Обзор систем впрыска бензина

Система впрыска бензина (или карбюра­торная система) служит для дозирования состава топливовоздушной смеси, опти­мального для каждого режима работы двигателя

Системы впрыска топлива, особенно сис­темы с электронным управлением, значи­тельно превосходят карбюраторные сис­темы в соответствии жёстким ограниче­ниям, накладываемым на формирование состава топливовоздушной смеси. Кроме того, они значительно эффективнее с точки зрения топливной экономичности, ходо­вых качеств автомобиля и мощности дви­гателя. Требования, предъявляемые жёст­кими законодательными нормами к авто­мобилям, привели к практически полному вытеснению карбюраторов системами электронного впрыска топлива.

В настоящее время в большинстве систем впрыска топливовоздушная смесь форми­руется вне камеры сгорания (впрыск топ­лива во впускной коллектор). Однако сис­темы внутреннего смесеобразования, то есть при впрыске топлива непосредственно в цилиндр (непосредственный впрыск бен­зина) всё больше и больше выходят на пе­редний план, поскольку доказали, что они больше всего подходят для никогда не кон­чающихся попыток уменьшить расход топ­лива.

Рис.1

1-Топливо 2-Воздух 3-Дроссельная заслонка 4-Впускной коллектор 5-Форсунки

6-Блок цилиндров двигателя

Внешнее образование топливовоздушной смеси

Внешнее образование топливовоздушной смеси в системах впрыска бензина проис­ходит во впускном коллекторе, то есть вне камеры сгорания. Создание и совершенс­твование таких систем обусловливалось необходимостью соответствия жёстким требованиям, предъявляемым к ДВС. В на­стоящее время наибольшее применение находят только системы многоточечного впрыска с электронным управлением.

Системы многоточечного впрыска топлива В системах многоточечного впрыска топ­лива каждый цилиндр оснащается своей собственной форсункой, которая впрыс­кивает топливо непосредственно перед впускным клапаном (рис. 1). Такие системы впрыска идеально соответствуют требова­ниям, предъявляемым к образованию топ­ливовоздушной смеси.

Механическая система впрыска топливаСистема впрыска топлива K-Jetronic рабо­тает без привода от двигателя, и впрыски­вает топливо постоянно. Масса впрыски­ваемого топлива определяется не форсун­кой, а дозирующим распределителем.

Комбинированная электронно-механическая система впрыска топлива Система впрыска топлива KE-Jetronic со­здана на базе механической системы, ис­пользуемой для K-Jetronic. Благодаря до­полнительным устройствам эта система может выполнять дополнительные функ­ции с электронным управлением, что поз­воляет обеспечивать более точное дозиро­вание впрыскиваемого топлива в соответ­ствии с режимом работы двигателя.

Электронные системы впрыска топлива Электронные системы впрыска обеспечи­вают периодический впрыск топлива через форсунки с электромагнитным управле­нием. Количество впрыскиваемого топ­лива определяется временем открытия форсунки (для данного перепада давлений на форсунке).

Примеры: L-Jetronic, LH-Jetronic и Motronic как интегрированная система управления работой двигателя (М и ME-Motronic).

Одноточечный впрыск топливаСистема одноточечного впрыска топлива (известная также как впрыск в корпусе дроссельной заслонки - TBI) включает в себя форсунку с электромагнитным управ­лением, расположенную в центральной точке непосредственно над дроссельной заслонкой. В такой системе топливо перио­дически впрыскивается во впускной кол­лектор (рис. 2). Системы одноточечного впрыска фирмы Bosch обозначаются как Mono-Jetronic и Mono-Motronic.

Внутреннее образование топливовоздушной смеси

В системах непосредственного впрыска (DI) топливо впрыскивается прямо в ка­меру сгорания форсунками с электромаг­нитным управлением в каждом цилиндре двигателя (рис. 3). Следовательно, образо­вание топливовоздушной смеси происхо­дит внутри камеры сгорания.

Это позволяет получать две совершенно разные рабочие модели состава топливо-воздушной смеси - гомогенную смесь и послойное распределение смеси. Образо­вание гомогенной топливовоздушной смеси подобно внешнему смесеобразова­нию. В этом случае гомогенная смесь рас­пределяется по всему объёму камеры сго­рания, и весь свежий воздух участвует в процессе сгорания. Такой рабочий процесс используется, когда необходимо получить высокий уровень крутящего момента дви­гателя. При послойном распределении за­ряда топливовоздушной смеси воспламе­няемую (горючую) смесь нужно иметь только вокруг свечи зажигания. Остальной объём камеры сгорания заполнен только свежим зарядом и остаточнымигазами практически без содержания топлива. В результате обеспечивается работа на очень бедной смеси на режимах минимальной частоты вращения холостого хода и малых нагрузок с соответствующим уменьшениемрасхода топлива.

Управление двигателем с непосредствен­ным впрыском бензина осуществляется системой MED-Motronic.

Рис.2

1-Топливо 2-Воздух 3-Дроссельная заслонка 4-Впускной коллектор 5-Форсунка

6-Блок цилиндров двигателя

Рис.3

1-Топливо 2-Воздух 3-Дроссельная заслонка (ETC) 4-Впускной коллектор 5-Форсунки

6-Блок цилиндров двигателя

Подача топлива

Форсунки в системе впрыска бензина впрыскивают топливо во впускной кол­лектор или непосредственно в камеру сгорания (непосредственный впрыск бензина). В обоих способах топливо должно подаваться к форсункам под оп­ределённым давлением.

В этой главе описываются компоненты системы топливоподачи, участвующие в подаче топлива от топливного бака к фор­сункам или, при непосредственном впрыске бензина, от топливного бака к топливному насосу высокого давления (ТНВД).

Обзор

В системе подачи топлива главным обра­зом участвуют следующие компоненты системы (рис. 1):

• Топливный бак 1;

• Электрический топливоподкачивающий насос 2;

• Топливный фильтр 3;

• Регулятор давления топлива 4;

• Топливные линии 6 и 7.

При впрыске топлива во впускной коллек­тор топливоподкачивающий насос подаёт топливо к форсунке 8 через топливный коллектор 5. В двигателях с непосредствен­ным впрыском бензина топливо подаётся в контур высокого давления ТНВД.

В старых системах электрический топливо­подкачивающий насос располагался сна­ружи топливного бака непосредственно в линии подачи топлива (так называемый «встроенный» насос - «in-line» pump). В современных системах топливоподкачива­ющий насос устанавливается внутри топ­ливного бака и может комбинироваться с другими компонентами (например, с пред­варительным фильтром, датчиком уровня топлива) в одном блоке («in-tank» unit).

Электрический топливоподкачивающий насос постоянно подаёт топливо из бака к двигателю через топливный фильтр. Регу­лятор давления поддерживает заданную величину давления в контуре в зависи­мости от типа топливной системы. Для того чтобы требуемое давление топ­лива поддерживалось на всех эксплуатаци­онных режимах, топливоподкачивающий насос подаёт большее количество топлива, чем это действительно требует двигатель. Избыточное топливо возвращается об­ратно в топливный бак.

Для того чтобы необходимое давление топ­лива обеспечивалось при пуске двигателя, электрический топливоподкачивающий насос начинает работать сразу после вклю­чения зажигания. Если двигатель не запус­кается, то насос приблизительно через одну секунду после этого останавливается.

Давление, создаваемое топливоподкачивающим насосом, в значительной степени служит для предотвращения образования пузырьков пара в топливе. Топливная сис­тема оснащается встроенным обратным клапаном, который разъединяет её с топ­ливным баком, препятствуя возврату в него топлива. После выключения топливоподкачивающего насоса обратный клапан в течение некоторого времени поддержи­вает давление в системе. Это предотвра­щает образование пузырьков пара в сис­теме при нагреве топлива после остановки двигателя.