В каком году появились инжекторные двигатели

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.

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.
Читайте также:  Как заменить двигатель дворников ваз 2107

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

Инжекторный двигатель

Еще два-три десятка лет назад большинство двигателей было оснащено карбюраторами, сегодня же на новых автомобилях карбюратор уже и не встретишь — его место заняли инжекторы. О том, что такое инжекторная система подачи топлива, как она устроена и работает, а также о ее преимуществах и недостатках читайте в этой статье.

История инжекторных двигателей

Свой путь инжекторные двигатели начали в авиации — первый авиамотор с впрыском топлива был создан еще в 1916 году (причем в России, выдающимися конструкторами Б.С. Стечкиным и А.А. Микулиным), однако массовое производство таких систем было начато перед Второй Мировой войной в Европе. Уже тогда о себе заявила фирма Bosch, которая одной из первых стала создавать инжекторные системы подачи топлива.

В автомобилях инжекторы появились в 1950-х годах, однако в то время они были не слишком интересны ни производителям, ни потребителям. И только с 1970-х годов, когда остро встал вопрос об экологической безопасности двигателей, а техника достигла достаточного для создания сложной автоматики уровня, инжекторные системы стали получать все большее и большее распространение.

На сегодняшний день инжекторные моторы занимают наибольшую долю рынка, а карбюратор уже практически стал историей.

Читайте также:  Причины из за чего сапунит двигатель

Устройство и принцип работы инжекторной системы подачи топлива

В инжекторном двигателе, в отличие от карбюраторного, топливно-воздушная смесь подается в цилиндры не «самотеком», а с помощью специальной системы. Эта система, опираясь на показания нескольких датчиков, дозирует топливо и в распыленном виде в точно отмеченные моменты времени подает его в цилиндры. Управляется инжекторная система подачи топлива электронным блоком управления — фактически, небольшим компьютером.

Инжекторная система подачи топлива состоит из следующих основных компонентов:

— Топливные форсунки;
— Топливная рампа;
— Топливный насос;
— Электронный блок управления (ЭБУ);
— Система датчиков.

Топливная форсунка. Это основной элемент инжекторной системы. Собственно, форсунка и называется инжектором — она распыляет и подает топливо во впускные коллекторы цилиндров или непосредственно в камеры сгорания. Основу форсунки составляет корпус, в нем установлен электромагнитный клапан, который осуществляет открытие и закрытие форсунки. Распыление топлива производится через кольцевое отверстие между стенками корпуса и иглой, управляемой клапаном.

Топливная рампа. Присутствует в современных системах с распределенным впрыском. Рампа обеспечивает подачу топлива ко всем форсункам, объединяя их в единую систему.

Топливный насос. Топливо подается к форсункам под давлением в несколько атмосфер — это давление обеспечивает электрический топливный насос.

Электронный блок управления. Именно этот блок осуществляет управление инжекторной системой подачи топлива. Обычно выполнен в виде компактного блока (микроконтроллера), который соединен с несколькими датчиками, всеми форсункам, насосом, системой зажигания, регулятором холостого хода и другими системами. Собирая текущую информацию о состоянии двигателя, скорости, положении акселератора и десятках других параметров, ЭБУ определяет количество топлива и в определенные моменты производит его впрыск в цилиндры.

Система датчиков. Датчики служат для измерения в режиме реального времени ключевых параметров двигателя: массовый расход воздуха, положение коленчатого вала (для определения начала и конца тактов), положение педали газа, наличие детонаций в цилиндрах, температура охлаждающей жидкости, скорость автомобиля. На многих двигателях также устанавливаются датчики фаз, неровностей на дороге, включения кондиционера, положения распределительного вала и других параметров.

Принцип работы инжекторного двигателя очень прост: топливо распыляется форсунками во впускной коллектор цилиндра, где смешивается с воздухом, и полученная топливно-воздушная смесь через клапаны подается в камеру сгорания. Но, в отличие от карбюраторного двигателя, в инжекторе реализована возможность буквально за доли секунды подстраивать характеристики работы двигателя в зависимости от текущих условий, добиваясь наилучших показателей мощности, экономичности и экологичности.

Виды инжекторных двигателей

Существует два принципиально разных типа инжекторной системы подачи топлива:

— Моновпрыск (центральный или одноточечный впрыск);
— Распределенный (многоточечный) впрыск.

Моновпрыск. Простая и надежная система, в которой используется только одна форсунка — она установлена на впускном коллекторе, занимая место карбюратора. На сегодняшний день практически не используется, так как не удовлетворяет возросшим экологическим требованиям.

Распределенный впрыск. Система, в которой предусмотрено по одной топливной форсунке на каждый цилиндр. Существует три основных вида распределенного впрыска: одновременный (все форсунки открываются в одно время), попарно-параллельный (форсунки открываются парами) и фазированный (форсунки открываются индивидуально для каждого цилиндра, обычно перед тактом впрыска в цилиндре).

Отдельно необходимо выделить инжекторную систему с непосредственным впрыском топлива. В этой системе топливные форсунки выходят непосредственно в камеру сгорания (как в дизельных моторах). По ряду характеристик непосредственный впрыск лучше других систем, но более сложен и требователен к качеству топлива.

Преимущества и недостатки инжекторов

Широкое распространение двигателей с инжекторной системой подачи топлива обусловлено их неоспоримыми преимуществами:

Читайте также:  Как сделать двигатель на горючем

— Автоматическое изменение режима работы двигателя в зависимости от текущих условий;
— Отсутствие необходимости производить какие-либо ручные настройки;
— Экономичность (потребление топлива до 20% ниже, чем у карбюраторных моторов);
— Соответствие высоким экологическим требованиям;
— Простой запуск двигателя (опять же из-за автоматической регулировки режима работы).

Однако ничто не дается просто так, и инжекторные двигатели имеют ряд недостатков:

— Сложность и относительно высокая стоимость;
— Низкая ремонтопригодность узлов системы подачи топлива — некоторые детали проще выбросить, чем ремонтировать;
— Повышенные требования к качеству и составу топлива;
— Обслуживание и ремонт может проводиться только специалистами с применением специальных инструментов и приборов;
— Зависимость от напряжения питания бортовой сети (в ряде систем отключение аккумулятора и вовсе делает работу двигателя невозможной).

Но преимущества инжекторных двигателей преобладают над недостатками, что и обеспечило их широчайшее распространение во всем мире.

Источник

История инжекторных двигателей. Принцип работы. Виды. Плюсы и минусы.

Примерно 30 лет назад большая часть автомобильных двигателей оснащали карбюраторами. На новых машинах такие двигатели не найти, ведь на смену пришли инжекторы. Окунемся в историю инжекторного двигателя, а также разберем, как он работает и какие имеет особенности.

Краткая история

В 1916 году инжекторные двигатели появились в авиации. Первый авиамотор с топливным впрыском разработали в России А.А. Микулин и Б.С. Стечкин. Большими партиями стали выпускать только перед Второй Мировой войной в Европе и к тому времени, компания Bosch стала одной из первых производить инжекторные системы подачи топлива.

Впервые инжекторы стали применять в машинах в 50-е годы, но они не интересовали, ни покупателей, ни производителей. И лишь к 70 годам инжекторные моторы стали набирать популярность.

Устройство и принцип работы

В карбюраторном моторе топливно-воздушная смесь попадает самотеком, а в инжекторном с помощью системы и датчиков, которые подают сигнал о распылении топлива в конкретном количестве и в точное время в цилиндры. Системой распоряжается электронный блок управления, своего рода небольшой компьютер.

Топливная система состоит из:

  • форсунок;
  • рампы;
  • насоса;
  • ЭБУ (электронный блок управления);
  • системы датчиков.

Работает инжекторный двигатель просто: форсунки распыляют топливо во впускной коллектор цилиндра, там оно смешивается с воздухом. Затем готовая топливно-воздушная смесь попадает в камеру сгорания через клапаны.

Виды инжекторных моторов

Инжекторные двигатели разделяют на 2 типа, где отличается подача топлива:

  1. Моновпрыск (центральный или одноточечный впрыск).
  2. Распределенный или многоточечный впрыск.

В моновпрыске присутствует 1 форсунка вместо карбюратора, которая установлена на впускном коллекторе. Простая система, но ее почти не используют в жизни, так как не подходит по экологическим стандартам.

В распределенном впрыске установлено по 1 форсунке на каждый цилиндр.

Распределенный впрыск делится на 3 вида:

  • одновременный (все форсунки срабатывают в один момент);
  • попарно-параллельный (форсунки срабатывают парами);
  • фазированный (форсунки срабатывают индивидуально для каждого из цилиндров, чаще перед тактом впрыска).

Ижекторная система отличается своим непосредственным впрыском топлива. Форсунки выходят в камеру сгорания, как в дизельных двигателях. По характеристикам такой впрыск намного лучше прочих систем, но сложнее и требовательнее к качеству бензина.

Плюсы и минусы инжекторов

Рассмотрим основные плюсы:

  • автоматические правки в режиме работы мотора;
  • не нужно настраивать что-либо в ручную;
  • экономия топлива до 20%;
  • соответствует экологическим нормам;
  • легкий запуск мотора.

А теперь о минусах:

  • высокие требования по качеству топлива;
  • трудности с ремонтом, некоторые запчасти легче заменить, чем отремонтировать;
  • ремонт и обслуживание, чаще придется проводить со специалистами и специальными приборами;
  • зависимость от напряжения питания бортовой сети.

Источник

Adblock
detector