Системы питания двигателя с впрыском топлива
Карбюраторы, так долго служившие верой и правдой многим поколениям автомобилистов, уходят в историю. Основная причина этого заключается в том, что карбюраторы не могут удовлетворять современным требованиям по расходу топлива и содержанию вредных веществ в отработавших газах. Применение систем впрыска топлива позволяет решить эти проблемы.
Система центрального (одноточечного) впрыска топливаявляется родоначальницей всех систем впрыска (рис. 18 а).
Рис. 18а. Схема центрального впрыска топлива:1 –цилиндры двигателя; 2 – впускной трубопровод; 3 – дроссельная заслонка; 4 – подача топлива; 5 – электрический провод, по которому к форсунке поступает управляющий сигнал; 6 – поток воздуха; 7 – электромагнитная форсунка; 8 – факел топлива; 9 – горючая смесь
При центральном впрыске порция топлива через электромагнитную форсунку (инжектор) подается в зону дроссельной заслонки во впускном коллекторе, где смешивается с потоком воздуха. Получается горючая смесь, которая затем поступает в цилиндры двигателя.
Многоточечная система впрыска (распределенный впрыск)– это следующий этап в эволюции систем впрыска (рис. 18 б).
Рис. 18б. Схема многоточечного впрыска топлива:1 –цилиндры двигателя; 2 – факел топлива; 3 – электрический провод, по которому к форсунке поступает управляющий сигнал; 4 – подача топлива; 5 – впускной трубопровод; 6 – дроссельная заслонка; 7 – поток воздуха; 8 – топливная рампа; 9 – электромагнитная форсунка
При многоточечном впрыске топливо подается в зону открытого впускного клапана отдельной форсункой для каждого цилиндра двигателя. Такие конструкции более сложны, но получили наибольшее применение, так как обеспечивают лучшие показатели по экономичности двигателя и токсичности отработавших газов.
Устройство системы впрыска топлива, а также схема расположения ее основных узлов показаны на рис. 19.
Рис. 19. Схема расположения основных узлов системы впрыска топлива:1 –топливный бак; 2 – топливный насос; 3 – топливный фильтр; 4 – регулятор давления топлива; 5 – датчик положения распределительного вала; 6 – распределительный вал; 7 – высоковольтный провод; 8 – электрический провод, по которому к форсунке поступает управляющий сигнал от ЭБУ; 9 – электромагнитная форсунка; 10 – дроссельная заслонка; 11 – впускной трубопровод; 12 – датчик массового расхода воздуха; 13 – воздушный фильтр; 14 – датчик температуры воздуха; 15 – датчик положения дроссельной заслонки; 16 – впускной клапан; 17 – камера сгорания; 18 – цилиндр; 19 – поршень; 20 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 21 – выпускной клапан; 22 – свеча зажигания; 23 – пружина впускного клапана; 24 – выпускной трубопровод; 25 – датчик концентрации кислорода (лямбда-зонд); 26 – каталитический нейтрализатор; 27 – дополнительный глушитель; 28 – основной глушитель; 29 – электронный блок управления (ЭБУ); 30 – диагностическая лампа-сигнализатор; 31 – диагностическая колодка
Топливный насос с электрическим приводомнаходится внутри топливного бака либо закреплен на кузове. Он подает топливо под небольшим давлением по бензопроводам к форсункам, расположенным в зоне впускных клапанов. Топливо проходит две ступени очистки. Избыток бензина возвращается через обратный трубопровод в топливный бак.
Регулятор давления топливаподдерживает определенное давление топлива в трубопроводе (топливной рампе) перед форсункой.
Датчикипреобразуют измеряемые параметры в электрические сигналы, которые передаются электронному блоку управления. В системе впрыска применяются несколько датчиков, определяющих различные параметры в конкретный момент времени:
– датчик массового расхода воздуха,устанавливается сразу после воздушного фильтра;
– датчик температуры воздуха,размещен в корпусе воздушного фильтра;
– датчик абсолютного давления воздуха,может устанавливаться вместо датчика массового расхода воздуха;
– датчик положения дроссельной заслонки,установлен на оси заслонки;
– датчик угла поворота и частоты вращения коленчатого вала,расположен в корпусе распределителя зажигания;
– датчик концентрации кислорода(лямбда-зонд), устанавливается в выпускной системе и следит за содержанием кислорода в отработавших газах;
– датчик положения распределительного вала;
– датчик температуры охлаждающей жидкости;
– датчик детонациии др.
Электронный блок управления (ЭБУ)получает информацию от всех датчиков об измеряемых параметрах, анализирует их и выдает команду форсункам на впрыск определенной порции топлива в строго обозначенное время.
Электромагнитная форсункаотносится к исполнительному механизму системы. При получении управляющего сигнала от ЭБУ игла форсунки поднимается для распыления порции топлива.
Работа системы впрыска топливазаключается в том, чтобы на любом режиме работы двигателя обеспечить оптимальный состав горючей смеси в цилиндрах. Это достигается тем, что ЭБУ, основываясь на постоянно получаемой от датчиков информации о различных параметрах, управляет моментом и продолжительностью открытия иглы распылителя форсунки. Изменение любого параметра (температуры воздуха и охлаждающей жидкости, оборотов коленчатого вала, состава выхлопных газов и т.п.) ЭБУ мгновенно пересчитывает и выдает сигнал на форсунки для формирования иной порции топлива и времени ее подачи.
Стехиометрический состав горючей смесипри соотношении топлива к воздуху 1:14,7(по массе) обеспечивает идеальный теоретический цикл сгорания. Иными словами для полного сгорания 1 кг топлива требуется 14,7 кг воздуха (в объемных единицах: 1 литр топлива полностью сгорает в 9500 литрах воздуха).