Что такое непосредственный впрыск топлива и в чем его преимущества?

Краткая история появления

Инжекторная система подачи топлива начала активно внедряться в 70-х годах, явившись реакцией на возросший уровень выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Она была заимствована в авиастроении и являлась экологически более безопасной альтернативой карбюраторному двигателю. Последний был оснащен механической системой подачи топлива, при которой топливо поступало в камеру сгорания за счет разницы давлений.

Первая система впрыска была практически полностью механической и отличалась малой эффективностью. Причиной этого был недостаточный уровень технического прогресса, который не мог полностью раскрыть ее потенциал. Ситуация изменилась в конце 90-х годов с развитием электронных систем управления работой двигателя. Электронный блок управления стал контролировать количество впрыскиваемого топлива в цилиндры и процентное соотношение компонентов топливовоздушной смеси.

Технические характеристики Lamborghini Aventador S

Достоинства

Инжекторы имеют достаточно много плюсов

1. Экономия.

За счет дозированной подачи топлива уменьшается его расход. Даже в системах первых серий автомобилей, расход топлива в сравнении с карбюраторными уменьшается в среднем на 30— 40%. В современном мире разница увеличивается до двух раз у автомобилей схожей массы и рабочего объема.

1. Повышение мощности двигателя.

Происходит особенно сильно на низких оборотах. Общее повышение составляет 7— 10% за счет более качественного наполнения цилиндров и более оптимального угла опережения зажигания.

1. Экологичность.

Благодаря появлению датчиков по параметрам выхлопов, контролируется снижение токсичности.

1. Упрощение и автоматизация запуска двигателя.
2. Повышение динамических свойств автомобиля.

Возможности управления двигателем расширяются за счет моментальной реакции системы впрыскивания на каждую изменившуюся нагрузку.

1. Независимость от погодных условий.

Как известно, карбюратор зависит от уровня атмосферного давления (например, в горах), что совершенно отсутствует у инжектора. В том числе под сильным наклоном влияния на работу инжектора не ощущается, что нельзя сказать о карбюраторе (при повороте 15 градусов могут появиться перебои в работе).

1. Отсутствие необходимости в периодическом обслуживании.

Удобство инжекторной подаче топлива состоит в том, что имеются достаточно много возможностей для настройки параметров собственноручно, владельцем транспорта. По этой причине, единственное, что может потребоваться – это замена элементов, вышедших из строя.

1. Повышенная защита от угона.

Блок электрических систем двигателем настроен так, что подача топливной смеси в мотор не будет осуществляться без полученного позволения от иммобилайзера.

1. Нет сбора горючей смеси в выпускном тракте.Нет опасности попадания пламени во впускной тракт и последующего его возгорания при некорректной работе системы зажигания (звук, похожий на хлопки, а в дальнейшем пожар или нарушение систем питания). Благодаря тому, что в инжекторах горючее поступает лишь в момент открывания форсунки нужного цилиндра, топливо не может накопиться в каллекторе.
2. Способность изменить высоту капота. В результате того, что система впрыска располагается не поверх двигателем, а по его бокам, появляется возможность понижения уровня капота, чего не скажешь о карбюраторной системе.

Краткая история появления

Изначально все бензиновые двигатели оснащались исключительно карбюраторами, потому что долгое время это был единственный механизм, с помощью которого топливо смешивалось с воздухом и всасывалось в цилиндры. Работа этого устройства заключается в том, что небольшая порция бензина всасывается в поток воздуха, проходящего через камеру механизма во впускной коллектор.

На протяжении более 100 лет устройство дорабатывалось, благодаря чему некоторые модели способны подстраиваться под разные режимы работы мотора. Конечно, электроника справляется с этой работой намного лучше, но на те времена это был единственный механизм, доработка которого позволяла сделать машину либо экономичной, либо быстрой. Некоторые модели спорткаров даже оснащались отдельными карбюраторами, что в разы повышало мощность машины.

В середине 90-х годов прошлого столетия эта разработка постепенно была заменена на более эффективный вид топливных систем, который работал уже не за счет параметров жиклеров (о том, что это такое и как их размеры влияют на работу мотора, читайте в отдельной статье) и объема камер карбюратора, а на основании сигналов от ЭБУ.

Причин такой замены несколько:

1. Карбюраторный тип систем менее экономичен, чем электронный аналог, а значит, он имеет низкую топливную эффективность;
2. Эффективность карбюратора проявляется не на всех режимах работы мотора. Это обусловлено физическими параметрами его деталей, которые можно изменить только при помощи установки других подходящих элементов. В процессе смены режимов работы ДВС, пока машина продолжает движение это невозможно сделать;
3. Работа карбюратора зависит от места его установки на двигателе;
4. Так как топливо в карбюраторе хуже смешивается, чем во время распыления форсункой, в выхлопную систему попадает больше несгоревшего бензина, что повышает уровень загрязнения окружающей среды.

Система впрыска топлива впервые начала применяться на серийных автомобилях еще в начале 80-х годов ХХ века. Однако на авиации инжекторы начали устанавливаться на 50 лет раньше. Первый автомобиль, который был оснащен механической системой непосредственного впрыска от немецкой фирмы Bosch, был Goliath 700 Sport (1951-й год).

Известная модель под названием «Крыло чайки» (Mercedes-Benz 300SL) оснащалась аналогичной модификацией ТС.

В конце 50-х – начале 60-х гг. разрабатывались системы, которые работали бы от микропроцессора, а не за счет сложных механических устройств. Однако эти разработки долгое время оставались недоступными, пока не появилась возможность приобретать дешевые микропроцессоры.

Массовое внедрение электронных систем было обусловлено ужесточением экологических норм и большей доступности микропроцессоров. Первая серийная модель, получившая электронный впрыск, была Nash Rambler Rebel 1967-го года выпуска. Для сравнения карбюраторный 5.4-литровый мотор развивал 255 лошадиных сил, а новая модель с системой electrojector и идентичным объемом уже обладал 290 л.с.

Благодаря большей экономичности и увеличенной эффективности разные модификации инжекторных систем постепенно вытеснили карбюраторы (хотя на малых механизированных средствах такие устройства еще активно используются благодаря их дешевизне).

На сегодняшний день большинство легковых автомобилей оснащаются электронным впрыском от Bosch. Разработка называется jetronic. В зависимости от модификации системы ее название будет дополняться соответствующими приставками: Mono, K/KE (механическая/электронная система дозирования), L/LH (распределенный впрыск с управлением на каждый цилиндр) и т.д. Похожую систему разработала еще одна немецкая компания – Opel, и она называется Multec.

Система Комон рейл

Управление впрыском топлива происходит при помощи электронного блока управления. Количество подаваемого топлива учитывается от числа оборотов двигателя, скорости движения и возникающих нагрузок в процессе движения автомобиля. Система впрыска дизельного двигателя комон рейл позволят достичь максимально возможного давления впрыска топлива. Поэтому она и получила широкое распространение на современных двигателях.

Система common rail принцип работы

Насос создаёт высокое давление не для каждой форсунки в отдельности  а для всех сразу. Давление аккумулируется в расширительной трубке рейле.  Все форсунки соединены с рейлом.  Впрыск топлива осуществляется за счет работы электро магнитного клапана в форсунках. Управление клапанами осуществляет электронный блок.  На основании данных которые он получает от датчиков.

положение коленчатого  вала

положение распределительного вала

температуры поступающего воздуха-

температуры двигателя

давление топлива в рейл

количество сгоревшего топлива

положение педали газа

В зависимости от полученных данных ЭБУ определяет время открытия и закрытия форсунок. То есть количество необходимого топлива. Угол опережения зажигания.

Достигается максимальное сгорание топлива на разных режимах работы двигателя.

Устройство системы комон рейл

Система комон рейл состоит из элементов низкого и высокого давления топлива.

Элементы низкого давления обеспечивают подачу топлива до насоса высокого давления. Низкое давление является составной частью нагнетания высокого. То есть оно должно иметь определённую величину. Чтобы насос высокого давления эффективно работал.

В систему низкого давления входят топливоподводящие трубки. Фильтра грубой и тонкой очистки топлива. И как правило шестеренный насос низкого давления.

Элементы высокого давления производят нагнетание рабочего давления топлива в камере сгорания.

К ним относятся:

Насос высокого давления

Рейл

Подводящие трубки к форсункам

Форсунки распыляющие топливо в камере сгорания

В связи с тем что система подводит давление к форсункам одновременно. Затрудняется поиск неисправностей. Если одна форсунка вышла из строя. Например перестала сдерживать рабочее давление. Двигатель работать не сможет. Потеря давления в одной форсунке не позволит создать давление во всей системе.

Неплотное соединение между элементами высокого давления так же позволит создать давление нагнетания.

Например очень часто форсунки подключаются к рейл при помощи удлинителей(морковок) Форсунка имеет конусное отверстие. И в это отверстие прилегает конус удлинителя. Если в соединении трубки удлинителя и форсунки будет повреждение. И трубка не плотно приляжет к форсунке. Давление в системе уже не создаться. И двигатель не заведется.  Все соединения должны быть надёжными и предельно прочными. Попадание малейших частиц грязи приведет к неисправности. Иногда  требуется ремонт форсунок. Их снимают везут в мастерскую. Соединительные трубки остаются в пыли и грязи ждать форсунки. При установке отремонтированных форсунок их прикручивают как они и лежали. Мотор естественно не заводится из за попавшей грязи в форсунки. А винить начинают мастеров. Диагностика неисправности системы впрыска комон рейл производится при помощи тестера. Который считывает коды ошибок выдаваемых электронным блоком. Но этих данных бывает недостаточно для определения истинной причины неисправности.

Система впрыска дизельного двигателя подвергается постоянной эволюции. Связано это с требованиями экологии. По уменьшению  вредных выбросов отработанных газов. А это в свою очередь и есть путь к повышению эффективности работы двигателя и экономии топлива.

Краткая история появления

Инжекторная система подачи топлива начала активно внедряться в 70-х годах, явившись реакцией на возросший уровень выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Она была заимствована в авиастроении и являлась экологически более безопасной альтернативой карбюраторному двигателю. Последний был оснащен механической системой подачи топлива, при которой топливо поступало в камеру сгорания за счет разницы давлений.

Первая система впрыска была практически полностью механической и отличалась малой эффективностью. Причиной этого был недостаточный уровень технического прогресса, который не мог полностью раскрыть ее потенциал. Ситуация изменилась в конце 90-х годов с развитием электронных систем управления работой двигателя. Электронный блок управления стал контролировать количество впрыскиваемого топлива в цилиндры и процентное соотношение компонентов топливовоздушной смеси.

Схема на 2113, 2114, 2115 инжектор и карбюратор

Преимущества и популярность матового цвета

Водитель случайно проехал нужный въезд во двор

Если водитель случайно проехал нужный ему въезд во двор, есть следующие варианты действий:

Включить задний ход и вернуться на то место, откуда можно повернуть на жилую территорию. Так следует поступить, если рядом нет знаков, разметки или объектов, не допускающих выполнения маневра.

Ехать задним ходом нельзя, когда ближе чем в 5 м есть остановка, перекресток (въезд во двор таковым не является), отрезок дороги с плохим обзором, пешеходный переход.

Проехать дальше, выполнить разворот и вернуться туда, откуда есть проезд во двор. Маневр осуществляют там, где нет запрещающих знаков, разметки. Разворачиваться придется два раза. Ведь для возврата на удобную позицию необходимо дважды сменить направление движения.

Въезд чужого автомобиля во двор частного дома может быть закрыт собственником недвижимости. Но у него должны быть права на эту землю. А в их отсутствие владелец дома может сослаться на то, что на данной территории нет проезжей части, и не позволить автомобилю следовать во двор. Правда, эта ситуация очень спорна, иногда приходится разрешать ее в суде.

А если автовладелец живет по соседству и путь через чужой двор – единственный, ведущий к его дому, собственника другого жилья могут обязать пускать машину через свою территорию. Есть в п.2 ст.262 ГК РФ и такая норма:

Если земельный участок не огорожен либо его собственник иным способом ясно не обозначил, что вход на участок без его разрешения не допускается, любое лицо может пройти через участок при условии, что это не причиняет ущерба или беспокойства собственнику.

Въезд с дороги большегрузной фуры во двор нужно рассматривать так:

• он незаконен, если водитель решил использовать территорию для сквозного проезда;
• та же норма работает, когда автомобиль находится там дольше 5 минут (стоянка грузовиков массой больше 3,5 т во дворах запрещена);
• это запрещено, если машина привезла товар в расположенный рядом магазин, и ее необходимо разгружать.

Последнее диктуется п. 3.5.7 СанПиН 2.3.5.021-94:

Не допускается загрузка товаров со стороны двора жилого дома, где расположены окна и входы в квартиры.

Загрузку следует выполнять с торцов жилых зданий, не имеющих окон…

Ремонт эпоксидной смолой

• Желательно использовать такую, волокнистую ткань, но для ремонта в дороге подойдет любая.
• Можно использовать любую двух-компонентную эпоксидную смолу

Устранить течь пластикового бензобака можно при помощи
обычной эпоксидной смолы. Обезжирив и зашкурив область, наносим замешенную
эпоксидную смолу на трещину. Если она довольно большая и ее не удается
перекрыть полностью – придется немного заморочиться.

Возьмите кусок ткани, площадь которой чуть больше, чем
трещина, и нанесите на ее поверхность клей. После этого, заклейте этой тканью
трещину, приложив усилия при прижатии ткани. Таким образом ее нужно удерживать
не менее 30 секунд. Когда ткань приклеилась – нанесите еще клея поверх ткани
таким образом, чтобы поверхность оказалась полностью перекрыта. В этом деле «больше»
– не значит хуже». Главное избежать попадания кусочков эпоксидной смолы в сам
резервуар.

Когда такая заплатка засохнет – дополнительно можно
обработать поверхность герметиком, чтобы избежать износа эпоксидной смолы (в
результате того же пескоструя) и для закрепления результата.

В полевых условиях процесс похожий. Только тут нужно
использовать ткань, пропитанную клеящим составом. Положите эпоксидку на
двигатель (таким образом она разогреется, а в результате – быстрее смешается и
застынет), пропитайте ею ветош и клейте прямо на пробоину. Так же используйте
остатки клея – для закрепления результата.

Такой способ ремонта как минимум позволит вам добраться до
ближайшего СТО. Как капитальный ремонт течи бензобака его использовать мы не
рекомендуем. Для этого существуют способы, о которых вы узнаете дальше.

Использование автоматических зарядных устройств

Чем отличается от распределенного впрыска?

Зачастую, когда описываются двигательные характеристики, можно увидеть аббревиатуры  MPI, а также GDI. Если по этому поводу задать вопрос какому-нибудь консультанту, работающему в автосалоне, или же любому автослесарю, то они с большей долей уверенности будут говорить что впрыск топлива напрямую — это лучшее что придумано для в последнее время. А распределенный впрыск (MPI) устарел и вообще прошлый век. Теперь опишем в чем разница между ними.

Распределенный

Ее разработали еще тогда, когда появились первые инжекторы. Принцип работы в приготовлении ТВС прямо во впускном коллекторе. Другими словами, расположение форсунок определяется в коллекторе. Во впускной коллектор также обеспечивается доступ воздуха, кода открывается дроссельная заслонка. В результате чего образуется смесь. Затем она поступает  к цилиндрам сквозь клапана, посредством разреженности получаемой при поршневом движении. Не стоит считать, что MPI более не используется. Производство моторов с MPI есть и в настоящее время. Хоть они считаются более простыми, но соответственно и меньше стоят.

Непосредственный

При применении этого решения смесь образуется в самом цилиндре. Расположение форсунок — в двигательном блоке, одна приходится на один цилиндр. Топливо поступает прямо в него в необходимый момент.

Принципы функционирования определяют достоинства и недостатки каждой из систем коротко: MPI обладает большей простотой и надежностью. Вообще MPI — это развитие карбюраторной системы, более мощная. Однако она уступает системе  непосредственного впрыска топлива, поскольку она более современная и эффективная. 

Виды систем впрыска дизельных ДВС

Основные виды СПТ в дизельных двигателях:

1. Насос-форсунки. Такие СПТ используются для подачи, а также дальнейшего впрыска образованной эмульсии под высоким давлением с помощью насос-форсунок. Основной особенностью таких СПТ является то, что насос-форсунки выполняют опции образования давления, а также непосредственно впрыска. Такие СПТ имеют и свои недостатки, в частности, речь идет о насосе, оборудованном специальным приводом постоянного тип от распределительного вала силового агрегата. Этот узел является не отключаемым, соответственно, он способствует повышенному износу конструкции в целом.
2. Именно из-за последнего недостатка большинство производителей отдают предпочтение СПТ типа Common Rail или аккумуляторного впрыска. Такой вариант считается более совершенным для многих дизельных агрегатов. СПТ имеет такое название в результате использования топливной рамы — основного элемента конструкции. Рампа используется одна для всех форсунок. В данном случае подача топлива осуществляется к форсункам от самой рампы, она может называться аккумулятором повышенного давления. Подача горючего осуществляется в три этапа — предварительный, основной, а также дополнительный. Такое распределение дает возможность снизить шум и вибрации при работе силового агрегата, сделать его работу более эффективной, в частности, речь идет о процессе возгорания смеси. Кроме того, это также позволяет и снизить объем вредоносных выбросов в окружающую среду.

Вне зависимости от вида СПТ, дизельные агрегаты тоже управляются с помощью электронных либо механических устройств. В механических вариантах устройства контролируют уровень давления и объема составляющих смеси и момента впрыска. Что касается электронных вариантов, то они позволяют обеспечить более эффективное управление силовым агрегатом.

 Загрузка …

Впрыск топлива и разновидности GDI

Моторы GDI имеют целый ряд конструктивных различий, благодаря чему их можно разделить на две группы:

• для внутреннего японского рынка;
• для европейских рынков;

Отличаются такие агрегаты по конструкции самого мотора, по особенностям исполнения ТНВД и по устройству системы топливного впрыска. Версии для Японии имеют два основных режима впрыска топлива GDI:

1. ultra lean combustion mode;
2. superior output mode;

Первый режим предполагает работу мотора на сверхобедненной смеси, которая имеет соотношение 37:1-43:1. Такой режим работы поддерживается ЭБУ на умеренных скоростях до 110-120 км/ч. с учетом плавного разгона, то есть без резких нажатий на педаль газа. В указанном режиме двигатель GDI обеспечивает максимальный показатель крутящего момента. Форсунки впрыскивают горючее в тот момент, когда поршень находится на такте сжатия и не дошел до ВМТ. Подача топлива инжектором в этом случае происходит в виде однородной струи, после происходит завихрение потока по часовой стрелке для наилучшего смешивания с воздухом в цилиндре.

Во втором режиме предполагается стехиометрический состав смеси топлива и воздуха. Указанный режим работы активируется в том случае, если мотор находится под нагрузкой (движение на высокой скорости, буксирование прицепа, езда в гору и т.п.)

В версиях для Европы мотор GDI получил дополнительный режим two-stage mixing. Указанный режим рассчитан на активный разгон с места или необходимость резкого ускорения при обгоне. В таком режиме топливо выпрыскивается в цилиндры ступенчато (в два этапа за 4 такта).

На такте впуска в этом режиме совершается первый впрыск, результатом которого становится максимально обедненная смесь в цилиндре с соотношением около 60:1. Данная смесь не рассчитана на воспламенение. Главной задачей является эффективное охлаждение камеры сгорания, так как в охлажденную камеру можно будет подать больший объем воздуха и топлива на такте сжатия. Другими словами, данное решение позволяет улучшить наполнение цилиндров. Затем на такте сжатия происходит второй впрыск, после которого состав смеси уже составляет 12:1, то есть рабочая смесь становится максимально обогащенной.

В результате цилиндры эффективно наполняются и двигатель отдает максимально доступную мощность. По сравнению с моторами, которые имеют распределенный впрыск, GDI оказывается на 10% мощнее. В итоге европейские версии GDI более эластичны и способны отдавать больше крутящего момента на «низах» при необходимости резко ускориться во время движения на скорости 30-60 км/ч.

Также следует отметить особый режим двигателя GDI под названием stich F/B. Указанный режим работы предполагает наиболее приближенный к стехиометрическому состав топливно-воздушной смеси, а также делится на два подрежима: closed loop и open loop.

В первом случае состав смеси регулируется на основе показаний кислородного датчика, во втором показания датчика не влияют на состав смеси топлива и воздуха. Данная особенность является отличием GDI от других моторов во время работы на холостом ходу. ЭБУ двигателем динамично меняет режимы compression on lean и stich F/B во время работы мотора на холостых оборотах, условно продувая цилиндры. Особенностью  является повышение холостых оборотов двигателя до 900-950 об/мин. в момент перехода между указанными режимами. Указанная смена режимов работы GDI в норме должна происходить 1 раз в 4 мин. Все режимы переключаются под управлением ЭБУ. Если говорить о комфорте водителя, смена режимов и изменения в работе мотора практически не ощущаются.

Что касается токсичности GDI, японские инженеры разработали специальные катализаторы для моторов, которые работают на сильно обедненной смеси. В результате уровень окислов азота в выхлопе такого двигателя уложился в рамки Евро-3. Стоит отметить, что высокое содержание серы, которое отмечено в отечественном бензине, быстро выводит каталитические нейтрализаторы из строя.

Как устранить бытовые запахи в салоне автомобиля

Что в итоге

Как видно, прямой впрыск позволяет добиться не только экономии топлива, но и хорошей отдачи от двигателя как в режимах низких и средних, так и высоких нагрузок. Другими словами, наличие непосредственного впрыска означает, что оптимальный состав смеси будет поддерживаться на всех режимах работы ДВС.

Что касается недостатков, к минусам прямого впрыска можно отнести разве что повышенную сложность во время ремонта и цену запчастей, а также высокую чувствительность системы к качеству горючего и состоянию фильтров топлива и воздуха.

Не нашли интересующую Вас информацию? на нашем форуме.