Что означает инжекторный двигатель

Инжектор: что это такое, виды, устройство и принцип работы

Для обеспечения максимально полного сгорания бензина в цилиндрах автомобильного двигателя надо очень точно дозировать воздух и топливо, а также тщательно перемешать их между собой.

Простейшими способами добиться этого достаточно сложно, поэтому на смену карбюраторам распылительного типа пришли системы впрыска топлива под давлением или инжекторы.

Что такое инжектор

Подать топливо в цилиндр можно двумя способами:

  • Втянуть его при помощи разрежения, возникающего во время такта всасывания четырёхтактного двигателя, одновременно распыляя в проносящемся мимо сопла диффузора потоке воздуха;
  • Впрыснуть под внешним давлением, создаваемым отдельным насосом, через распылитель топливной форсунки.

По первому принципу действуют все карбюраторы, а второй является основой инжекторных систем впрыска.

История появления

Первые системы впрыска появились ещё в позапрошлом веке примерно одновременно с карбюраторами. Тогда же они были и запатентованы. Инженеры сразу сообразили, что если измерить массу поступающего воздуха, то можно с высокой точностью дозировать количество бензина, впрыскивая его под давлением. Но развитие техники тогда не позволило широко внедрять узлы этого направления в серийные автомобили.

Карбюраторы были несравненно проще и надёжней, а главное – дешевле. Прочие же их недостатки были не очень важны, поэтому все двигатели комплектовались исключительно карбюраторами.

Первыми с принципиальными недостатками карбюраторов столкнулись конструкторы авиационной техники. Самолёты испытывали перегрузки во всех направлениях, топливо поступало нерегулярно, моторы работали с перебоями. Поэтому на истребителях уже к началу второй мировой войны системы впрыска начали постепенно вытеснять карбюраторы.

Топливные инжекторы одинаково стабильно работали при любой пространственной ориентации самолёта и при любых перегрузках. Развитие это прекратилось только с окончанием применения поршневых двигателей в авиации и переходом на реактивную тягу.

Примерно тогда же на достоинства впрыска обратили внимание и конструкторы гоночных автомобилей. Здесь задачей было максимальное увеличение мощности моторов, с чем инжекторы справлялись куда лучше.

Как часто бывает в развитии автомобильной техники, новые топливные системы стали постепенно переходить и на гражданские серийные автомобили.

Сразу после войны разработкой инжекторов занялись многие специализированные фирмы, их труды были выкуплены и развиты крупными предприятиями, в результате чего сформировались основные типы и принципы работы приборов впрыска.

Лучшими изделиями стали узлы и агрегаты фирмы Bosch. Сначала чисто механические K-Jetronic, а потом и с внедрением электронных компонентов KE-Jetronic. Именно электроника позволила полностью решить все задачи и сформировать облик современной системы впрыска бензина.

Некоторая путаница в терминологии привела к тому, что понятие инжектора может применяться, как к системе впрыска в целом, так и к одиночной форсунке, в английском языке называемой injector .

В отечественной терминологии почти повсеместно слово «инжектор» означает всю систему впрыска, отличая её по принципу работы от карбюратора.

Читайте также:  Температура при сжатии в бензиновом двигателе

Различается несколько типов систем впрыска, как по расположению форсунок во впускном тракте, так и по способу организации:

  • Одноточечный впрыск в ресивер впуска, внешне очень похоже на карбюратор, но топливо поступает под давлением через управляемую форсунку;
  • Многоточечный впрыск во впускной коллектор максимально близко к впускному клапану каждого из цилиндров;
  • Непосредственный впрыск в камеру сгорания;
  • Механическое управление дозированием, когда количество топлива определяется положением расположенной в воздушном потоке пластины регулятора;
  • Электромеханический, часть функций регулирования передано от гидравлики к электронике;
  • Электронный впрыск, дозирование определяется вычисленным микрокомпьютером временем открытия клапанов форсунок.

На завершающем этапе развития устройство управления впрыском было интегрировано с системой зажигания, образовав функционально законченный модуль управления двигателем на основе зашитой в памяти устройства математической модели.

Устройство

Современный инжектор содержит несколько подсистем:

  • Топливный насос, забирающий бензин из бака и подающий его на вход рампы форсунок под строго определённым давлением;
  • Бензиновые форсунки, состоящие из электромагнитных клапанов и распылителей;
  • Электронный блок (система) управления двигателем ЭСУД;
  • Набор датчиков, подающих в ЭСУД информацию о режиме работы двигателя, давлении, температуре и расходе воздуха, фазе, в которой в каждый момент находятся детали мотора, положении педали акселератора и многих других параметрах;
  • Системы снижения токсичности, включающей каталитический нейтрализатор отработанных газов, кислородные датчики, клапан подачи части выхлопа снова в цилиндры (рециркуляция или EGR);
  • Управление моментом подачи искры зажигания с датчиком детонации.

Все узлы расположены на двигателе и вокруг него, за исключением топливного насоса, который обычно погружён в бензин внутри бака.

Принцип работы инжектора

Топливо из бака подаётся насосом к форсункам под давлением, которое обеспечивает регулятор. Различаются два случая, когда регулятор стоит на рампе форсунок, сливая излишки бензина в обратную магистраль или более современное устройство, объединяющее насос с регулятором в единый модуль, тогда надобность в обратке отпадает.

Рампа объединяет между собой входы всех форсунок, выходы которых направлены сквозь стенки впускного коллектора прямо на впускной клапан.

При подаче электрического сигнала на форсунку она открывается, и топливо распыляется под давлением в коллектор в течение дозированного промежутка времени открытия.

Именно это время определяет цикловой расход цилиндра, то есть количества бензина, расходуемого за четыре такта. Моменты впрыска могут быть разными по цилиндрам, тогда говорят о фазированном впрыске.

Цикловой расход вычисляется ЭСУД на основании данных о массе поступившего воздуха, степени открытия дроссельной заслонки и скорости вращения вала двигателя.

Вносятся также дополнительные корректировки этого времени по анализу данных обратной связи с датчиков кислорода в выхлопной трубе и ряда других обстоятельств. Алгоритм вычисления достаточно сложен и непрерывно совершенствуется.

В основном в целях экологичности выхлопа, что в настоящий момент стало более важным, чем мощность и даже экономичность.

Источник

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.

Читайте также:  Плавают обороты до 3000 двигателя инжектор

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.

Читайте также:  Почему греется двигатель когда работает кондиционер

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.

Источник

Adblock
detector