Устройство системы питания автомобиля

Устройство системы питания инжекторного двигателя

Система подачи топлива инжекторного двигателя получила распространение в современных автомобилях и имеет ряд преимуществ перед топливной системой карбюраторного двигателя. В этой статье мы рассмотрим устройство инжектора и узнаем, как работает система подачи топлива инжекторного двигателя и электронная система питания.

Устройство инжектора

Основная задача системы питания инжекторного двигателя заключается в обеспечении подачи оптимального количества бензина в двигатель при разных режимах работы. Подача бензина в двигатель осуществляется с помощью форсунок, которые установлены во впускном трубопроводе.

Устройство системы питания инжектора:

1. Электробензонасос – устанавливается в модуле, который располагается в топливном баке. Модуль также включает в себя такие дополнительные элементы, как топливный фильтр, датчик уровня бензина и завихритель.

Электробензонасос предназначен для нагнетания бензина из топливного бака в подающий топливопровод. Управление электробензонасосом осуществляется с помощью контроллера через реле.

2. Топливный фильтр – предназначен для очистки топлива от грязи и примесей, которые могут привести к неравномерной работе двигателя, неустойчивой работе инжектора, загрязнению форсунок. В инжекторных системах к качеству топлива предъявляются высокие требования.

3. Топливопроводы – служат для подачи топлива от бензонасоса к рампе и обратно от рампы в топливный бак. Соответственно существует прямой и обратный топливопроводы.

4. Рампа форсунок с топливными форсунками – конструкция рампы обеспечивает равномерное распределение топлива по форсункам. На топливной рампе располагаются форсунки, регулятор давления топлива и штуцер контроля давления в топливной системе инжектора.

5. Регулятор давления топлива – предназначен для поддержания оптимального перепада давления, который способствует тому, что количество впрыскивания топлива зависит только от длительности впрыска. Излишки топлива регулятор подает обратно в бак.

Как работает система питания инжекторного двигателя?

Для стабильной работы двигателя необходимо обеспечить сбалансированное поступление топливовоздушной смеси в камеру сгорания. Приготовление топливовоздушной смеси происходит в впускном трубопроводе, благодаря смешиванию бензина с воздухом. Контроллер с помощью управляющего импульса открывает клапан форсунки и путем изменения длительности импульса регулирует состав топливовоздушной смеси.
Регулятор давления топлива поддерживает перепад давления топлива постоянным, соответственно количество топлива, что подается пропорционально времени, при котором форсунки находятся в открытом состоянии. Контроллер поддерживает оптимальное соотношение топливовоздушной смеси путем изменения длительности импульсов. Если длительность импульса увеличивается – смесь обогащается, если уменьшается – смесь обедняется.

Принцип работы инжекторного двигателя

Что такое инжекторный двигатель? Это разновидность двигателя с инжекторной системой подачи топлива. Данный вид двигателя обеспечивает экономичный расход топлива и уменьшение выбросов продуктов его сгорания в атмосферный воздух.

Основное его отличие от других типов состоит в особенностях работы системы подачи топлива. А именно, впрыскивание топлива осуществляется принудительно при помощи специального элемента для его дозирования (форсунки) в цилиндр или систему трубок и заслонок (впускной коллектор).

Инжекторные двигатели начали устанавливать с 1930х годов, но популярность они смогли завоевать только в конце 90хх годов.

Рис.№ 1. Современный инжекторный двигатель.

Типы инжекторных систем

Различают несколько типов данных систем в зависимости от способа подачи топлива, а именно:

• Инжекторная система с центральной подачей топлива. Одна форсунка поставляет смесь топлива и воздуха в коллектор¸ после чего происходит её распределение по всем цилиндрам;
• С многоточечной подачей. В этом варианте на каждый цилиндр имеется своя форсунка. Этот тип наиболее распространен. Чаще подача смеси осуществляется напрямую по цилиндру с последовательным топливовспрыском.

Выделяют также двух- и четырехтактные системы.

Такт – это все процессы, которые происходят в цилиндре за время одного ходя поршня.

Принцип работы инжекторного двигателя основан на сборе и оценке информации о состоянии двигателя и его работы с помощью специальных датчиков:

• Датчик оборотов. Производит передачу сигнала о скорости, на основании этих данных блок управления рассчитывает необходимый расход топлива;
• Датчик массового расхода воздуха. Измеряет силу воздушного потока;
• Температуры антифриза. Проводит замеры температурного режима системы охлаждения и активирует работу вентилятора при необходимости;
• Дроссельной заслонки. Осуществляет контроль положения заслонки дросселя и регулирует распределение топлива, которое попадает в камеру сгорания;
• Кислорода в выхлопных газах. Фиксирует концентрацию кислорода в выхлопных газах. А также обеспечивает необходимую концентрацию газов и топлива в камере сгорания;
• Детонации. Определяет силу взрыва в камере сгорания;
• Положения распределительного вала. Участвует в согласовании подачи топлива и работы двигателя;
• Температуры воздуха. Определяет температуру, которая поступает в двигатель. Контролёр инжектора (его «мозги») в результате обработки полученной информации, собранной от всех перечисленных приборов и устройств, регулирует работу следующих систем:
• Форсунок. Это электромагнитный клапан, который осуществляет распыление топлива за счёт давления;
• Электронасоса подачи топлива. Он контролирует давление в системе;
• Модуля зажигания. Соответствует количеству свечей зажигания. Управляет их работой;
• Регулятор холостого хода. Корректирует подачу воздуха в обход дроссельной заслонки на нейтральной передаче;
• Вентилятор, охлаждающий мотор.

Рис. №2. Форсунки — основной элемент инжекторного двигателя, отвечающий за распыление топлива (жидкости или газа).

Как работает инжектор

Каждый двигатель оснащен поршнями и цилиндрами. В них происходит преобразование тепловой энергии в механическую.

Рис. №3. Схема работы инжекторного двигателя и его устройство.

Для осуществления этого процесса в инжекторном двигателе существует несколько этапов:

1 этап – такт впуска. Поршень в начале этого этапа находится в верхней мертвой точке. С началом работы двигателя стартер проворачивает посредством маховиков коленчатый вал. Датчик коленвала посылает блоку управления инжектора информацию о положении конкретного цилиндра. Датчик фаз анализирует такты. Блок управления получив данную информацию, открывает в нужном цилиндре форсунку на строго определенное время.

А вы знаете, что у некоторых двигателей имеется несколько клапанов впуска? Они увеличивают мощность двигателя, а соответственно и скоростные характеристики автомобиля;

2 этап – сжатие топливовоздушной смеси. Когда поршень достигает нижней мертвой точки, он начинает снова подниматься. Что приводит к сжатию смеси топлива и газов до размеров камеры сгорания. Клапаны в этот момент закрыты;

3 — этап рабочего хода. На этом этапе происходит поджигание свечой зажигания сжатой смеси воздуха и топлива. Что провоцирует взрыв, посредством увеличения давления на дне поршня. Это приводит к тому, что поршень опускается вниз до уровня нижней мертвой точки.

Клапаны впуска и выпуска закрыты для того, чтобы сила давления на поршень была достаточной для проворачивания коленчатого вала.

После взрыва блок управления регулирует момент зажигания для последующего цилиндра. А так же нормирует газовый состав топливовоздушной смеси. Это позволяет предельно эффективно использовать топливо и его сгорание;

4 этап – такт выпуска. Предыдущий этап приводит к открытию выпускного клапана. Поршень начинает двигаться вверх, выбрасывая газы, образовавшиеся в результате взрыва и сгорания.

Важно! Прогрев двигателя не оказывает влияния на показания датчика массового расхода воздуха и датчика взрыва, так как блок управления работает по специальным запрограммированным таблицам.

Чем отличается инжекторный двигатель от карбюраторного

Рис. №4. Инжекторный и карбюраторный двигателя.

В работе и устройстве инжектора и карбюратора можно выделить следующие отличия:

• В инжекторном двигателе подача смеси газов и топлива осуществляется в специальную камеру, в карбюраторном двигателе образование топливовоздушной смеси происходит в самом карбюраторе;
• Смесь в инжекторном двигателе подается форсунками в цилиндры и в впускной коллектор принудительно. В карбюраторе этот процесс происходит само по себе;
• В инжекторном двигателе форсунки подают строго дозированное количество топлива;
• Инжекторная система обеспечивает мощность двигателя на 15% больше, чем карбюратор;
• Инжектор более экономичен и экологически безопасен, чем карбюратор.

Применение инжекторных двигателей

Изначально инжекторные двигатели устанавливали в авиации. Особую популярность получили во времена Второй Мировой войны. Авиамоторы тогда создавали именно с этой системой.

Затем инжекторы стали устанавливать в автомобили. В процессе ввода в широкие круги, инжекторы стали вытеснять карбюраторные варианты двигателей. И с 2005 года автомобильные двигателя оснащены именно инжекторной системой подачи топлива.

Достоинства и недостатки инжекторного двигателя

К его плюсам можно отнести:

• Экономичное потребление топлива;
• Большая динамика двигателя;
• Отсутствуют проблемы с запуском двигателя в холодное время года;
• Более надежный в эксплуатации, чем карбюраторный вариант;
• Нет необходимости ручного регулирования режимов его работы.

К недостаткам относят:

• Дороговизна запчастей;
• Сложная диагностика неисправностей;
• Некоторые детали не подлежат ремонту;
• Дорогие обслуживание и регулировка работы инжектора, ремонт требуется проводить в автомастерских;
• Чувствительны к топливу плохого качества.

Заключение

Не смотря на перечисленные недостатки, инжекторные двигатели представляют собой современный вариант топливной системы, обеспечивающий большую мощность и экономичное расходование топлива. А также более безопасную комплектацию двигателей в плане влияния на экологию.

Впускной ресивер: описание, характеристики и принцип действия

Двигатель – это основа любого автомобиля. Этот агрегат включает в себя множество узлов и механизмов. Один из таких – это впускной ресивер (он же коллектор). Данный элемент имеется на каждом автомобиле. В сегодняшней статье мы рассмотрим, для чего нужен впускной ресивер, как он устроен и как работает.

Характеристика

Итак, какие функции выполняет коллектор? Основная задача данного элемента заключается в равномерном распределении топливно-воздушной смеси или воздуха (если это ДВС с непосредственным впрыском) по цилиндрам силового агрегата. Благодаря равномерному распределению горючего, обеспечивается оптимальная производительность ДВС. Кроме того, одна из задач, которая возлагается на впускной ресивер ВАЗ-2112 16 клапанов – это крепление инжекторной топливной аппаратуры, а также дроссельной заслонки. Если говорить о более старых автомобилях, то на коллекторе закрепляется карбюратор, участвующий в приготовлении смеси.

Также отметим, что технология отключения цилиндров с целью экономии топлива на современных авто достигается за счет применения ресиверов с переменной геометрией. Зачастую данная функция имеется на машинах с двигателями V8 и V10.

Еще одна функция – это работа вспомогательных систем. В коллекторе в связи с нисходящим давлением получается частичное разряжение. Инженеры научились применять вакуум в качестве приводной силы для:

• Усилителя тормозов.
• Системы круиз-контроля.
• Системы контроля за вредными выбросами.
• Вентиляции картера и так далее.

Материалы и конструкция ресиверов

По своей конструкции данный элемент представляет собой закрытый резервуар с отводящими патрубками и общей камерой. Еще 15 лет назад на автомобили поголовно устанавливались алюминиевые и чугунные ресиверы. Однако ситуация изменилась в 2000 годах. Именно тогда на машинах стали появляться первые пластиковые коллекторы. Ярким примером тому служат автомобили «Форд» с двигателями «Дюратек».

Как это работает?

Рассмотрим, как действует ресивер впускного коллектора. Топливные форсунки или карбюратор распыляют горючее в приемную трубу ресивера. Из-за электростатической силы капли бензина будут собираться в более крупные в воздухе либо оседать на стенках. Эти действия нежелательны, поскольку ведут к неправильному смесеобразованию. Чем лучше будет распыляться бензин, тем полнее и интенсивен он сгорит в камере. Поэтому чтобы исключить негативные факторы и обеспечить максимально качественное распыление, внутренние части ресивера сделаны нешлифованными. При этом поверхность не является чрезмерно грубой, поскольку это может вызвать большую турбулентность и привести к падению мощности ДВС.

Впускной ресивер должен иметь определенную форму, емкость и длину. Оптимальный вариант – это равнодлинный коллектор. Все вышеперечисленные параметры рассчитываются при разработке конкретного силового агрегата. Коллектор заканчивается воздушными каналами, направляющими поток кислорода к клапанам ДВС. На дизельных агрегатах, где имеется непосредственный впрыск, поток воздуха завихряется и попадает в цилиндр. В последнем уже происходит смешивание с топливом.

Особенности формы и длины патрубков ресивера

В последнее время инженеры придают особое внимание данным параметрам коллектора. В конструкции канала следует исключать острые углы и резкие искривления. В данных местах топливо, что смешано с воздухом, будет однозначно оседать на стенках. Поэтому большинство автопроизводителей практикуют установку таких ресиверов, где все каналы имеют равную длину, вне зависимости от удаленности от центра. Данная тенденция пошла от спортивных автомобилей.

Подобная конструкция позволяет исключить резонанс Гельмгольца. Поток смеси воздуха и бензина при открытии соответствующего клапана двигается четко по каналу ресивера в сторону цилиндра. Когда клапан закрывается, то воздух, который не успел пройти в камеру, продолжает давить на тарелку. Под воздействием высокого давления воздух стремится вернуться в верхнюю часть ресивера. В итоге образуется противоток в канале. Он прекращается, когда клапан открывается в следующий раз. смена направления потоков происходит на очень быстрой скорости. Как показали исследования, данная скорость близка к сверхзвуковой. Ведь, помимо закрытия и открытия клапанов, воздух будет стремиться менять направление из-за явления резонанса. Когда воздух ходит со стороны в сторону, это непременно приводит к потере мощности.

Впервые ресиверы, что были оптимизированы по резонансу, стали использоваться на V-образных десятицилиндровых двигателях «Крайслер». А далее подобную схему начали практиковать и другие мировые производители.

Ресивер с изменяемой геометрией

Это относительно свежая разработка, которая в последнее время получает все больше сторонников. Сейчас есть несколько принципов реализации данной конструкции. Один из них предполагает наличие двух каналов, по которым может двигаться смесь либо кислород. Один канал короткий, другой – длинный. При определенном режиме работы, установленный клапан будет закрывать короткий путь.

Обратите внимание, что при замене впускного ресивера прокладка должна быть всегда новой. Если установить старую, нарушится герметичность. Есть вероятность подсоса воздуха и как следствие, нестабильная работа мотора, а также повышенный топливный аппетит.

Также рассмотрим второй принцип реализации изменяемой геометрии коллектора. Здесь клапан монтируется в приемную трубу. При достижении определенных условий, заслонка будет уменьшать внутренний объем камеры. Как правило, такая схема практикуется на ДВС с небольшим числом цилиндров. На более крупных моторах реализуются более сложные системы, позволяющие также отключать часть цилиндров с целью экономии топлива. Так, часть камеры, к которой присоединяются каналы половины цилиндров, перекрываются заслонкой.

Особенности эксплуатации впускного ресивера

В отличие от самого двигателя, эта деталь не требует обслуживания. Однако нужно периодически контролировать качество прокладок. Малейший подсос воздуха – это троение двигателя и желтая лампа «Чек» на панели приборов.

Отметим, что пластиковые коллекторы, которые сейчас широко распространены, больше подвержены деформации, чем остальные. Этот момент нужно учитывать при затягивании гаек ресивера. Обязательно следует использовать динамометрический ключ, соблюдать момент затяжки. Закручивать болты следует от центра, а далее двигаться к периферии.

Про доработку коллектора

Тюнинг впускного ресивера ВАЗа – очень популярная тема. Данная операция имеет два направления. Это доработка внутренней поверхности и преодоление негативного влияния формы элемента. Если последний несимметричный, то большая часть воздуха будет попадать в первый цилиндр, а во все последующие проникает все меньше и меньше кислорода. Но у симметричного тоже есть недостатки. Здесь воздух будет попадать в наибольшем количестве в средние цилиндры. Доработки впускного ресивера ВАЗ-2114 в данном случае заключаются в замене штатного коллектора на систему многодроссельного впуска. Здесь воздушные потоки уже не зависят друг от друга. Соответственно, в каждый цилиндр попадает одинаковое количество кислорода.

Доработать впускной ресивер ВАЗ-2112 можно и другим путем. Так, некоторые выполняют шлифовку внутренней поверхности. Избавившись от некоторых приливов и неровностей, можно обеспечить более равномерную подачу воздуха в двигатель. Но как показывает практика, данная доработка не приносит значительный прирост мощности. Более результативное решение – установка дросселей. Однако делать это стоит лишь при установке турбины, иначе тюнинг будет неоправдан.

Заключение

Итак, мы рассмотрели, что собой представляет впускной ресивер. Как видите, это весьма важная часть в двигателе автомобиля. От ее конструкции зависит качество смесеобразования и стабильность работы ДВС.