3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое двигатели с впрыскиванием бензина

Системы впрыска топлива в двигатель

В современных автомобилях в бензиновых силовых установках принцип работы системы питания схож с тем, который применяется на дизелях. В этих моторах она разделена на две – впуска и впрыска. Первая обеспечивает подачу воздуха, а вторая – топлива. Но из-за конструктивных и эксплуатационных особенностей функционирование впрыска существенно отличается от применяемого на дизелях.

Отметим, что разница в системах впрыска дизельных и бензиновых моторов все больше стирается. Для получения лучших качеств конструкторы заимствуют конструктивные решения и применяют их на разных видах систем питания.

Прямой впрыск топлива: устройство системы непосредственного впрыска

Как уже было сказано выше, горючее в подобных системах питания подается непосредственно в камеру сгорания двигателя. Это значит, что форсунки распыляют бензин не во впускном коллекторе, после чего топливно-воздушная смесь поступает через впускной клапан в цилиндр, а впрыскивают топливо в камеру сгорания напрямую.

Например, концерн VAG представил ряд моделей Audi и Volkswagen с атмосферными и турбированными бензиновыми двигателям TFSI, FSI и TSI, которые получили непосредственный впрыск топлива. Также двигатели с прямым впрыском производит компания BMW, Ford, GM, Mercedes и многие другие.

Такое широкое распространение непосредственный впрыск топлива получил благодаря высокой экономичности системы (около 10-15% по сравнению с распределенным впрыском), а также более полноценному сгоранию рабочей смеси в цилиндрах и снижению уровня токсичности отработавших газов.

Преимущества FSI

Наличие двухконтурной системы подачи топлива, позволяющей экономить бензин, а также выбрасывать меньше угарных газов в атмосферу.

Максимально точный момент подачи топлива, благодаря наличию электромагнитного клапана.

Отличные мощностные и тяговые характеристики, обеспечивающие плавный рост крутящего момента пропорционального оборотам двигателя.

Эффекты от применения

Присадка в бензин «СУПРОТЕК АПРОХИМ SGA (СГА») (расшифровывается как Suprotec Gasoline Additive) является средством постоянного применения и должна добавляться в топливо при каждой заправке. Постоянное применение присадки нормализует работу топливной аппаратуры, улучшает впрыск топлива, что приводит к ряду ощутимых изменений в работе автомобиля.

Эффекты очистки

Снижение расхода топлива

Очистка насосов и форсунок от загрязнений улучшает прилегание деталей, что нормализует топливный поток, повышает давление и скорость его изменения до номинальных величин. Все это улучшает впрыск, обеспечивает формирование правильного и своевременного распыла топлива. Топливо при этом сгорает более полно, что позволяет сократить его расход.

Повышение мощности и динамики автомобиля

Очистка топливной аппаратуры обеспечивает правильный и своевременный впрыск топлива, что улучшает реакцию двигателя на нажатие акселератора, позволяет получать больше мощности с единицы топлива.

Выравнивание работы двигателя

Равномерный и своевременный впрыск топлива позволяет избежать детонации, запаздывания воспламенения топлива или пропусков цикла воспламенения. Это приводит к более ровной, «мягкой» работе двигателя, снижает вибрации и шум.

Продление ресурса топливной аппаратуры

Поддержание насосов, инжекторов и форсунок в чистом состоянии, постоянное смазывание движущихся деталей, защита поверхностей от коррозии обеспечивает долгий срок службы прецизионной топливной аппаратуры. При постоянном применении на протяжении нескольких тысяч километров пробега присадка способна постепенно растворить и удалить даже застарелые загрязнения, восстановить работу агрегатов, отложить их ремонт ли замену.

Продление ресурса турбокомпрессоров, каталитических нейтрализаторов

Использование моющей присадки приводит к более полному сгоранию топлива и снижает содержание его частиц в выхлопных газах. Это существенно уменьшает нагрузку на лопатки турбины, активные компоненты топливных катализаторов (дожигателей).

Снижение дыма и вредных примесей в отработавших газах

Правильный впрыск снижает количество несгоревших частиц топлива в выхлопе. Кроме того, уменьшается взаимодействие топлива и моторного масла, снижается уровень деструкции масла и его попадания в выхлопные газы.

Симптомы загрязнения топливной аппаратуры

Каждый из симптомов может быть вызван различными причинами. Например, падение мощности может быть связано с неправильным впрыском, а может являться следствием общего износа ЦПГ. Говорить о проблемах именно впрыска можно с большей уверенностью, если несколько или все симптомы из списка ниже проявляются в комплексе:

  • Увеличение расхода топлива на 1 литр и более;
  • Падение динамики, провалы тяги при разгоне автомобиля;
  • Затруднённый запуск холодного двигателя;
  • «Жёсткая» работа двигателя;
  • Внезапное увеличение тяги при постоянных оборотах при движении по трассе;
  • Характерный запах несгоревшего топлива из глушителя;
  • Неровная работа двигателя на холостых оборотах;
  • Чёрный дым из выхлопной трубы при резком наборе скорости;

ПОРЯДОК ПРИМЕНЕНИЯ

Присадка продается в одноразовых флаконах, объема каждого из них достаточно для одной заправки бака объемом 40-60 литров топлива. Присадку лучше заливать в бак до заправки, тогда при поступлении бензина в бак она лучше перемешивается с ним.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Топливная присадка содержит ряд химических компонентов в сбалансированном пакете, которые обеспечивают следующие воздействия:

  • Очистка (промывка). Поверхностно-активные вещества в составе «SGA» добавки мягко и постепенно очищают топливную аппаратуру и не позволяют образовываться новым топливным отложениям, что обеспечивает долговременный эффект. В этом случае присадка выступает как очиститель форсунок и инжекторов. Однако в отличие от этих средств действует значительно мягче. Это делает процесс более долгим, но и более безопасным. После очистки присадка предотвращает появление новых загрязнений, поддерживая рабочую пропускную способность топливных каналов внутри насосов, форсунок и инжекторов, обеспечиваая правильное прилегание механических деталей: насосных плунжеров, игл форсунок и других.
  • Смазывание. Смазывающие компоненты состава снижают износ в узлах трения топливной аппаратуры, что продлевает срок работы агрегатов в пределах заводских характеристик.
  • Защита от коррозии. Присадка в бензин защищает топливную аппаратуру от содержащейся в топливе воды и конденсата.
  • Восстановление изношенных поверхностей. «SGA» использует триботехнологию «Супротек», которая восстанавливает поверхности трения в топливной аппаратуре (плунжеров, игл, клапанов), что обеспечивает правильную работу агрегата.
Читать еще:  Давление дизельного двигателя значение

Безопасность присадки для двигателей

Рецептура присадки «SGA (СГА)» является собственной разработкой компании «Супротек». Все компоненты присадки производятся в Германии и поставляются в РФ по прямому соглашению с производителем.

Присадка прошла годовой цикл стендовых испытаний и тестирования на автомобилях разных классов в нескольких регионах России с использованием топлива различных заправочных сетей.

Состав «SGA (СГА)» тщательно сбалансирован для обеспечения безопасности его применения. Очистка топливной аппаратуры осуществляется постепенно и «мягко» за счет использования ПАВ, а не активных растворителей. Механизм действия поверхностно-активных веществ гарантирует безопасность присадки для топливных фильтров, элементов топливной аппаратуры из пластика и композиционных материалов, железосодержащих материалов.

Присадка в бензин СУПРОТЕК АПРОХИМ «SGA» (СГА) не содержит октан-корректоров, не изменяет температуру или скорость сгорания топлива.

Состав «СУПРОТЕК АПРОХИМ SGA (СГА)» может использоваться с любыми типами систем впрыска. Особенное внимание при разработке рецептуры было уделено эффективности и безопасности применения присадки в системах непосредственного впрыска топлива (TFSI, TSI, GDI и системах других марок), которые работают в условиях высокого давления в топливной рампе, а, значит, имеют повышенный уровень требований к точности работы форсунок. Даже незначительные загрязнения сопла форсунки приводят к существенному дисбалансу в работе электрогидравлических форсунок и форсунок с использованием пьезоэлектрических клапанов, что нарушает режим впрыска топлива и в конечном счете приводит к быстрому выходу форсунок из строя (обмотки электромагнита или пьезокристалла). В системах внешнего смесеобразования (инжекторных и карбюраторных) присадка сохраняет эффективность, поскольку действие очищающих компонентов не зависит от давления в топливной системе и устройства агрегатов.

Особенности применения

Основная задача присадки «Супротек Апрохим SGA (СГА)» — очистка, смазывание и защита от коррозии топливных насосов и форсунок. Очистка производится постепенно, поскольку использование агрессивных растворителей могло бы повредить двигателю при постоянном применении. Поэтому эффекты, перечисленные выше, будут проявляться на значительном пробеге — от 2 до 5-7 баков топлива с присадкой, в зависимости от степени загрязнения. Какие-то из них могут быть замечены владельцем автомобиля раньше, какие-то позже. Для быстрой эффективной очистки всех отделов топливной системы лучше использовать «Очиститель топливной системы Супротек Апрохим».

После очистки системы присадка будет предотвращать образование новых загрязнений. В этом случае она работает как профилактическое средство, а потому актуальна к применению даже в новых автомобилях. Постоянное использование присадки предотвращает выход из строя электрических и пьезоэлектрических соленоидов, поддерживает в рабочем состоянии колодца форсунок, распылитиля, запорной иглы, игл обратных клапанов и других деталей. .

Присадка не сможет восстановить работу топливной системы, если износ и загрязнения уже привели к необратимым механическим повреждениям деталей. Однако в этом случае использование присадки может существенно облегчить диагностику неисправности.

Эффективность состава была доказана в ходе независимых испытаний:

Новое — хорошо исполненное старое

В 1995 году непосредственный впрыск возродила компания Mitsubishi Motors. В конце 1970-х, когда Motronic казался вершиной эволюции, японские инженеры решили разработать наиболее совершенную из всех систем питания бензиновых двигателей. И им это удалось. Во-первых, двигатели GDI (gasoline direct injection, «непосредственный впрыск бензина») потребляют меньше топлива, чем обычные «впрысковые» моторы, в особенности при спокойной езде на невысокой скорости. Во-вторых, при одинаковом рабочем объеме они обеспечивают более интенсивное ускорение автомобиля. В-третьих, у них чище выхлоп. Наконец, в-четвертых, они гарантируют более высокую литровую мощность за счет большей степени сжатия и эффекта охлаждения воздуха при испарении топлива в цилиндрах. Достоинства объясняются принципом работы. На холостом ходу и при малой нагрузке двигатель GDI переходит на режим сверхбедных топливовоздушных смесей, недоступный обычным двигателям. Те могут работать при весовом соотношении бензина к воздуху 1:15−20, в то время как у двигателей GDI возможна пропорция 1:40. Она достигается за счет вихревого движения воздушного заряда, которое обеспечивает смешивание бензина только с частью воздуха, попавшего в камеру сгорания. При разгоне и высоких скоростях двигатель выходит на мощностной режим со стехиометрическим (то есть с идеальным весовым соотношением бензина и кислорода воздуха, при котором сгорает все топливо, — 14,7:1) воздушно-топливным соотношением. А при интенсивном разгоне мотор переходит на двухстадийный впрыск, при котором во время такта впуска впрыскивается небольшое количество топлива, чтобы охладить воздух, а затем уже основная порция. При таком режиме соотношение воздуха и топлива достигает 12:1.

Увы, на сегодняшний день многие из достоинств двигателей с непосредственным впрыском реализованы лишь в Японии. Дело в том, что при сгорании сверхбедной топливовоздушной смеси содержание ядовитых оксидов азота NOx в выхлопе слишком высоко. Японцы побороли этот недостаток, оснастив машины специальным нейтрализатором. Но оказалось, что такой нейтрализатор может долго эффективно работать только при использовании бензина с низким содержанием серы, который не продают пока ни в Европе, ни в России. Поэтому многим автопроизводителям, которые вслед за Mitsubishi Motors стали оснащать свои машины двигателями с непосредственным впрыском, пришлось пренебречь экономичностью ради экологии. Моторы лишились режима работы на сверхбедной смеси, и ныне основное достоинство таких двигателей уже не экономичность, а лучшие мощностные показатели. Впрочем, это временно, скоро низкосернистый бензин начнут продавать в Европе, когда-нибудь он появится и в России, так что перспективы непосредственного впрыска громадные.

Читать еще:  Что такое кевларовая защита двигателя

По данным специалистов компании Bosch, которая уже давно параллельно с аппаратурой для обычного впрыска выпускает оборудование непосредственного впрыска, через три года каждый пятый бензиновый двигатель будет оснащен непосредственным впрыском. На более протяженный срок эксперты прогнозов не дают, но думается, лет через десять, когда низкосернистый бензин будет продаваться по всему миру и все достоинства непосредственного впрыска будут налицо, двигатели с обычным впрыском останутся только на самых дешевых автомобилях.

Достоинства двигателей, оборудованных системой впрыска с микропроцессорным управлением

Преимущества, по сравнению с двигателями, оборудованными карбюраторной системой подачи топлива:

  • Уменьшение расхода топлива.
  • Упрощается запуск двигателя.
  • Приближенная к линейной характеристика крутящего момента (улучшаются динамические и мощностные характеристики двигателя).
  • Не требует ручной регулировки системы впрыска, т.к. выполняет самостоятельную настройку на основе данных, передаваемых датчиками кислорода.
  • Поддерживает примерно стехиометрический состав рабочей смеси, что несколько уменьшает выброс несгоревших углеводородов и повышает экологичность (альфа

Как работает система впрыска топлива

Чтобы механизм работал плавно и эффективно, ему требуется нормативное количество смеси топлива и воздуха.

Система впрыска топлива

В автомобилях с двигателями, работающими на топливе из нефти, используются системы непрямого сгорания топлива. Топливный насос подает бензин в двигательный отсек, откуда оно впрыскивается во впускной коллектор с помощью форсунки. Для каждого цилиндра предусмотрена своя форсунка, однако в некоторых случаях одна или две форсунки стоят во впускном коллекторе.

На протяжении долгих лет подача смеси топлива и воздуха регулировалась карбюратором, который является далеко не совершенным устройством.

Основным недостатком карбюратора, установленного на двигателе с четырьмя цилиндрами, является то, что он не может делить смесь топлива и воздуха на равные порции, т.к. одни цилиндры находятся от него дальше, чем другие.

Проблема отчасти решается сдвоенным карбюратором, однако его сложно правильно настроить. Именно поэтому в настоящее время производители оснащают свои автомобили инжекторными системами подачи топлива, способными четко отмерять порции. Такие системы обладают большей мощностью и эффективностью, чем карбюраторные. Кроме того, они экономичны и выбрасывают в атмосферу меньше вредных веществ.

Системы впрыска дизельного топлива

Системы впрыска топлива в автомобилях, работающих на бензиновых двигателях, относятся к системам непрямого сгорания, т.е. топливо впрыскивается во впускной коллектор или впускное отверстие, а не в камеру сгорания. Таким образом перед попаданием в камеру бензин равномерно смешивается с воздухом.

Тем не менее, во многих дизельных двигателях используются системы прямого впрыска, т.е. топливо подается непосредственно в цилиндр, заполненный сжатым воздухом. В системах непрямого впрыска топливо подается в специальную предкамеру, соединенную с головкой блока цилиндров узким каналом.

В цилиндр втягивается только воздух, который благодаря сжатию разогревается до такой степени, что топливо, впрыскиваемое в конце такта, самовоспламеняется.

Первичное впрыскивание

Современные системы впрыска бензина являются непрямыми. Специальный насос подает сжатое топливо из топливного бака в двигательный отсек, где (опять же, под давлением) оно распределяется по цилиндрам.

В зависимости от особенностей конкретной системы, топливо подается во впускной коллектор или отверстие с помощью форсунки, которая похожа на распылитель, извергающий мелкие брызги топлива. Проходя через впускной коллектор или отверстие, топливо смешивается с воздухом, а затем поступает в камеру сгорания.

В некоторых автомобилях топливо поступает в каждый цилиндр через отдельную форсунку. Это сложный и затратный метод, поэтому чаще используются системы одноточечного впрыска, т.е. одна форсунка распределяет топливо по всем цилиндрам. И наконец, существуют системы, в которых одна форсунка питает пару цилиндров.

Форсунки

Форсунки, через которые происходит впрыск топлива, имеют винтовую форму и распылитель, который ведет во впускной коллектор или головку блока цилиндров и расположен под углом так, чтобы поток топлива был направлен на впускной клапан.

В зависимости от типа системы впрыска форсунки бывают двух видов. В первом случае используется метод непрерывной подачи, т.е. топливо впрыскивается во впускное отверстие все время, пока работает двигатель. Иными словами, форсунка работает как распылитель, который разделяет поток топлива на капли, и фактически не регулирует его. Количество распыляемого топлива увеличивается или уменьшается с помощью механического или электронного командного модуля, т.е. владелец автомобиля просто открывает и закрывает кран.

В системах прерывистого впрыска топливо поставляется отдельными порциями, причем моменты подачи совпадают с тактами впуска цилиндра. Как и в случае с системами непрерывной подачи, системы прерывистого впрыска управляются с помощью механических или электронных командных модулей.

В старейших системах использовались механические модули, которые управляли потоком топлива с помощью механических деталей. Недостатком таких систем являлась их сложность и большая нагрузка на двигатель.

В настоящее время вместо механических систем управления впрыском используются электронные. Они сравнительно дешевы и обладают большей надежностью.

Типы форсунок

В зависимости от типа системы впрыска (механическая или электронная), форсунки могут быть двух видов.

В механических системах форсунка закрывается пружиной и открывается под давлением топлива.

Механическая форсунка

Форсунки в электронных системах закрываются с помощью пружин, подобно механическим, а открываются магнитами, встроенными в корпус. Электронный модуль управления определяет время, в течение которого форсунка остается открытой.

Электронная форсунка

Механические системы впрыска топлива

Механическая система впрыска топлива Lucas

В системе Lucas топливо, которое находится под высоким давлением, направляется из бака в аккумулятор, а затем в дозатор, посылающий порции на форсунки, подающие топливо во впускные отверстия.

Поток воздуха управляется возвратной заслонкой, которая открывается при нажатии педали газа. При увеличении потока дозатор автоматически увеличивает порцию топлива, подаваемого на форсунки, чтобы соотношение топлива и воздуха оставалось неизменным.

При холодном запуске двигателя регулятор состава смеси или (в более поздних моделях) микропроцессор включает форсунку холодного пуска, которая подает дополнительную порцию топлива, увеличивая концентрацию смеси. Как только двигатель разогреется до нужной температуры, термореле автоматически выключает форсунку холодного пуска.

Многие производители использовали механические системы подачи топлива в высококачественных спорткарах и седанах 1960-1970-х гг. В частности, при производстве британских автомобилей (например, Triumph TR6 и 2500) использовалась система прерывистого впрыска Lucas.

Топливный насос с электрическим приводом, расположенный рядом с баком, нагнетает топливо под давлением 7 атм. в аккумулятор, который представляет собой емкость для краткосрочного хранения топлива и поддерживает давление на нужном уровне. Кроме того, аккумулятор сглаживает толчки, производимые насосом.

Из аккумулятора сквозь фильтр с бумажными элементами топливо поступает в устройство для замера расхода топлива, также известное как дозатор. Дозатор работает от распределительного вала и, в соответствии со своим названием, отмеряет порции топлива для цилиндров.

Каждая порция ограничивается возвратной заслонкой, которая расположена в системе впуска воздуха. Движение заслонки зависит от силы потока воздуха — чем они сильнее, тем больше топлива нужно цилиндрам. При поднятии заслонки меняется положение челночного клапана в дозаторе, и объем порций увеличивается.

Покинув дозатор, топливо отправляется в форсунки, а затем распыляется во впускное отверстие, расположенное в головке блока цилиндров. Каждая форсунка обладает пружинным клапаном, который удерживается в закрытом положении за счет давления пружины. Клапан открывается только при распылении топлива.

При холодном запуске нельзя отделить часть воздушного потока, чтобы увеличить концентрацию смеси, как в случае с карбюратором, Поэтому положение челночного клапана, расположенного в дозатор, регулируется с помощью устройства ручного управления, расположенного на панели и напоминающего рукоятку подсоса. В более поздних моделях устройство ручного управления было заменено микропроцессором. В результате запускается дополнительная форсунка, расположенная в коллекторе, распыляющая добавочную порцию топлива и увеличивающая концентрацию смеси.

Электронные системы впрыска

Электронная система впрыска Bosch

Электронная система полностью управляется микропроцессорными устройствами, которые отвечают за температуру двигателя, состояние дросселя, а также определяют скорость движения, высчитывая частоту впрыскивания и необходимое соотношение воздуха и топлива в смеси.

Основное отличие электронной системы подачи топлива от механической заключается в том, что электронная управляется сложными микропроцессорными устройствами (фактически — мини-компьютерами).

Микропроцессоры получают информацию от датчиков, установленных в двигателе. Датчики измеряют давление воздуха в системе впуска, температуру самого двигателя и его скорость, а также определяют положение педали газа. Все это позволяет точнее вычислять расходы топлива, в то время как механическая система полагается лишь на замеры мощности потока воздуха.

Микропроцессоры обрабатывают полученные данные в соответствии с алгоритмами, заложенными в них производителем, а затем отмеряют необходимое количество топлива, подавая сигнал клапанам (в частности, клапанам форсунок, впрыскивающих топливо во впускное отверстие). Все это происходит за доли секунды, т.е. устройство практически мгновенно отвечает на изменения в температуре, давлении или положении педали газа.

Помимо усовершенствованного контроля подачи топлива электронные системы работают под меньшим давлением (около 2 атм.), т.е. производят меньше шума, чем механические.

Типичным примером электронной системы является Bosch LJetronic, используемая в современных европейских автомобилях. В этой системе топливо извлекается из бака с помощью электрического насоса и подается по трубам к форсункам. Система извлекает из бака больше топлива, чем требуется, и возвращает излишки по кольцевому контуру с помощью регулятора давления, который поддерживает постоянное давление в трубах.

Клапаны форсунок удерживаются в закрытом положении с помощью пружин и при получении сигнала от устройства контроля открываются за счет соленоидов (электромагнитов). Количество впрыскиваемого топлива зависит от того, насколько долго магнит удерживает пружину форсунки.

Управление двигателем

Некоторые комбинированные системы, известные как системы управления двигателем, могут обрабатывать больше информации, чем электронные системы подачи топлива.

Одной из таких систем является Bosch Motronic, которая высчитывает процент кислорода в выхлопных газах. При отклонении от нормы система может отрегулировать зажигание и частоту подачи топлива, чтобы наладить работу двигателя.

В результате соотношение производительности и потребления топлива будет оптимальным, а уровень загрязнения окружающей среды существенно снизится.

Двигательный отсек для впрыска топлива

В подкапотном пространстве автомобиля с системой впрыска топлива содержится много трубок. На картинках изображен моторный отсек Audi 100 с многочисленными переплетенными трубками, которые расположены поверх впускного коллектора и ведут к форсункам. Этот автомобиль обладает двигателем с пятью цилиндрами, поэтому форсунок пять.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector