§ 3. Системи живлення з впорскуванням палива

§ 3.1. Класифікація систем впорскування

У системах з впорскуванням палива внаслідок відсутності карбюратора знижується опір впускної системи, підвищується рівномірність розподілу палива по циліндрах і зменшується неоднорідність паливоповітряної суміші. Це дозволяє підвищити ступінь стиску і, відповідно, літрову потужність і економічність двигуна, а також екологічність ДВЗ.

Системи класифікують за різними ознаками:

1. За місцем підведення палива:

• впорскування у впускний колектор:

        а) центральне впорскування (одноточкове), у змішувальну камеру (рис. 33, а);

        б) розподілене впорскування (багатоточкове) у зону впускних клапанів (рис. 33, б);

• безпосереднє впорскування у циліндр (рис. 33, в).

2. За способом впорскування:

• безперервне;

• дискретне.

3. За типом вузлів дозування палива:

• плунжерні насоси;

• розподільники клапанного і золотникового типу;

• форсунки з електромагнітним і електронним керуванням;

• регулятори тиску палива.

4. За способом регулювання кількості суміші:

• пневматичне;

• механічне;

• електронне.

5. За параметрами регулювання:

• розрідження у системі впуску;

• кут повороту дросельної заслінки;

• витрата повітря.

6. За принципом керування системою:

• програмні;

• програмно-адаптивні (зі зворотнім зв’язком);

• адаптивні (зі зворотнім зв’язком від багатьох параметрів).

а	б	в
Рис. 33. Типи систем впорскування: а — центральне; б — розподілене; в — безпосереднє; 1 — подача палива; 2 — подача повітря; 3 — дросельна заслінка; 4 — впускний трубопровід; 5 — форсунки; 6 — циліндри.

Системи впорскування виконують наступні функції:

• подача палива (виконують паливні бак, насос, фільтр, регулятор тиску, форсунка);

• визначення параметрів роботи ДВЗ (виконують датчики);

• обробка параметрів роботи ДВЗ та керування процесом впорскування (виконує блок керування).

Крім того, комплексні системи керують також процесом запалювання суміші у циліндрах.

Основним розробником європейських систем впорскування є фірма Bosch. Розглянемо хронологію розвитку систем.

Паливні системи фірми BOSCH.

Компанія Bosch почала експерименти зі створення бензинового впорскування ще у 1921 році.

У результаті численних експериментів (1923–1928 рр.) було створено першу систему бензинового впорскування, що знайшла своє застосування на авіаційних двигунах. Ця система забезпечувала більшу надійність і потужність двигуна, що було основним для авіаційної техніки того часу.

На автомобільній виставці 1951 року у м. Франкфурті було представлено перший серійний автомобіль із двотактним двигуном, що оснащений системою бензинового впорскування Bosch. У порівнянні з карбюраторними він споживав на 20% менше бензину й одночасно мав на 5 к.с. більшу потужність (28 к.с. замість 23 к.с.).

Першим серійним чотиритактним двигуном із системою бензинового впорскування компанії Bosch був Mercedes 300 L.

1967 р.: D-Jetronic (D — Drucksensor, з німецької « датчик тиску»).

Перша система впорскування палива з електронним керуванням. Електронасос подає паливо під постійним тиском 0,2 МПа до електромагнітних форсунок, які періодично (циклічно) впорскують паливо у впускні трубопроводи, де воно й змішується з повітрям. Оскільки тиск палива постійний, його кількість визначається тривалістю відкритого стану форсунки. Електронний блок керування (БК), який виконано на 25 транзисторах, визначає тривалість керуючого імпульсу залежно від температурного режиму, частоти обертання й навантаження двигуна. Інформація про навантаження міститься в сигналі датчика розрідження у впускному колекторі. Назву «Jetronic» фірма Bosch використовує для систем, що керують тільки паливоподачею.

1973 р.: K-Jetronic (K — Kontinuierlich, «постійно»).

Паливо, що подається електронасосом, проходить через регулятор-розподільник до форсунок, які безупинно впорскують у трубопроводи. Плунжер регулятора, що змінює перетин потоку палива, зв’язаний через важіль із пластиною, що розташована перпендикулярно потоку повітря у впускному тракті перед дросельною заслінкою. Зміна витрати повітря викликає переміщення плунжера регулятора й, відповідно, зміну подачі палива. Пізніше, відповідно до екологічних вимог, ця система була доповнена допоміжним БК, лямбда-зондом, електроклапаном і деякими іншими вузлами. Тиск впорскування — 0,5¸0,55 МПа.

1973 р.: L-Jetronic (L — Luft, з німецької «повітря») 1974 Porsche 914.

Електронна система впорскування з безпосереднім виміром витрати повітря й електромагнітними форсунками.

Паливо від електронасоса подається до форсунок магістраллю, у якій установлено регулятор тиску, який підтримує постійну різницю між тиском палива й повітря у впускному колекторі 0,25–0,3 МПа, що дозволяє більш точно дозувати паливо. Датчик витрати повітря містить поворотну заслінку, яку з’єднано зі зворотною пружиною й потенціометром. У датчик витрати повітря убудовано датчик температури для урахування залежності густини повітря від його температури. Для спрощення всі форсунки електрично з’єднані паралельно й здійснюють впорскування один раз при кожному оберті колінчастого вала. Для деяких ринків випускалися спеціальні модифікації, що розрізнялися деталями: LE-Jetronic для Європи й LU-Jetronic для США.

1976 р.: Початок виробництва лямбда-зонда.

1979 р.: М-Motronic.

Назву «Motronic» фірма Bosch застосовує до систем, що одночасно управляють паливоподачею і запалюванням від одного БК відповідно до загальних критеріїв оптимізації. Систему виконано на основі L-Jetronic.

1981 р.: LH-Jetronic (L — Luft, «повітря», H — Heiße-leitung, «гаряча нитка»).

Створена на основі L-Jetronic і відрізняється застосуванням датчика масової витрати повітря. Повітря, яке надходить у двигун, обдуває вольфрамову спіраль, що підігрівається, та є частиною електричного вимірювального моста. Сигнал з датчика разом із частотою обертання двигуна є основними величинами, що задають роботу системи.

Датчик температури, що убудовано у вимірник маси повітря, забезпечує незалежність вихідного сигналу від температури повітря.

1982 р.: KE-Jetronic (E — Elektronik).

Подальший розвиток K-Jetronic. Відрізняється конструкцією регулятора-розподільника, у який додатково убудовано електрогідравлічний регулятор, що керується мікропроцесорним БК. Крім того, датчик витрати повітря з’єднано не тільки із плунжером, як у K-Jetronic, але й з потенціометром, сигнал з якого надходить у БК.

1986 р.: Mono-Jetronic.

Система центрального (або одноточкового) впорскування з електронним керуванням містить тільки одну електромагнітну форсунку, що встановлена перед дросельною заслінкою. Паливоповітряна суміш надходить у циліндри двигуна так само, як і при застосуванні карбюратора. За точністю паливоподачі займає проміжне положення між карбюратором і розподіленим впорскуванням. Невисока вартість дозволила оснастити автомобілі малого й середнього класу системою бензинового упорскування без істотного збільшення їхньої ціни.

1989 р.: Mono-Motronic.

Система Mono-Jetronic, що оснащена електронним запалюванням і мікропроцесором, була використана у серійному виробництві автомобілів під назвою Mono-Motronic.

1989 р.: МР-Motronic.

У якості датчика навантаження двигуна використається датчик розрідження у впускному колекторі.