного) впрыска;

--по принципу действия - дискретного и непрерывного действия.

Все системы центрального и большая часть систем распределенного впрыска являются системами дискретного действия, т.е. используют электромагнитные форсунки, управляемые специальными электронными блоками. Существует также довольно многочисленное семейство систем распределенного впрыска, использующие в основе своей работы механические и гидравлические принципы. Эти системы являются системами непрерывного действия, они разработаны и серийно выпускаются исключительно фирмой BOSCH. К ним относятся системы K- , KE-Jetronic, KE-Motronic различных версий и модификаций. Наиболее перспективными является группа систем распределенного впрыска непосредственно в цилиндр. Их серийный выпуск начат с 1996 года фирмой MITSUBISHI

Многоточечный впрыск (или впрыск во впускные каналы)

Многоточечные системы впрыска подают топливо ко впускным каналам двигателя возле впускных клапанов. Это означает, что впускной коллектор подводит только воздух, в отличие от карбюраторов или одноточечных систем впрыска топлива, в которых впускной коллектор подводит смесь. В результате эти система предлагают следующие преимущества:

* Большая мощность, избегая потерь в карбюраторе и допуская использование настройки впускных рабочих шкивов для лучших рабочих характеристик;

* Улучшенная общая характеристика управляемости автомобиля, уменьшение изменения задержки дросселя, которое происходит во время, когда топливо проходит от корпуса дросселя к впускным каналам;

* Увеличение экономии топлива, избегая смачивания коллектора;

* Упрощенное использование турбогенератора; компрессору турбогенератора нужен только воздух.

Рисунок 1 - При впрыске во впускные каналы топливо подводится к коллектору возле впускного клапана

2.1 Импульсные (электронные) системы

Импульсные системы иногда называют «Электронная система впрыска топлива» (EFI), это система, которую подразумевают под «Системой впрыска топлива». Существует несколько вариантов импульсных систем, но их основные функции одинаковы.

Во всех импульсных системах поступающий воздух измеряется датчиком, который передает электронный сигнал, уровень которого пропорционален воздушному потоку. Электронное устройство управления (ECU), отвечая на сигналы от датчика воздушного потока и других датчиков, подает топливо к двигателю посредством электрически управляемых соленоидальных клапанов инжектора.

Топливо нагнетается серией импульсов, всегда управляемых электроникой. В системах Bosch, число импульсов пропорционально числу оборотов двигателя в минуту. Отрезок времени каждого импульса управляется с помощью электроники, так что инжекторы подводят топливо импульсами, в зависимости от требований к смеси.

2.2 Системы непрерывного впрыска

Системы непрерывного впрыска иногда называются как механические или гидромеханические, потому что измерение топлива определяется механической связью между датчиком воздушного потока и топливным распределителем.

Первые непрерывные системы явно отличались от EFI систем, пока не было введено электронное управление основной подачей топлива. Семейство систем впрыска выросло и породило более совершенные версии, начиная с 1980-го года электронное управление стало частью почти всех систем впрыска топлива CIS.

В непрерывных системах поступающий воздух измеряется сенсорной пластиной воздушного потока, которая соединена механически с топливным распределителем. Количество топлива отмеряется в пропорции к потоку поступающего воздуха и подается в двигатель через приводимые в действие давлением инжекторы.

Топливо нагнетается все время непрерывным потоком, пока двигатель работает. Эта непрерывная подача топлива дала системе название «Система непрерывного впрыска» (CIS). Топливный распределитель управляется давлением, регулируя объем топлива, требуемого для различных условий эксплуатации.

3. Импульсный впрыск - теория

Существует множество различных систем впрыска топлива, которые основаны на электронно-временном импульсном принципе впрыска. Вот основные импульсные системы:

* L-Jetronic

* LU-Jetronic

* LH- Jetronic

* Motronic

* LH-Motronic

* D- Jetronic

* Digifant 2

Для описания систем BOSCH термин «импульсный» используется вместо «электронный» потому, что начиная с 1980 года появились системы непрерывного впрыскивания для контроля за подачей топлива, также используется электронное управление.

Для детального описания импульсных систем впрыска начнем с L-Jetronic.

Системы импульсного впрыска топлива

Все данные системы определяют количество топлива для двигателя с помощью электронного блока управления (ЭБУ), следящего за интервалами времени, в течении которых топливные форсунки открыты. В отличие от непрерывных систем, где инжекторы открыты и топливо течет с момента запуска двигателя, импульсные инжекторы открыты только на время подачи топлива в двигатель. Главные детали импульсных систем - измеритель воздушного потока, электронное устройство управления и топливные форсунки. См. Рис. 3

В системе импульсного впрыска весь воздух, входящий в двигатель, сначала прокачивается через измеритель воздушного потока (ИВП). ИВП отмеряет количество воздуха, которое определяется по нагрузке двигателя, и преобразует это измерение в электрический сигнал, идущий к ЭБУ. Блок управления использует входные сигналы о воздушном потоке и частоте вращения двигателя, и по ним вычисляет количество топлива, необходимое для образования оптимальной смеси, затем электрическим способом открывает инжекторы во впускном канале каждого цилиндра, чтобы впрыснуть соответствующее количество топлива в воздушный поток. Время впрыскивания определяется ЭБУ по частоте вращения коленвала. Главный топливный насос обеспечивает систему топливом под давлением.

Импульсные системы BOSCH используют также много дополнительных датчиков, которые контролируют эксплуатационные условия двигателя. ЭБУ контролирует сигналы этих датчиков и увеличивает время открытия инжектора или уменьшает количество топлива, подводимого для создания лучшей смеси при различных состояниях.

Рисунок 3 - Схемное решение действия импульсной системы впрыска.

4. Непрерывный впрыск - теория

Системы непрерывного впрыска включают в себя такие системы:

* K-Jetronic

* K- Jetronic с Лямбда-управлением

* KE-Jetronic и вариации: KES- Jetronic, и KE-Motronic

Система непрерывного впрыска (CIS)

Как было сказано выше, цель системы впрыска топлива состоит в том, чтобы измерить количество воздуха, которое берет двигатель и измерить точное количество герметичного топлива, чтобы согласовать его с количеством воздуха и создать правильную смесь. Все системы непрерывного впрыска обеспечивают основную функцию - измерение количества воздуха и топлива в дозаторе-распределителе.

Дозатор-распределитель топлива

Дозатор-распределитель топлива - основа системы непрерывного впрыска. Как показано на рисунке 4.1, это место, где взаимодействуют система измерения воздушного потока и система подачи топлива. Дозатор-распределитель топлива - фактически комбинация двух отдельных блоков: измерителя расхода воздуха и распределителя топлива. Измеритель расхода воздуха измеряет воздушный поток входящий в двигатель. Топливный распределитель, в свою очередь, подводит пропорциональное количество герметичного топлива к инжекторам.

Измерение воздушного потока и измерение топлива

Рис. 4.1 показывает конструктивную схему действия регулятора состава рабочей смеси. Круглая пластина измерителя расхода воздуха установлено во впускном тракте так, чтобы весь воздух, входящий в двигатель, тек мимо нее. Пластина присоединена к рычагу, который имеет точку поворота, разрешающую двигаться пластине вверх и вниз. Впускной воздух, проходящий сквозь коллектор, поднимает напорный диск. Движение напорного диска и рычага находится в прямой зависимости к объему поступающего воздуха.

Такое измерение воздуха превращаются во впрыскиваемую величину управляющим плунжером в дозаторе топлива. Плунжер опирается на рычаг измерителя расхода воздуха, поднимается и падает пропорционально напорному диску. Положение плунжера управляет потоком топлива к инжекторам. Когда воздушный поток в двигателе увеличивается и измеритель воздуха поднимается, то плунжер пропорционально увеличивает поток топлива. Это позволяет поддерживать правильное соотношение горючей смеси.

Рисунок 4.1 - Электронная система распределенного впрыска

В системе непрерывного впрыска все измерения топлива происходят в дозаторе. Во время работы двигателя топливные форсунки подают топливо непрерывно; их назначение - только распыление топлива. Это отличие от импульсных систем, где измерение топлива управляется открытием и закрытием инжекторов.

На непрерывные системы часто ссылаются на как «механические» системы впрыска, потому что измерение рабочей смеси управляется механической связью между измерителем расхода воздуха и управляющим золотником в дозаторе топлива. Также, непрерывные системы упоминаются как «гидравлические» системы впрыска. Это происходит потому, что их системы управления измеряет рабочую смесь для различных эксплуатационных условий, изменяя давление топлива в различных частях системы.

Рисунок 4.2 - Измерение топлива управляющим золотником в дозаторе топлива:

При малом воздушном потоке (а), отклонение измерителя расхода воздуха и управляющего золотника мало, так что меньшее количество топлива подается к инжекторам. При увеличении воздушного потока (b), когда измеритель расхода воздуха поднимается, управляющий золотник в свою очередь поднимается и большее количество топлива подается к инжекторам.

Список литературы

1. Системы впрыска топлива BOSCH, /Сост. В.А. Деревянко;

Пер. с пол. В. Мицкевич. - М.: Петит, 2000. - 200с.

2. Шестопалов С.К. Устройство, техническое обслуживание и ремонт легковых автомобилей: Учеб. Для нач. проф. Образования: Учеб. Пособие для сред. Проф. Образования. - М.: ПрофОбрИздат, 2001. - 544 с.