Система непосредственного впрыска: устройство и принцип работы

Для более эффективной подачи топлива была разработана усовершенствованная система непосредственного впрыска, применяемая на большинстве современных бензиновых ДВС. Непосредственный впрыск предполагает прямую подачу топливной смеси в цилиндры, минуя топливный коллектор. На сегодняшний день это одна из наиболее прогрессивных систем подачи топлива.

Система была разработана французским инженером Л. Левассором, а первый ее прототип был установлен в авиационный двигатель V8. Первая автомобильная система непосредственной (прямой) подачи топлива была сконструирована в 1952 году компанией Bosch и применялась на достаточно известных тогда марках автомобилей Gutbrod и Goliath.

В 1996 году была представлена система непосредственной подачи топлива GDI, которая устанавливалась на 4-х цилиндровые двигатели в автомобилях компании Mitsubishi. В 1998 году концерн Toyota представил свою разработку – систему D4.

Год спустя появилась еще одна система под названием IDE от концерна Renault. Система FSI компании Volkswagen была выпущена на рынок в начале 2000 года.

В настоящее время подобные топливные системы производят всемирно известные автомобильные конгломераты, такие как Volkswagen, Audi, Infiniti, BMW, General Motors, Mercedes-Benz, Ford.

Использование системы подобного типа дает возможность на 15-18% снизить топливные расходы, а также уменьшить уровень токсичности отработанных газов.

Как устроена система непосредственного впрыска

Конструкция системы непосредственной подачи топлива состоит из топливного насоса (ТНВД), рампы, механизма для регулировки давления топливной смеси, набора датчиков (датчики высокого давления, датчики входа), предохранительного клапана, форсунок, блока управления.

Топливный насос (ТНВД)

Насос высокого давления предназначен для реализации основной функции - подачи топлива через рампу к форсункам под высоким рабочим давлением в диапазоне от 3 до 11 МПа для обеспечения бесперебойной работы ДВС. Конструкция насоса может включать в себя один или несколько плунжеров, приводимых в действие при помощи распредвала. Подробнее о ТНВД читайте здесь…

Рампа используется для равномерного распределения топлива, поступившего к форсункам и предотвращения изменения его рабочего давления в самом топливном контуре.

Клапан устанавливается на топливную рампу и предназначен для обеспечения защиты топливной системы от чрезмерно высокого давления на предельных значениях, которое образуется вследствие значительного расширения топливной смеси.

Регулятор предназначен для точного дозирования топлива при помощи насоса с учетом рабочих возможностей топливных форсунок. Регулятор устанавливается внутри насоса.

Датчик ВД (высокого давления)

Данный тип датчика используется для измерения рабочего давления ТС в рампе. На основании полученных сигналов от датчика происходит изменение давления в рампе.

Основная функция форсунки – обеспечить впрыск подаваемого топлива в камеру сгорания с дальнейшим образованием ТВС.

Традиционно механизм управления системой непосредственной подачи топлива состоит из блока управления, входных датчиков и механизмов исполнения.

Как и другие топливные системы, данная система оснащается дополнительными датчиками – датчиком температурного режима воздуха, температуры двигателя, температуры жидкости-хладагента, расхода воздуха, положения распредвала и т.д.

Как работает система непосредственного впрыска

Система непосредственного впрыска может обеспечивать три способа образования ТВС – гомогенный (однородный), послойный и стехиометрический гомогенный (легковоспламеняемый).

Такие возможности в смесеобразовании позволяют с максимальной эффективностью использовать топливо, за счет чего обеспечивается экономичность и экологичность двигателя при одновременном повышении динамических характеристик силового агрегата.

Гомогенный способ образования смеси

Топливная смесь, полученная гомогенным способом, является менее эффективной и бедной. Зачастую она может использоваться только на промежуточном этапе работы двигателя. Образование гомогенной смеси происходит при открытой заслонке дроссельного типа и закрытых заслонках впуска.

Это приводит к интенсивному передвижению воздуха в топливных цилиндрах. На такте впуска происходит подача топлива, при этом коэффициент избыточного воздуха составляет 1,5. В некоторых случаях допускается добавление отработанных газов в полученную смесь (не более 22-25% от общего объема смеси).

Послойный способ образования смеси

Подобный способ смесеобразования применяется в тех случаях, когда ДВС работает на малых или средних оборотах с небольшой рабочей нагрузкой. Образование смеси при послойном способе осуществляется при открытой заслонке дроссельного типа и закрытых заслонках впуска.

Воздушная масса поступается в камеру сгорания, образуя воздушный волчок. Топливо подается на свечу зажигания на такте сжатия. Через некоторое время возле свечи происходит образование ТВС с коэффициентом избытка в диапазоне 1,5 – 3.

В процессе воспламенения происходит выделение очищенного воздуха, который используется в качестве изолятора тепловой энергии.

Стехиометрический способ образования смеси

Данный способ используется на повышенных оборотах и высоких нагрузках ДВС. Образование смеси происходит при открытых заслонках впуска и открытой дроссельной заслонке, при воздействии на педаль газа.

Подача топлива осуществляется на такте впуска, в результате чего получается однообразная топливная смесь. При этом коэффициент избытка не превышает единицы. Это приводит к ускоренному воспламенению ТВС и ее быстрому сгоранию.

Источники: http://www.auto-infosite.ru/articles_sistema_neposredstvennogo_vpryska.html

Белорусский автосервис

В наше время на автомобили устанавливают современные системы впрыска топлива. Система впрыска исходя из своего названия предназначена для впрыска топлива. Ее устанавливают на дизельные и бензиновые двигатели.

Система впрыска бензиновых двигателей. Работа бензинового двигателя начинается с вырабатывания искры которая воспламеняет однообразную топливо-воздушную смесь образующуюся в двигателе. Как и в бензиновых двигателях в дизельных топливо впрыскивается под давлением, это способствует воспламенению смеси. Все это дает возможность определить величину топлива которое впрыскивается увеличивая мощность двигателя. Данная система имеет систему подачи топлива, которая является основой для движения автомобиля. Система работает с помощью инжектора форсунка.

Топливно-воздушная система объединяя в себя такие впрыски:

Центральный и распределенный способ впрыска является предварительным потому, что впрыск происходит непосредственно во впускном коллекторе не доходя до камеры.

Монопрыск это известный центральный впрыск, работающий на основе одной форсунки, которая находится в коллекторе. Эту систему можно назвать карбюратором с форсункой. Такая система уже давно не производится, но все еще встречается на легковых автомобилях. Моновпрыск знаменит преимуществами такими как простота и надежность, а также недостатками – повышенным расходом топлива и высоким загрязнением воздуха.

Многоточечная распределенная система впрыска подает топливо на каждый цилиндр отдельной форсункой. Смесь топлива и воздуха образуется во впускном коллекторе. Она часто используется в бензиновых двигателях. Главное отличие — это экономия топлива, умеренный выброс вредных веществ в воздух и невысокие требования к качеству топлива.

Непосредственный впрыск очень перспективный среди автомобильной промышленности. В отличие от предыдущей версии топливо подается непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра. Теперь двигатель работает оптимально на топливно-воздушной смеси у всех режимах, повышая степень сжатия. Такой способ позволяет сэкономить топливо и увеличить мощность двигателя и снизить вредные выбросы. Но всегда есть минусы такие как сложная конструкция и высокая потребность высокого качества топлива.

На сегодняшний день впрыск в бензиновые двигатели осуществляется под механическим или электронным управлением. Электронное управление отличается сокращенным выбросом вредных веществ в окружающую среду и тем самим является совершенным для двигателя.

Как и ток, впрыск топлива осуществляется постоянно или импульсно. Для экономии топлива лучшим будет импульсный впрыск, его используют во всех системах.

Система впрыска и система зажигания объединяясь образуют согласованную роботу тем самим обеспечивая качественное управление двигателем.

Двигатели на дизельном топливе работают с впрыском как в предварительной камере так и напрямую в камере сгорания.

Предварительный впрыск отличается низким уровнем шума и плавностью роботы. Но в наше время в основном используют непосредственный впрыск потому, что он экономить топливо.

ТНВД (топливный насос с высоким давлением) является основным конструктивным элементом системы подачи топлива для дизельного двигателя.

Автопроизводители устанавливают на дизельные двигатели различные системы впрыска:

• ТНВД с рядным впрыском;

• ТНВД с распределителем;

• Впрыск Common Rail.

Система впрыска с насос-форсунками включает высокое давление и топливо объединяя в одно устройство – насос-форсунок. Впрыск работает постоянно и качественно, но это оказывается на жизни привода. Он интенсивно изнашивается. Система с насос-форсункой привлекает автопроизводителей устанавливать Common Rail.

Система работает на основе подачи топлива от аккумулятора (общей рампы) к форсункам. По-другому систему можно назвать аккумуляторной системой впрыска. Производители позаботились о том чтобы снизить шум и улучшить работу системы за счет снижение загрязнения воздуха. Для этого был создан многократный предварительный, основной и дополнительный впрыск топлива.

Существует два способа управления подачи топлива – электронное и механическое управление. Как и в других системах контроль давления, объема и момента подачи достигается с помощью механического управления. Электронное управление лучше подходит для дизельных двигателей.

Изучая техническую информацию об автомобилях Хонда, не забудьте зайти на сайт autosteam.ru

• Силовой агрегат
• Ремонт турбины
• Диагностика двигателя (авто)
• Ремонт дизельного двигателя
  • Ремонт системы Common Rail
  • Удаление сажевого фильтра
  • Проверка форсунок на стенде
• Ремонт бензинового двигателя
  • Удаление катализатора
  • Замена двигателя
• Автоэлектрика
• Компьютерная диагностика
• Корректировка пробега авто
• Ремонт электрики автомобиля
  • Ремонт датчиков ABS, ESP, EBD
  • Ремонт блока управления
  • Ремонт бортового компьютера
  • Установка и ремонт Вебасто
• Ремонт генератора
• Ремонт стартера
• Техническое обслуживание
• Ремонт АКПП
• Ремонт подвески (ходовой)
  • Ремонт пневмоподвески
• Замена ремня ГРМ
• Замена масла и фильтров
• Замена дисков и тормозных колодок
• Ремонт и заправка кондиционера
• Помощь автолюбителю
• Фотоотчеты по ремонту
• Полезная информация
• Обзоры и неисправности авто
• Автомобильные новости
• Самое интересное и смешное!
• Общение с ГАИ - полезное видео
• Руководства и инструкции
• Автостроительство

Техническое обслуживание и слесарный ремонт в Липецке

Источники: http://autosteam.ru/helpful-info/340-sistemy-vpryska-opisanie-kharakteristiki

Система непосредственного впрыска топлива применяется на бензиновых двигателях последних поколений с целью повышения их экономичности и увеличения мощности. Она предполагает впрыск бензина напрямую в камеры сгорания цилиндров, где и происходит его смешение с воздухом и образование топливовоздушной смеси. Первыми двигателями, которые были оснащены такой системой впрыска, стали моторы GDI (Mitsubishi). Аббревиатура GDI — расшифровывается как «Gasoline Direct Injection», что дословно переводится как «непосредственный впрыск бензина».

В наши дни системы, аналогичные Gasoline Direct Injection, используют и другие производители автомобилей, обозначая данную технологию TFSI (Audi), FSI или TSI (Volkswagen), JIS (Toyota), CGI (Mercedes), HPI (BMW). Принципиальными отличиями этих систем являются рабочее давление, конструкция и расположение топливных форсунок.

Конструктивные особенности двигателей GDI

Классическая система непосредственного впрыска топлива конструктивно состоит из следующих элементов:

• Топливный насос высокого давления (ТНВД). Для корректной работы системы (создания тонкого распыливания) бензин в камеру сгорания должен подаваться под высоким давлением (аналогично дизельным моторам) в пределах 5…12 МПа.
• Электрический топливный насос низкого давления. Подает топливо из бензобака к ТНВД под давлением 0,3…0,5 МПа.
• Датчик низкого давления. Фиксирует уровень давления, созданного электрическим насосом.
• Форсунки высокого давления. Осуществляют впрыск топлива в цилиндр. Оснащены вихревыми распылителями, позволяющими создавать требуемую форму топливного факела.
• Поршень. Имеет особую форму с выемкой, которая предназначена для перенаправления горючей смеси к свече зажигания двигателя.
• Впускные каналы. Имеют вертикальную конструкцию, благодаря чему возникает обратный вихрь (закручен в противоположную сторону по сравнению с другими типами двигателей), выполняющий функцию направления смеси к свече зажигания и обеспечивающий лучшее наполнение камеры сгорания воздухом.
• Датчик высокого давления. Располагается в топливной рампе и предназначен для передачи информации в электронный блок управления, который изменяет уровень давления в зависимости от актуальных режимов работы двигателя.

Режимы работы системы прямого впрыска

Как правило, двигатели с непосредственным впрыском имеют три основных режима работы:

• Схема работы непосредственного впрыска топлива

Впрыск в цилиндр на такте сжатия (послойное смесеобразование). Принцип работы в этом режиме заключается в образовании сверхбедной смеси, что позволяет максимально экономить топливо. В начале в камеру цилиндра подается воздух, который закручивается и сжимается. Далее под высоким давлением осуществляется впрыскивание топлива и перенаправление полученной смеси к свече зажигания. Факел получается компактным, поскольку формируется на этапе максимального сжатия. При этом топливо как бы окутано прослойкой воздуха, что уменьшает тепловые потери и предотвращает предварительный износ цилиндров. Режим используется при работе мотора на малых оборотах.

Главным требованием для корректной работы двигателя с прямым впрыском топлива является использование качественного бензина. Оптимальная марка топлива, как правило, указывается в инструкции к автомобилю. Поршень двигателя GDI

Обычно рекомендуется заливать бензин с октановым числом не менее 95. Однако важно учитывать, что этот уровень не должен быть обеспечен за счет различных присадок. Исключение составляют присадки, рекомендованные производителем двигателя и автомобиля.

Низкое качество топлива, особенно при высоком проценте содержания серы, бензола и углеводородов в отечественном бензине способствует преждевременному износу форсунок, что может вывести двигатель GDI из строя.

Не менее требователен бензиновый мотор с непосредственным впрыском к тому, какое масло применяется в системе. Здесь лучше всего следовать инструкциям производителя.

Главной особенностью двигателя gdi является подача топлива напрямую в цилиндр, что сокращает время цикла и существенно повышает мощность автомобиля (до 15%). Помимо этого уменьшается расход топлива (до 25%) и повышается экологичность выхлопа. Это обеспечивает более эффективную эксплуатацию автомобиля в городских условиях.

Для автомобилей, на которых установлен GDI двигатель, проблемы эксплуатации связаны прежде всего со следующим перечнем недостатков:

• Необходимость нейтрализации отработавших газов при работе мотора на малых оборотах. При образовании обедненной топливно-воздушной смеси в выхлопных газах образуется много вредных компонентов, для устранения которых требуется установка системы рециркуляции отработавших газов.
• Повышенные требования к топливу и маслу. Наилучшим бензином для GDI считается топливо с октановым числом 101, который практически недоступен на отечественном рынке.
• Высокая стоимость производства двигателей и ремонта. Весомую долю проблем доставляют форсунки, подающие бензин в цилиндры. Они должны выдерживать высокое давление. Если они забиваются по причине некачественного топлива, их невозможно разобрать и почистить — форсунки подлежат только замене. Их стоимость в несколько раз выше, чем у обычных.
• Повышенное внимание к системе фильтрации. Чистка и замена воздушного фильтра в такой системе должна производиться чаще, поскольку качество поступающего воздуха напрямую связано с состоянием форсунок.

Отечественные автомобилисты весьма скептически относятся к системе непосредственного впрыска, что обусловлено высокой стоимостью обслуживания автомобиля. С другой стороны, такие двигатели считаются передовой технологией, которая развивается и активно внедряется в автомобилестроение по всему миру.

Источники: http://techautoport.ru/dvigatel/toplivnaya-sistema/sistema-neposredstvennogo-vpryska-gdi.html