Издательство Монолит +38(056)735-50-35 +38(095)931-39-89;
Главная » Учебник по устройству автомобиля » Глава 4. Двигатель » Подраздел 4.12 Система питания современных двигателей

Подраздел 4.11 Система питания (топливная система). Основные отличия бензиновых двигателей от дизельных

4.12 Система питания современных двигателей

Глава 5. Трансмиссия

Ничто не стоит на месте – все развивается, в том числе и системы питания автомобилей. Чтобы улучшить все технические показатели двигателя, необходимо добиться более точного дозирования топлива в зависимости от режима работы, также необходимо для более полного сгорания значительно тщательнее смешивать бензин с воздухом, а этого можно достичь только при распылении топлива. Добиться этого удалось путем установки вместо карбюратора сначала моновпрыска, затем распределенного и, как апогей, – непосредственного впрыска топлива. Рассмотрим все этапы развития систем питания более подробно.

Моновпрыск

Первая часть слова происходит от греческого «monos», что означает «один». В этой системе просто взяли и вместо карбюратора установили похожий механизм, отличающийся тем, что топливо распылялось не за счет разрежения, а впрыскивалось одной единственной форсункой (пример системы питания с моновпрыском приведен на рисунке 4.51). Управление процессом впрыска возложили на электронику, добившись точного дозирования топлива при его впрыске.

Простота системы с моновпрыском — основной козырь в игре против карбюратора. Низкое давление впрыска (0,5—1,0 бар) позволило использовать обычный электрический топливный насос, а управление с помощью электронного блока управления (ЭБУ) дало возможность постоянно контролировать количество впрыскиваемого топлива для сохранения стехиометричности топливной смеси.

Примечание
Стехиометричность для топливовоздушной смеси — это определённое соотношение топлива и воздуха, при котором происходит полное сгорание данного топлива. Для бензина это соотношение равно 1 : 14,7, то есть для полного сгорания одного килограмма бензина требуется почти 15 килограмм воздуха.

Для управления всей системой используют несколько датчиков:

  • датчик положения дроссельной заслонки (угла ее открытия);
  • датчик положения коленчатого вала и его частоты вращения;
  • датчик положения распределительного вала;
  • датчик избытка кислорода (другое название — «лямбда-зонд»);
  • также установлен регулятор давления, контролирующий давление впрыска топлива.

Получив данные от всех этих датчиков, ЭБУ посылает сигнал на топливную форсунку, которая впрыскивает ровно столько топлива, сколько необходимо в данный момент времени.

Пример устройства системы питания бензинового двигателя с моновпрыском
Рисунок 4.51 Пример устройства системы питания бензинового двигателя с моновпрыском.

Излишки топлива сливаются через возвратную магистраль обратно в топливный бак.

Впрыскивание топлива синхронизировано с распределителем зажигания (трамблером).

Распределенный и непосредственный впрыск

Для реализации этой системы взяли и вместо одной общей форсунки установили по одной форсунке на каждый цилиндр (оптимизировав тем самым работу двигателя). Для более качественного распыления топлива, чтобы перемешивание с воздухом было более тщательным – повысили давление впрыска. Такие требования возникли из-за того, что форсунки устанавливаются во впускной коллектор после дроссельной заслонки и направлены на впускные клапаны. Схема распределенного впрыска топлива представлена на рисунке 4.52.

Схема распределенного впрыска топлива
Рисунок 4.52 Схема распределенного впрыска топлива.

«Основной состав» датчиков остался прежним (относительно моновпрыска):

  • датчик положения дроссельной заслонки (угла ее открытия);
  • датчик положения коленчатого вала и его частоты вращения;
  • датчик положения распределительного вала;
  • датчик избытка кислорода (в быту «лямбда-зонд»);
  • также установлен регулятор давления, контролирующий давление впрыска топлива.

Примечание
Регулятор «переехал» с корпуса форсунки на топливную рампу системы питания.

Кроме того, появились и новые датчики, собирающие данные о работе двигателя:

  • датчик массового расхода воздуха;
  • датчик температуры охлаждающей жидкости;
  • датчик детонации;
  • датчик напряжения в бортовой сети;
  • датчик скорости автомобиля;
  • датчик температуры впускного воздуха;
  • датчик давления во впускном коллекторе.

Принципиальная схема системы управления двигателя с распределенным впрыском топлива
Рисунок 4.53 Принципиальная схема системы управления двигателя с распределенным впрыском топлива.
1 – диагностический разъем; 2 – щиток приборов; 3 – датчик иммобилайзера; 4 – электронный блок управления иммобилайзером; 5 – реле включения электровентилятора; 6 – электровентилятор системы охлаждения; 7 – электронный блок управления двигателем; 8 – корпус воздушного фильтра в сборе; 9 – датчик массового расхода воздуха; 10 – дроссельная заслонка в сборе; 11 – датчик положения дроссельной заслонки; 12 – регулятор холостого хода; 13 – топливная форсунка; 14 – свеча зажигания; 15 – модуль зажигания; 16 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 17 – датчик детонации; 18 – АКБ (аккумуляторная батарея); 19 – замок зажигания; 20 – главное реле; 21 – датчик концентрации кислорода (лямбдазонд); 22 – датчик скорости; 23 – датчик положения коленчатого вала; 24 – топливный фильтр; 25 – реле топливного насоса; 26 – топливный насос в сборе с датчиком уровня топлива; 27 – топливный бак; 28 – сепаратор; 29 – предохранительный клапан; 30 – гравитационный клапан; 31 – обратный клапан; 32 – адсорбер; 33 – клапан продувки адсорбера.

Водитель, нажимая на педаль акселератора, открывает дроссельную заслонку, и в систему впуска начинает поступать большее количество воздуха. Электронный блок управления, собирая данные от всех датчиков, подает команду на топливные форсунки, определяя тем самым количество впрыскиваемого топлива, а в современных двигателях еще интенсивность и число циклов за один впрыск топлива. Благодаря этому улучшились показатели расхода топлива, мощности и крутящего момента.

Примечание
Дроссельная заслонка может приводиться либо тросом непосредственно от педали акселератора, либо посредством электроники. В таком случае на педали акселератора устанавливается датчик ее положения, а на дроссельной заслонке — шаговый электродвигатель, который поворачивается на угол, соответствующий перемещению педали «газа» на определенное расстояние.

Однако на пути к идеальной оптимизации работы двигателя внутреннего сгорания все же стоял впускной клапан – дополнительное сопротивление на пути топливовоздушной смеси. Чтобы получить желаемые характеристики ДВС, впрыскивать топливо решили непосредственно в цилиндр. Перед конструкторами встал острый вопрос, как это реализовать, поскольку топливо, впрыскиваемое на клапаны при распределенном впрыске, успевало тщательно перемешаться с воздухом, чего не было при непосредственном впрыске. Выход из положения нашли в сложной форме поршня, а точнее его днища. На первых порах ничего хорошего не выходило. Однако в последние годы разработчики двигателей добились больших успехов в конструировании бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива. Им удалось получить низкий расход топлива, высокую мощность и стабильно большой крутящий момент, однако наряду с этим повысились и требования к качеству топлива. Последний момент стал сдерживающим фактором развития данной технологии в странах СНГ.

В системе непосредственного впрыска топлива используются те же датчики, что и в системе распределенного впрыска. Отличие состоит в топливных форсунках, которые должны выдерживать более высокие рабочие температуры, давление и ударные нагрузки. Точность дозирования топлива в данных форсунках чуть ли не на порядок выше, чем в инжекторах распределенного впрыска.

Примечание
Стоит вспомнить, что попытки создания бензинового двигателя с непосредственным впрыском топлива предпринимались не раз. Самым ярким обладателем такого двигателя в истории является Mercedes 500 SL 1954 года выпуска. Система непосредственного впрыска обеспечивала отличные характеристики мощности и крутящего момента при сносном расходе топлива. Однако впрыск был механическим, все детали приходилось прецизионно обрабатывать, вследствие этого они были очень дорогими ввиду технологического уровня, который был 60 лет назад.

Подраздел 4.11 Система питания (топливная система). Основные отличия бензиновых двигателей от дизельных

История превращения самодвижущейся повозки в современный автомобиль
Аэродинамика автомобиля

Глава 5. Трансмиссия

Не забудьте заглянуть:

ПДД Украины онлайн Ваш Адвокат online


Содержание этой страницы защищено авторским правом. Копирование, перепечатка, либо использование материалов данной страницы для воспроизведения, переноса на другие носители информации ЗАПРЕЩЕНО и преследуется в соответствии с действующим законодательством.

© ООО «Издательство «Монолит»

 
comments powered by Disqus
Сорочинская ярмарка