Особенности устройства системы питания инжекторного двигателя

Учебный вопрос №4

На современных двигателях впрыск топлива полностью вытеснил карбюраторную систему питания.

Одноточечный (или центральный) впрыск топлива: как альтернатива карбюратору стал широко применяться еще в 80-х годах прошлого века.

Впрочем, особой разницы в принципе работы у этих систем питания не было: как и раньше воздух смешивался с топливом во впускном коллекторе, просто сложный и чувствительный к настройкам карбюратор заменила форсунка (поэтому такой впрыск и получил название одноточечного) (рис. 7). Причем никакой электроники поначалу и в помине не было – управление подачей бензина осуществлялось механическими устройствами.

Рис.7. Форсунка инжекторного двигателя

(Одноточечный (или центральный) впрыск топлива) (СЛАЙД № 17)

Тем не менее, впрыск обеспечивал мотору более высокие мощностные характеристики и лучшую экономичность. Дело в том, что форсунка позволяла точнее дозировать количество топлива и распылять его на мелкие частицы. В результате, с воздухом образовывалась однородная смесь, состав которой мог практически мгновенно меняться в зависимости от условий движения и режима работы двигателя.

Правда, были у такой системы и существенные недостатки. Например, большое сопротивление поступающему в цилиндры воздуху. Ведь форсунку зачастую устанавливали в корпус бывшего карбюратора, да и громоздкие по тем временам датчики затрудняли дыхание мотору. Но все это теоретически можно было легко исправить. А вот плохое распределение топливной смеси по цилиндрам – нет. Ведь ей приходится проделывать долгий путь по трубопроводам, которые обладают разной длиной и сопротивлением. А значит, и резервов для улучшения показателей двигателя почти не остается. Поэтому сегодня центральный или одноточечный впрыск практически не встречается.

Распределенный (или многоточечный) впрыск: отличается от предыдущей схемы тем, что в данном случае во впускном патрубке каждого цилиндра установлена индивидуальная форсунка, которая подает топливо прямо на впускной клапан (рис. 8). Таким образом, топливная смесь готовится непосредственно перед подачей в камеру сгорания. Поэтому она получается однородной по своему составу и примерно одинакова по качеству для каждого из цилиндров. В результате, это благотворно сказывается на мощности и экономичности мотора, а также на токсичности выхлопных газов.

Рис.8. Индивидуальные форсунки во впускном патрубке каждого цилиндра

(Распределенный (или многоточечный) впрыск топлива)

(СЛАЙД № 18)

Распределенный впрыск постоянно совершенствовался. Поначалу он, также как и предыдущая схема, управлялся механическим путем. Но бурное развитие электроники позволило не только сделать систему питания более эффективной, но и скоординировать ее действия с другими компонентами двигателя. Поэтому современный мотор может не только сигнализировать водителю о неисправности, но даже в случае необходимости перейти на аварийный режим работы (он позволит добраться до дома или сервиса без эвакуатора) или исправить некоторые ошибки в пилотировании в сотрудничестве с системами безопасности.

Внедрение дополнительных датчиков позволило перевести распределенный впрыск с параллельной на последовательную схему подачи топлива. В первом случае в определенный момент времени открывались все форсунки, топливо перемешивалось с воздухом, и получившаяся смесь ждала открытия впускных клапанов, чтобы попасть в цилиндр. Во втором случае время срабатывания каждого инжектора рассчитывается индивидуально, чтобы бензин подавался за строго определенное время перед открытием клапана. Эффективность и точность такого впрыска несколько выше, но он и стоит дороже. Поэтому иногда встречаются и более дешевые комбинированные схемы (форсунки в этом случае срабатывают попарно).

Непосредственный (или прямой) впрыск: в этом случае форсунки подают топливо прямо в цилиндры двигателя, как у дизельного двигателя (рис. 9).

Впервые такую схему использовали еще на авиационных моторах времен Второй мировой и некоторых послевоенных автомобилях. Но тогда прямой впрыск не снискал популярности, поскольку требовал дорогих топливных насосов высокого давления и оригинальной головки блока цилиндров. В конечном счете, инженеры так и не смогли добиться от такой системы приемлемой надежности и точности работы.

Рис.9. Индивидуальные форсунки во впускном патрубке каждого цилиндра

(Непосредственный (или прямой) впрыск топлива)

(СЛАЙД № 19)

Интерес к непосредственному впрыску вернулся в 90-е годы прошлого века с ужесточением экологических норм. А все дело в том, что такая система питания позволяет мотору работать на обедненных смесях (с большим количеством воздуха). Раз требуется меньше топлива, значит лучше экономичность – вот и весь секрет. Кроме того, подача бензина в цилиндры позволяет поднять степень сжатия мотора, тем самым увеличив его эффективность и мощность.

Пожалуй, прямой впрыск можно было бы назвать вершиной эволюции систем питания, если бы не некоторые его особенности. Такие моторы требовательны к качеству топлива, отличаются жесткой и шумной работой (это заставляет инженеров дополнительно усиливать шумоизоляцию салона), а также при работе на бедных смесях выделяют большое количество оксидов азота, с которыми приходится бороться, усложняя конструкцию двигателя.

Выводы по вопросу.

Заключение

Таким образом, на данном занятии были рассмотрены следующие вопросы: общее устройство системы питания двигателя внутреннего сгорания, назначение, устройство и работа системы питания карбюраторного двигателя, особенности устройства системы питания двигателя работающего на газе, особенности устройства системы питания инжекторного двигателя.

Материал занятия актуален при дальнейшем изучении устройства двигателя автомобилей.

Ответить на возможные вопросы обучаемых.

Дать задание на самостоятельную подготовку. (СЛАЙД № 20)

Дата добавления: 2014-01-07