Что входит в систему впрыска бензинового двигателя
Перейти к содержимому

Что входит в систему впрыска бензинового двигателя

  • автор:

Система впрыска бензинового двигателя

Работа компьютера управления двигателем на бензиновых двигателях Топливо ИЗ ТОПЛИВНОГО бака засасывается электрическим насосом и через фильтр подается к распределительной магистрали. Для под- держания давления в 3,0 бар в топливной си- стеме служит регулятор давления, установленный в распределительной магистрали.
Компьютер управления двигателем регулирует момент и количество впрыска топлива.
Впрыск происходит последовательно. Это значит, что форсунки включаются по очереди со- гласно порядку зажигания.
Воздух всасывается двигателем через воздушный фильтр и впускной коллектор и попа- дает к впускным клапанам. Воздушный поток регулируется дроссельной заслонкой, которую водитель приводит в действие педалью «газа».
В системе имеется измеритель объема поступающего в двигатель воздуха. В корпусе измерителя имеется тонкая нагреваемая пластина, которая охлаждается проходящим воздухом.
Электроника регулирует ток таким образом, чтобы температура пластины всегда оставалась постоянной. Если количество всасываемого воздуха возрастает, пластина охлаждается, и ток нагрева увеличивается, чтобы температура оставалась неизменной. На основании колебаний тока накала компьютер определяет нагрузку двигателя и в соответствии с этим регулирует количество впрыскиваемого топлива.
Компьютер определяет оптимальный момент зажигания, впрыска топлива и его количество. Дополнительные датчики помогают ему обеспечивать необходимое количество впрыскиваемого топлива даже при экстремальных условиях.
Датчики и другие элементы системы впрыска
Автомобили выпуска до 7/97: • Датчик угла поворота коленчатого вала (на- ходится в распределителе зажигания). Он передает компьютеру сигналы, которые вызывают возникновение искры на свечах.
• Датчик температуры всасываемого воздуха (находится около измерителя объема во- здуха в корпусе воздушного фильтра).
• Потенциометр дроссельной заслонки. Он передает компьютеру сигнал в положениях дроссельной заслонки на холостых оборотах и при максимальном «газу».
• Включатель холостого хода. Передает компьютеру положение дроссельной заслонки при холостом ходе.
• Система удаления паров топлива из топливного бака. Состоит из адсорбера с активированным углем и электромагнитного клапана. Пары топлива скапливаются в коробке адсорбера и подаются через клапан для дожигания. Таким образом, эти пары используются с пользой и не попадают в окружающую среду.
• Лямбда-зонд (кислородный датчик) измеряет содержание кислорода в выхлопных газах и посылает соответствующий сигнал в компьютер.
• Регулятор добавочного воздуха. Он регулирует объем воздушного потока для холостых оборотов при не прогретом двигателе в об- ход дроссельной заслонки.
• Регулятор холостого хода устанавливает соответствующее число оборотов. Таким образом достигается постоянное число оборотов холостого хода независимо от того, подключены ли дополнительные нагрузки, например, обогрев заднего стекла или кондиционер.
• Рециркуляция отработавших газов в зависимости от эксплуатационного состояния двигателя. Она происходит посредством регулирующего клапана, который пропускает некоторое количество ОГ на дожигание. Благодаря этому понижается температура горения. При низкой температуре горения уменьшается количество ядовитых ОКИСЛОВ азота в выхлопных газах.
Автомобили выпуска с 8/97: • Датчик детонации (находится на задней сто- роне блока двигателя). Он обеспечивает работу двигателя с повышенной степенью сжатия. Благодаря этому используемая энергия топлива увеличивается, и происходит уменьшение его расхода.
• Датчик положения распределительного вал; (находится на передней стороне двигателя около шестерни распределительного вала) Он передает компьютеру положение ВМТ поршня 1-го цилиндра во время зажигания.
• Датчик угла поворота коленчатого вала (находится на передней стороне двигателя). Он передает компьютеру текущее число оборотов коленвала двигателя.

Виды и особенности работы систем впрыска бензиновых двигателей

Система впрыска топлива применяется для точной подачи небольших порций топлива в двигатель внутреннего сгорания в определенный момент времени. Характеристики этой системы оказывают влияние на мощность, экологические и экономические показатели двигателя транспортного средства. Различные конструкции и варианты исполнения системы впрыска могут существенно отличаться, что свидетельствует о их эффективности и области применения.

Небольшой экскурс в историю создания

Внедрение инжекторной подачи топлива в полном масштабе началось в 1970-х годах как логичный ответ на увеличение выбросов загрязняющих компонентов в атмосферу. Эта система была заимствована из авиационной отрасли и считалась более экологически безопасной, чем карбюраторный двигатель. В то время карбюраторный двигатель использовал механическую систему подачи топлива сформированной за счет разницы в давлении. Первая механическая система впрыска обладала низкой эффективностью из-за отсутствия высоких технологий. К концу 1990-х годов ситуация изменилась с появлением электронных систем управления двигателями. Электронный блок управления обеспечивал более точный контроль над объемом впрыскиваемого топлива и составом топливовоздушной смеси.

Виды систем впрыска на бензиновых двигателях

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

Центральный впрыск или же моновпрыск

В подобных системах присутствует одна форсунка, размещенная во впускном коллекторе. Подобные варианты впрыска используются только на старых моделях легковых автомобилей. Она состоит из следующих компонентов:

  • Регулятор давления, который поддерживает постоянное значение рабочего давления в 0,1 МПа и предотвращает образование воздушных пробок в системе подачи топлива.
  • Форсунка впрыска, предназначенная для импульсной подачи бензина во впускной коллектор мотора.
  • Дроссельная заслонка, используемая для регулирования объема атмосферного воздуха, поступающего в камеру сгорания. Может быть оснащена механическим или электрическим приводом.
  • Блок управления, состоящий из блока памяти и микропроцессора, отвечает за контроль параметров топливного впрыска.
  • Датчик положения коленвала мотора, датчик положения дроссельной заслонки, температурные датчики и другие.

Работа системы впрыска бензина с одной форсункой основана на следующей схеме:

  • Двигатель запущен.
  • Датчики системы считывают и передают сведения о состоянии системы в блок управления.
  • Блок управления сравнивает полученные данные с эталонной характеристикой, после чего рассчитывает подходящий момент и длительность открытия форсунки.
  • Сигнал о открытии форсунки передается на электромагнитную катушку, что активирует подачу топлива на впускной коллектор, где происходит смешивание с атмосферным воздухом.
  • Полученная смесь топлива и воздуха поступает в цилиндры.

Распределенный впрыск (MPI)

В системе с распределенным впрыском используются аналогичные компоненты, но в данной конструкции применяются выделенные форсунки для каждого отдельного цилиндра. Они могут открываться попарно, по отдельности или все одновременно. Впускной коллектор смешивает воздух и бензин, но отличие от моновпрыска заключается в подаче топлива только во впускные тракты соответствующих цилиндров.

Система с распределенным впрыском работает с помощью электроники (KE-Jetronic, L-Jetronic), обеспечивающей полное управление. Эти конструкции, произведенные компанией Bosch, являются универсальными и получили широкое распространение в автомобилях различных марок.

Принцип действия распределенного топливного впрыска основан на следующих механизмах:

  • Подача воздуха в двигатель.
  • Использование датчиков для определения объема воздуха, его температуры, скорости вращения коленвала и параметров положения дроссельной заслонки.
  • Полученные данные передаются в электронный блок управления, где определяется оптимальное количество топлива для поданного воздуха.
  • Сигнал передается для открытия соответствующих форсунок в нужный момент времени.

Непосредственный топлевный впрыск (GDI)

Данное конструктивное исполнение предусматривает подачу бензина отдельными форсунками непосредственно в камеры сгорания каждого цилиндра двигателя под давлением, а также одновременную подачу атмосферного воздуха. Такая система впрыска создает необходимую концентрацию топливовоздушной смеси вне зависимости от режима работы двигателя. Это позволяет снизить объем опасных выбросов и вредных компонентов, попадающих в атмосферу, так как смесь почти полностью сгорает.

Такая система впрыска имеет сложную конструкцию и внутреннее устройство, она также зависит от качества топлива, что делает ее дорогостоящей в производстве и эксплуатации. Функционирование форсунков возможно только при обеспечении повышенного давления топлива, которое должно быть не менее 5 МПа.

В отношении структуры системы непосредственного впрыска имеется конкретный набор компонентов:

  1. Топливный насос, работающий под высоким давлением;
  2. Регулятор давления топлива;
  3. Топливная рампа;
  4. Предохранительный клапан, установленный на топливной рампе для защиты элементов системы от превышения допустимого уровня давления;
  5. Датчик высокого давления;
  6. Форсунки.

Электронная система впрыска этого типа производится компанией Bosch и обозначается как MED-Motronic. Ее функционирование основывается на принципах, которые сильно зависят от типа смесеобразования:

  • Послойное – используется на двигателях средних и низких оборотов. Подача воздуха в камеру сгорания происходит со значительной скоростью. Впрыск топлива производится близко к свече зажигания, а затем происходит смешивание с воздухом и воспламенение смеси.
  • Стехиометрическое. Нажатие на педаль газа вызывает открытие дроссельной заслонки, а вместе с этим происходит подача воздуха и впрыск топлива, вследствие чего смесь воспламеняется, чтобы полностью сгореть.
  • Гомогенное. В цилиндрах создается интенсивное воздушное движение, а впрыск бензина осуществляется в момент впуска воздуха.

Непосредственный топливный впрыск в бензиновом двигателе представляет собой наиболее перспективное направление в развитии и усовершенствовании систем впрыска. Впервые его применили в 1996 году на автомобилях Mitsubishi Galant, а в настоящее время его используют для установки и сегодня его устанавливают на свои автомобили большинство крупнейших автопроизводителей.

Поскольку неисправности, связанные с системой топливного впрыска, возникают достаточно часто и имеют множество причин, то рекомендуется сначала провести диагностику с помощью автомобильного сканера, чтобы выявить ошибки. Если нет желания посещать сервисный центр, то можно выполнить это при помощи специального универсального устройства Rokodil ScanX Pro.

Данный сканер также позволяет регулировать положение дроссельной заслонки, проверять систему выхлопных газов и считывать параметры работы двигателя, а также выполнять множество других функций.

Виды и особенности работы систем впрыска бензиновых двигателей

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

Оглавление

Небольшой экскурс в историю создания

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

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

Системы впрыска бензиновых моторов: виды

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

Центральный впрыск или моновпрыск

benz dv

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

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

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

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

Распределенный впрыск (MPI)

В составе системы с распределенным впрыском используются аналогичные компоненты, но в данной конструкции используются выделенные форсунки для каждого отдельного цилиндра. Их открытие реализовано попарно, по отдельности или всех в один момент времени. Воздух и бензин смешиваются во впускном коллекторе, но от моновпрыска такая система отличается тем, что топливо подается исключительно во впускные тракты соответствующих цилиндров.

benz dv 1

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

По каким механизмам осуществляется действие распределенного топливного впрыска:

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

Непосредственный топливный впрыск (GDI)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ТОП статей

  • Чем отличаются катализаторы?
  • Что ценного в катализаторе?
  • Принцип работы катализатора
  • Зачем нужно удалять катализатор?
  • Можно ли удалять катализатор?
  • Признаки забитого катализатора
  • Что делают с удаленными катализаторами?
  • Состав катализатора
  • Удаление катализатора
  • Установка обманки катализатора
  • Установка пламегасителя
  • Нужно ли вырезать катализатор?
  • Как проверить забит ли катализатор?
  • Как проверить работоспособность катализатора?
  • Температура катализатора

Системы впрыска топлива бензиновых двигателей

Системы впрыска топлива бензиновых двигателей

Системы впрыска топлива, стали массово устанавливаться на бензиновых двигателях, начиная с 80-х годов прошлого столетия. Здесь, в отличии карбюраторной системы, подача топлива осуществлялась посредством принудительного впрыска топлива с помощью форсунок во впускной коллектор или в цилиндр. Двигатели с такими системами подачи топлива еще называют инжекторными. Вот о том, какими бывают системы впрыска топлива на бензиновых двигателях, мы и поговорим в этой статье.

  1. Система с впрыском топлива во впускной трубопровод
  2. Системы прямого впрыска топлива для бензиновых двигателей
    • Работа двигателя при наличии однородной смеси
    • Работа двигателя при послойном распределении смеси
      • Система с направлением струи топлива на днище поршня
      • Система с направлением струи топлива в поток завихрения воздуха
      • Система с прямым направлением струи топлива
      • Другие режимы работы

Система с впрыском топлива во впускной трубопровод

В системах впрыска топлива с внешним сме­сеобразованием приготовление топливно-воздушной смеси происходит вне камеры сго­рания двигателя (во впускном трубопроводе). Несмотря на то, что в карбюраторных системах также имеет место внешнее смесеобразование, они были практически полностью вытеснены топливными системами с впрыском топлива во впускной трубопровод, которые обеспечивают более точное дозирование и управление подачей топлива. Последние достижения представлены электронными системами с впрыском топлива во впускной трубопровод, в которых топливо впры­скивается прерывисто для каждого отдельного цилиндра, т.е. с впрыском топлива непосред­ственно перед впускными клапанами (см. рис. «Принцип действия системы с впрыском топлива во впускной трубопровод» ).

Пример HTML-страницы

Принцип действия системы с впрыском топлива во впускной трубопровод

Системы, основанные на непрерывном впрыске топлива (K-Jetronic) или системы с центральным впрыском топлива перед дрос­сельной заслонкой (Mono-Jetronic) практически не находят применения в новых разработках.

В связи с высокими требованиями к плав­ности работы двигателя и снижению токсично­сти отработавших газов чрезвычайно большое значение имеет точное смесеобразование. При этом также крайне важно обеспечить точную синхронизацию впрыска топлива и точное дози­рование топлива. Для выполнения этих требо­ваний в электронных системах многоточечного (распределенного) впрыска топлива на каждый цилиндр двигателя приходится по электромаг­нитной форсунке, причем управление каждой форсункой осуществляется индивидуально. При этом перед блоком управления двигателем стоит задача вычисления как требуемой для каждого цилиндра массы топлива, так и мо­мента начала впрыска топлива в зависимости от текущих условий работы двигателя. Время, требующееся для впрыска вычисленной массы топлива, зависит от сечения канала форсунки и перепада давления между впускным трубопро­водом и системой подачи топлива.

В системах с впрыском топлива во впускной трубопровод топливо, подаваемое электроприводным топливным насосом, проходит через топливный фильтр и по топливопроводу по­ступает в топливную рампу, обеспечивающую его равномерное распределение по топливным форсункам. Для обеспечения надлежащего качества топливно-воздушной смеси чрезвы­чайно важным является то, каким образом про­исходит приготовление топлива форсунками. При этом важно обеспечить очень тонкое рас­пыление топлива. Форма и угол рассеивания струи топлива адаптированы к геометрической форме впускного трубопровода и головки ци­линдра (см. «Топливная форсунка»).

Если точно дозированную массу топлива впрыскивать непосредственно перед впуск­ным клапаном (клапанами) цилиндра, значи­тельная часть тонко распыленного топлива может испариться. Поэтому топливно-воздушная смесь может образовываться в нужный момент времени с использованием воздуха, проходящего через дроссельную заслонку (см. рис. «Механизмы и факторы, влияющие на смесеобразование при впрыске топлива во впускной трубопровод» ). Время, имеющееся в наличии для смесеобразования, может быть увеличено за счет впрыска топлива через пока что закрытые впускные клапаны.

Механизмы и факторы, влияющие на смесеобразование при впрыске топлива во впускной трубопровод

Часть топлива осаждается на стенках ци­линдра вблизи впускных клапанов и образует пленку. Толщина этой пленки в основном за­висит от давления во впускном трубопроводе и, соответственно, от условий нагрузки двига­теля. В случае нестационарного(переходного) режима работы двигателя это осаждение топлива может привести к временному от­клонению коэффициента избытка воздуха от желаемого значения (λ = 1). Отсюда следует, что осаждение топлива на стенках цилиндра необходимо свести к минимуму. Также не следует пренебрегать эффектом осаждения топлива во впускном канале, особенно при пуске холодного двигателя. Поскольку в этих условиях топливо испаряется плохо, для соз­дания воспламеняемой топливно-воздушной смеси первоначально требуется большее количество топлива. Когда в дальнейшем давление топлива во впускном трубопро­воде снижается, часть ранее образовавшейся пленки топлива испаряется. Если каталити­ческий нейтрализатор не достиг нормальной рабочей температуры, это может вызывать увеличение выбросов углеводородов. К об­разованию пленки топлива на стенках камеры сгорания также могут привести нарушения впрыска топлива, что в свою очередь, может вызвать увеличение количества токсичных веществ в отработавших газах. Определение геометрического совмещения струи топлива («нацеливания струи») позволит выбрать со­ответствующие форсунки, при использова­нии которых конденсация топлива в областях впускного канала и впускных клапанов будет сведена к минимуму.

По сравнению с карбюраторными систе­мами и одноточечными системами впрыска топлива в многоточечных системах впрыска топлива конденсация топлива на стенках впускного трубопровода значительно сни­жена. В то же время впускные трубопроводы могут быть оптимально адаптированы, в со­ответствии с потоком воздуха, горению то­плива и получению необходимой динамики двигателя.

Системы прямого впрыска топлива для бензиновых двигателей

В системах прямого впрыска топлива, в отли­чие от систем с впрыском топлива во впуск­ной трубопровод, в камеру сгорания через впускные клапаны поступает чистый воздух. Только после этого топливо впрыскивается в камеру сгорания форсункой (топливная фор­сунка высокого давления), расположенной непосредственно в головке блока цилиндров (внутреннее смесеобразование, см. рис. «Принцип действия системы прямого впрыска топлива» ). При этом существуют два основных режима работы системы. В случае впрыска топлива во время такта впуска имеет место режим работы с однородной смесью, а при впрыске топлива во время такта сжатия — режим послойного распределения смеси. Существуют также раз­личные специальные режимы, представляю­щие собой комбинацию двух основных режи­мов или их небольшие вариации.

Принцип действия системы прямого впрыска топлива

При работе в режиме послойного распреде­ления заряда количество воздуха не ограничи­вается; топливно-воздушная смесь — бедная. Избыточное количество воздуха в отработавших газах мешает преобразованию оксидов азота в трехкомпонентном каталитическом нейтрализа­торе. Поэтому для этих систем прямого впрыска топлива требуется очистка отработавших газов при помощи дополнительного каталитического нейтрализатора NOx аккумуляторного типа. По этой причине большинство систем прямого впрыска топлива, представленных в настоящее время на рынке, работают исключительно в ре­жиме образования однородной смеси.

Работа двигателя при наличии однородной смеси

При работе в режиме образования однородной смеси, процесс смесеобразования подобен про­цессу в системе с впрыском топлива во впускной трубопровод. Смесь имеет стехиометрический состав (λ = 1). Однако, в отношении смесеобра­зования имеются некоторые различия. В частно­сти, отсутствует поток в области расположения впускного клапана, способствующий смесео­бразованию, и для самого смесеобразования имеется значительно меньше времени. В то время как в случае системы с впрыском топлива во впускной трубопровод впрыск может произ­водиться в течение поворота коленчатого вала на 720° (синхронно с тактами впуска), в случае систем с прямым впрыском топлива имеется окно для впрыска, соответствующее углу пово­рота коленчатого вала всего лишь 180°. Впрыск топлива разрешен только во время такта впуска. Это обусловлено тем, что перед этим выпускные клапаны открыты, и в противном случае несго­ревшее топливо будет выходить в систему выпу­ска отработавших газов. Это вызвало бы высо­кое содержание углеводородов в отработавших газах и проблемы в работе каталитического нейтрализатора. Для обеспечения подачи до­статочного количества топлива в течение этого ограниченного периода времени необходимо увеличить поток топлива через форсунку. Это достигается в основном за счет увеличения дав­ления топлива. Увеличение давления дает до­полнительное преимущество, заключающееся в повышении уровня турбулентности в камере сгорания, что в свою очередь способствует процессу смесеобразования. Поэтому топливо и воздух могут быть полностью перемешаны, несмотря на короткий отпущенный для этого период времени.

Работа двигателя при послойном распределении смеси

Смесеобразование для систем прямого впрыска топлива

Что касается работы с послойным распре­делением смеси, следует провести различия между разными способами сжигания топлива. Эти способы имеют одну общую черту, заклю­чающуюся в том, что все они направлены на создание послойного распределения смеси. Это означает, что вместо поддержания стехиомерического состава смеси за счет из­менения положения дроссельной заслонки в камеру сгорания поступает полный поток воздуха, но только часть его смешивается с топливом перед подачей смеси к свече зажи­гания. Остальная часть свежего воздуха окру­жает послойный заряд топлива. В дополнение к охлаждающему эффекту, снижающему склонность к детонации, отсутствие дроссе­лирования также предлагает значительный потенциал снижения расхода топлива.

Пример HTML-страницы

Система с направлением струи топлива на днище поршня

В системе с направлением струи топлива на днище поршня топливо впрыскивается в ка­меру сгорания сбоку (см. рис. а, «Смесеобразование для систем прямого впрыска топлива» ). Выемка в днище поршня отклоняет струю топлива в на­правлении свечи зажигания. Смесеобразова­ние происходит на пути от форсунки к свече за­жигания поскольку время смесеобразования в этом случае еще меньше, давление топлива для этой системы должно быть еще выше, чем для работы с однородной смесью Повышение давления топлива сокращает время впрыска и улучшает условия смесеобразования за счет усиления отражения импульсов давления.

К недостаткам этой системы можно отнести конденсацию топлива на днище поршня, вызы­вающую увеличение содержания НС в отработавших газах. Поскольку время смесеобразова­ния невелико, при высоких нагрузках двигателя облако заряда смеси обычно содержит зоны богатой смеси, что увеличивает вероятность от­ложения нагара. При низких нагрузках импульс потока топлива, служащий в качестве средства транспортировки послойного заряда топлива к свече зажигания, имеет низкую энергию. Поэ­тому обычно поток в этом случае должен быть ограничен, чтобы количество топлива соответ­ствовало более низкой плотности воздуха.

Система с направлением струи топлива в поток завихрения воздуха

В основном, система с направлением струи топлива в поток завихрения воздуха анало­гична системе с направлением струи топлива на днище поршня. Основное различие состоит в том, что облако топлива не взаимодействует непосредственно с выемкой в днище поршня. Вместо этого оно перемещается в поток за­вихрения воздуха (см. рис. Ь, «Смесеобразование для систем прямого впрыска топлива» ). Это решает проблему конденсации топлива на выемке поршня. Однако система с направлением струи топлива в поток завихрения воздуха ме­нее стабильна по сравнению с системой с на­правлением струи на днище, в связи с тем, что обеспечить точную повторяемость распреде­ления потока воздуха весьма затруднительно.

Зачастую фактический процесс сгорания топлива, в зависимости от рабочей точки Двигателя, представляет собой некоторую комбинацию двух вышеописанных режимов.

Пример HTML-страницы

Система с прямым направлением струи топлива

Система с прямым направлением струи топлива отличается от двух вышеописанных систем ме­стом установки форсунки. Форсунка установ­лена по центру вверху и впрыскивает топливо в камеру сгорания в вертикальном направлении (СМ. рис. с, «Смесеобразование для систем прямого впрыска топлива» ). Свеча зажигания находится ря­дом с форсункой. Струя топлива не отклоняется и поджигается сразу же после впрыска. В ре­зультате время смесеобразования очень непро­должительное. Это требует еще более высокого Давления топлива. Такой процесс сгорания то- слива позволяет устранить проблемы конденса­ции топлива на стенках впускного трубопровода, зависимости от потока воздуха и ограничения истока при низких нагрузках. Поэтому он несет в себе самый высокий потенциал снижения расхода топлива. В то же время большую проблему для систем впрыска топлива и зажигания пред­ставляет очень короткое время, доступное для смесеобразования.

Другие режимы работы

В дополнение к режимам работы с однородной смесью и с послойным распределением смеси могут иметь место определенные специальные режимы. К ним относятся «переключение режи­мов» (однородная смесь — послойное распреде­ление заряда), «прогрев каталитического ней­трализатора», «режим защиты от детонации» (режим разделения однородной смеси) и «ре­жим работы на обедненной однородной смеси.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *