Учебный вопрос №4 Особенности устройства системы питания инжекторного двигателя

На современных двигателях впрыск топлива полностью вытеснил карбюраторную систему питания.

Одноточечный (или центральный) впрыск топлива: как альтернатива карбюратору стал широко применяться еще в 80-х годах прошлого века.

Впрочем, особой разницы в принципе работы у этих систем питания не было: как и раньше воздух смешивался с топливом во впускном коллекторе, просто сложный и чувствительный к настройкам карбюратор заменила форсунка (поэтому такой впрыск и получил название одноточечного) (рис. 7). Причем никакой электроники поначалу и в помине не было – управление подачей бензина осуществлялось механическими устройствами.

Рис.7. Форсунка инжекторного двигателя

( Одноточечный (или центральный) впрыск топлива) (СЛАЙД № 17)

Тем не менее, впрыск обеспечивал мотору более высокие мощностные характеристики и лучшую экономичность. Дело в том, что форсунка позволяла точнее дозировать количество топлива и распылять его на мелкие частицы. В результате, с воздухом образовывалась однородная смесь, состав которой мог практически мгновенно меняться в зависимости от условий движения и режима работы двигателя.

Правда, были у такой системы и существенные недостатки. Например, большое сопротивление поступающему в цилиндры воздуху. Ведь форсунку зачастую устанавливали в корпус бывшего карбюратора, да и громоздкие по тем временам датчики затрудняли дыхание мотору. Но все это теоретически можно было легко исправить. А вот плохое распределение топливной смеси по цилиндрам – нет. Ведь ей приходится проделывать долгий путь по трубопроводам, которые обладают разной длиной и сопротивлением. А значит, и резервов для улучшения показателей двигателя почти не остается. Поэтому сегодня центральный или одноточечный впрыск практически не встречается.

Распределенный (или многоточечный) впрыск: отличается от предыдущей схемы тем, что в данном случае во впускном патрубке каждого цилиндра установлена индивидуальная форсунка, которая подает топливо прямо на впускной клапан (рис. 8). Таким образом, топливная смесь готовится непосредственно перед подачей в камеру сгорания. Поэтому она получается однородной по своему составу и примерно одинакова по качеству для каждого из цилиндров. В результате, это благотворно сказывается на мощности и экономичности мотора, а также на токсичности выхлопных газов.

Рис.8. Индивидуальные форсунки во впускном патрубке каждого цилиндра

(Распределенный (или многоточечный) впрыск топлива)

(СЛАЙД № 18)

Распределенный впрыск постоянно совершенствовался. Поначалу он, также как и предыдущая схема, управлялся механическим путем. Но бурное развитие электроники позволило не только сделать систему питания более эффективной, но и скоординировать ее действия с другими компонентами двигателя. Поэтому современный мотор может не только сигнализировать водителю о неисправности, но даже в случае необходимости перейти на аварийный режим работы (он позволит добраться до дома или сервиса без эвакуатора) или исправить некоторые ошибки в пилотировании в сотрудничестве с системами безопасности.

    Внедрение дополнительных датчиков позволило перевести распределенный впрыск с параллельной на последовательную схему подачи топлива. В первом случае в определенный момент времени открывались все форсунки, топливо перемешивалось с воздухом, и получившаяся смесь ждала открытия впускных клапанов, чтобы попасть в цилиндр. Во втором случае время срабатывания каждого инжектора рассчитывается индивидуально, чтобы бензин подавался за строго определенное время перед открытием клапана. Эффективность и точность такого впрыска несколько выше, но он и стоит дороже. Поэтому иногда встречаются и более дешевые комбинированные схемы (форсунки в этом случае срабатывают попарно).

Непосредственный (или прямой) впрыск: в этом случае форсунки подают топливо прямо в цилиндры двигателя, как у дизельного двигателя (рис. 9).

Впервые такую схему использовали еще на авиационных моторах времен Второй мировой и некоторых послевоенных автомобилях. Но тогда прямой впрыск не снискал популярности, поскольку требовал дорогих топливных насосов высокого давления и оригинальной головки блока цилиндров. В конечном счете, инженеры так и не смогли добиться от такой системы приемлемой надежности и точности работы.

Рис.9. Индивидуальные форсунки во впускном патрубке каждого цилиндра

(Непосредственный (или прямой) впрыск топлива)

(СЛАЙД № 19)

   Интерес к непосредственному впрыску вернулся в 90-е годы прошлого века с ужесточением экологических норм. А все дело в том, что такая система питания позволяет мотору работать на обедненных смесях (с большим количеством воздуха). Раз требуется меньше топлива, значит лучше экономичность – вот и весь секрет. Кроме того, подача бензина в цилиндры позволяет поднять степень сжатия мотора, тем самым увеличив его эффективность и мощность.

Пожалуй, прямой впрыск можно было бы назвать вершиной эволюции систем питания, если бы не некоторые его особенности. Такие моторы требовательны к качеству топлива, отличаются жесткой и шумной работой (это заставляет инженеров дополнительно усиливать шумоизоляцию салона), а также при работе на бедных смесях выделяют большое количество оксидов азота, с которыми приходится бороться, усложняя конструкцию двигателя.

Выводы по вопросу.