Принцип работы инжекторного двигателя

Устройство инжектора

Основная задача системы питания инжекторного двигателя заключается в обеспечении подачи оптимального количества бензина в двигатель при разных режимах работы. Подача бензина в двигатель осуществляется с помощью форсунок, которые установлены во впускном трубопроводе.

Устройство системы питания инжектора:

1. Электробензонасос – устанавливается в модуле, который располагается в топливном баке. Модуль также включает в себя такие дополнительные элементы, как топливный фильтр, датчик уровня бензина и завихритель.

Электробензонасос предназначен для нагнетания бензина из топливного бака в подающий топливопровод. Управление электробензонасосом осуществляется с помощью контроллера через реле.

2. Топливный фильтр – предназначен для очистки топлива от грязи и примесей, которые могут привести к неравномерной работе двигателя, неустойчивой работе инжектора, загрязнению форсунок. В инжекторных системах к качеству топлива предъявляются высокие требования.

3. Топливопроводы – служат для подачи топлива от бензонасоса к рампе и обратно от рампы в топливный бак. Соответственно существует прямой и обратный топливопроводы.

4. Рампа форсунок с топливными форсунками – конструкция рампы обеспечивает равномерное распределение топлива по форсункам. На топливной рампе располагаются форсунки, регулятор давления топлива и штуцер контроля давления в топливной системе инжектора.

5. Регулятор давления топлива – предназначен для поддержания оптимального перепада давления, который способствует тому, что количество впрыскивания топлива зависит только от длительности впрыска. Излишки топлива регулятор подает обратно в бак.


Как работает система питания инжекторного двигателя?

Для стабильной работы двигателя необходимо обеспечить сбалансированное поступление топливовоздушной смеси в камеру сгорания. Приготовление топливовоздушной смеси происходит в впускном трубопроводе, благодаря смешиванию бензина с воздухом. Контроллер с помощью управляющего импульса открывает клапан форсунки и путем изменения длительности импульса регулирует состав топливовоздушной смеси. Регулятор давления топлива поддерживает перепад давления топлива постоянным, соответственно количество топлива, что подается пропорционально времени, при котором форсунки находятся в открытом состоянии. Контроллер поддерживает оптимальное соотношение топливовоздушной смеси путем изменения длительности импульсов. Если длительность импульса увеличивается – смесь обогащается, если уменьшается – смесь обедняется.

Общее устройство системы питания

Назначение и основные части системы питания

Система питания любого двигателя внутреннего сгорания служит для приготовления горючей смеси, за счет сгорания которой в цилиндрах двигателя осуществляется его работа. Горючая смесь состоит из топлива и воздуха, смешанных в определенной пропорции.

В систему питания бензинового двигателя входят топливный бак, топливный насос, топливный фильтр, топливопроводы, карбюратор/топливные форсунки, топливная рампа. Схематическое изображение системы питания бензинового двигателя приведено на рисунке 4.46.

Рисунок 4.46 Основные части топливной системы современного бензинового двигателя.

Рисунок 4.47a Схема карбюраторного бензинового двигателя.

Примечание
Максимально упрощенно работа системы питания двигателя в целом описана далее.

Топливо из бака посредством насоса подводится к карбюратору, где смешивается в определенной пропорции с воздухом, проходящим через воздухоочиститель (схематически изображено на рисунке 4.47 а). Если же на двигателе установлена система впрыска, то топливо, подводится к форсункам, которые впрыскивают его во впускной коллектор или непосредственно в цилиндр (подробнее устройства и работы системы впрыска мы будем касаться ниже). Полученная горючая смесь по впускному коллектору поступает в цилиндры двигателя, где и сгорает. Отработавшие газы из цилиндров отводятся через выпускной коллектор и глушитель.

Топливо для питания бензиновых двигателей

Само собой разумеется, что для работы бензинового двигателя необходим бензин.

Внимание
Бензин является легким жидким топливом и представляет собой светлую жидкость, которая испаряется на воздухе и легко воспламеняется.

Основными свойствами бензина являются испаряемость, теплотворность и антидетонационная стойкость. Для простого обывателя определяющей характеристикой является антидетонационная стойкость.

Антидетонационная стойкость определяет возможную величину степени сжатия двигателя.

Примечание
Детонация – сгорание топлива с такой скоростью, что его можно смело называть взрывом (2000 м/сек и выше против 20-40 м/сек при нормальном сгорании), который протекает при чрезвычайно высоких температурах с резким повышением давления в цилиндре. Возникает при использовании топлива с несоответствующей степени сжатия двигателя антидетонационной стойкостью.

При детонационном сгорании смеси в двигателе слышны резкие металлические стуки и звон, объясняемые ударами звуковых волн высокого давления о стенки камер сгорания, цилиндров и днищ поршней и возникновением вибрации в деталях. При этом в результате неполного сгорания топлива, усиленной теплоотдачи и увеличения механических потерь мощность и экономичность двигателя резко снижаются.

Внимание
Длительная работа при детонационном сгорании может привести не только к повышенному износу деталей двигателя, но даже к их поломке или образованию крупных дефектов в виде трещин и изгиба деталей с последующим их разрушением.

Поэтому если во время движения со стороны двигателя начали доноситься постоянные звонкие металлические удары, лучше остановиться. В противном случае появится перспектива капитального ремонта двигателя или его замены.

Примечание
Детонация может быть устранена путем уменьшения нагрузки на двигатель (переход на более низкую передачу) и прикрытия дроссельной заслонки.

Показателем, характеризующим антидетонационные свойства бензина, является его октановое число. Чем больше октановое число бензина, тем меньше он детонирует и тем большая степень сжатия может быть принята для двигателя.

Продаваемые на топливном рынке бензины имеют свое обозначение. Например, «А-95», где «А» говорит нам о том, что бензин этот «автомобильный», а число после буквы обозначает октановое число.

Системы питания автомобиля следует классифицировать по представленным признакам:

•  способу подачи топлива , может быть как непрерывный, так  и прерывистый;• типу дозирующих узлов — (плунжерные насосы,форсунки, распределители,  регуляторы давления;• по способу регулировки горючей смеси, и ее количества — пневматическое, механическое, электронное;• по параметрам смесеобразования — разряжению во впускной системе, углу поворота дроссельной заслонки, расходу воздуха.

Впрыск топлива обеспечивает более точное распределение по цилиндрам из за отсутствия сопротивления потоку воздуха на впуске. Более высокий коэффициент наполнения цилиндров обеспечивает получение более высокой мощности двигателя. При впрыске возможно большее перекрытие клапанов. Лучшая продуваемость и равномерность смесеобразования по цилиндрам снижают температуру деталей, что в свою очередь позволяет уменьшить октановое число топлива на 2—3 единицы, т. е. поднять степень сжатия без опасности детонации.Система впрыска К-Jetronic, которую разработала фирма «BOSCH»  работает по принципу механической системы, где обеспечивается постоянный впрыск топлива и включает в себя топливный бак, пусковую электромагнитную форсунку. топливный электронасос, топливный фильтр, накопитель топлива, расходомер воздуха с напорным диском,  регулятор давления топлива, регулятор управляющего давления воздуха, дозатор распределительного топлива,форсунки. Количество смешиваемого воздуха и топливо строго в соотношении 1 к 14,7. Во время работы двигателя топливный электро насос закачивает бензин из бака и нагнетает  его с давлением 0,5 МПа) , а потом через накопитель и попадает в фильтр к дозатору распределителя. После этого топливо постепенно  подается  к форсункам, установленным перед впускными клапанами во впускном трубопроводе. Форсунки призваны непрерывно распылять топливо. Если при карбюраторном питании дроссельная заслонка регулирует количество подаваемой в цилиндры горючей смеси, то при системе впрыска дроссельная заслонка регулирует только подачу чистого воздуха. Для того чтобы установить требуемое соотношение между количеством поступающего воздуха и количеством впрыскиваемого бензина, используется расходомер воздуха с напорным диском и лоза-тор-распределитель топлива.При пуске холодного двигателя электронасос быстро повышает давление топлива. Если температура двигателя менее 35 °С, термореле включает пусковую форсунку с электромагнитным управлением, и она впрыскивает дополнительное количество топлива. Одновременно включается добавочный клапан воздуха. Этим обеспечивается надежный пуск холодного двигателя и устойчивая его работа на холостом ходу. Продолжительность работы пусковой форсунки определяет термореле. При температуре выше 35 °С она отключается.Во время работы  двигателя с частичными нагрузками горючая смесь начинает обогащаться или обедняться. Самое главное, чтобы пропорция воздуха и топлива обеспечивала хорошее смесеобразование в определенных значениях, что бы полностью соответствовала режимам работы двигателя. В случае большого давления , сопротивление на плунжере увеличивается , а смесь в свою очередь обедняется. В другом  случае сопротивление перемещению плунжера начинает  уменьшается и  смесь начинает обогащаться.Во время резкого открытия  дроссельной заслонки обогащение горючей смеси обеспечивается еще секундной реакцией напорного диска.

Система впрыска топлива «К-Jetronic»:

1 — топливный бак; 2— топливный фильтр; 3 — накопитель топлива; 4 — топливный насос; 5 — регулятор управляющего давления; 6 — термореле; 7 — пусковая электромагнитная форсунка; 8 — форсунка впрыска; 9 — клапан добавочного воздуха; 10 — дроссельная заслонка; 11 — регулировочный винт системы холостого хода; 12 — расходомер воздуха; 13 — дозатор-распрелитель; 14 — регулятор давления топлива; а — канал подвода топлива к рабочим форсункам; 6 — канал подвода топлива к дозатору-распределителю; в — канал подвода топлива к пусковой форсунке с электромагнитным управлением; г — канал слива топлива в бак; д — канал толчкового клапана; е — канат управляющего давления.

Главная дозирующая система и система холостого хода системы впрыска «К-Jetronic»: 1 — топливный бак; 2 — топливный фильтр; 3 — накопитель топлива; 4 — топливный насос; 5— регулятор управляющего давления топлива; б — форсунка (инжектор); 7— регулировочный винт системы холостого хода; 8 — дроссельная заслонка; 9 — напорный диск расходомера воздуха; 10 — дозатор-распределитель топлива; 11 — регулятор давления питания; а — канал подвода топлива к форсункам; б — канал управляющего давления; в — канал толчкового клапана; г — канал слива топлива в бак; д — канал подвода топлива к дозатору-распределителю.

Электронный блок управления

Для работы любого инжекторного мотора необходим блок управления микроконтроллерного типа.

К нему подключаются:

  1. Исполнительные механизмы при помощи электромагнитных реле.
  2. Датчики через согласующие устройства.

Питание осуществляется от бортовой сети.

Электронный блок состоит из:

  1. Постоянной памяти – она необходима для хранения информации, записи алгоритмов работы.
  2. Оперативной памяти – в нее записывается текущая информация, все данные при выключении зажигания стираются из нее.
  3. Микроконтроллера – он позволяет обрабатывать поступающие сигналы и регулировать работу всех исполнительных механизмов.

В памяти устройства записан алгоритм работы, зависит он от поступающих сигналов с датчиков. Называется этот алгоритм «прошивкой» или «топливной картой».

Как оно работает?

Несмотря на то, к какому типу относится та или иная система зажигания, все они имеют несколько общих рабочих этапов, предусматривающих накопление нужного заряда, его высоковольтное преобразование, распределение, образование на свечах искр и возгорание топливной смеси. Любой из них требует слаженной и точной работы, а значит, стоит выбирать только проверенные устройства, доказавшие свою надежность. В этом плане, наилучшим вариантом принято считать электронную систему зажигания, где всем рабочим процессом (подачей искры и ее распределением по свечам) управляет электроника.

Электронная система зажигания – это не отдельный, самостоятельный компонент, а составляющая часть системы управления мотором, которая основывается на работе датчика положения коленвала, датчика, фиксирующего частоту его вращения и датчика массового расхода воздуха. Получив от них нужную информацию, ЭБУ принимает решение касательно момента подачи искры и распределения зажигания. Естественно, в блоке управления уже прописаны определенные команды, выполняющиеся после получения и анализа данных с упомянутых датчиков.

В такой системе воспламенения топливной смеси полностью исключены механические движущиеся части, а благодаря специальным датчикам и особому блоку управления, образование и подача искры проходят намного быстрее и надежнее, нежели у аналогичных систем контактного и бесконтактного типа. Этот факт позволяет улучшить работу мотора, увеличив его мощность и снизив потребление топлива. Более того, нельзя не отметить высокую рабочую надежность устройств данного типа.

Бесконтактное зажигание отличается тем, что не зависит напрямую от размыкания контактов, а главную роль в процессе образования искры здесь выполняет транзисторный коммутатор и специальный датчик. Отсутствие прямой зависимости от качества и чистоты поверхности контактной группы гарантирует более эффективное искрообразование. Однако как и в контактном варианте системы зажигания, здесь также используется прерыватель-распределитель, отвечающий за своевременную передачу тока на свечу зажигания. Рабочий принцип бесконтактной системы предусматривает выполнение некоторых действий.

Когда коленвал двигателя приходит в движение, датчик-распределитель формирует соответствующие импульсы напряжения и направляет их на транзисторный коммутатор, задача которого – создавать импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания. В момент прерывания во вторичной обмотке катушки проходит индуцирование тока высокого напряжения. Он подается на центральный контакт распределителя, а оттуда, посредством проводов высокого напряжения, поступает на свечи зажигания. Последние и осуществляют воспламенение топливовоздушной смеси.

В случае увеличения оборотов коленвала, за регулировку угла опережения зажигания отвечает центробежный регулятор, а при изменении нагрузки на силовой агрегат эта задача возлагается на вакуумный регулятор опережения зажигания.

Принцип работы контактного зажигания несколько отличается от вариантов, приведенных выше. Когда контакт прерывателя пребывает в замкнутом состоянии, ток низкого напряжения проходит по первичной обмотке катушки. В процессе их размыкания, во второй катушке происходит индуцирование тока высокого напряжения, и, посредством высоковольтных проводов, он передается на крышку распределителя, после чего расходится по свечам зажигания с определенным углом опережения зажигания.

Как только обороты коленвала увеличиваются, возрастают и обороты вала прерывателя-распределителя, вследствие чего грузики центробежного регулятора начинают расходиться, перемещая подвижную пластину вместе с кулачками прерывателя. Это приводит к тому, что размыкание контактов происходит несколько раньше, из-за чего увеличивается угол опережения зажигания. С уменьшением оборотов коленвала угол опережения зажигания тоже уменьшается.

Более модернизированным типом контактной системы является ее контактно-транзисторный вариант. Он отличается наличием транзисторного коммутатора в цепи первичной обмотки катушки, управление которым выполняется посредством контактов прерывателя. За счет его использования удалось добиться снижения силы тока в цепи первичной обмотки, что положительно сказалось на длительности эксплуатации контактов прерывателя.

22.08.2019

19.10.2020

05.04.2019

29.01.2020

20.03.2020

28.02.2020

20.10.2017

08.08.2018

27.08.2020

06.04.2020

17.10.2019

28.01.2016

13.06.2019

14.05.2019

20.06.2018

18.01.2018

13.03.2018

11.07.2019

Карьера

Устранение неисправностей системы питания дизельного двигателя

Если двигатель не запускается, то первым делом стоит проверить наличие топлива. При низких температурах оно может загустеть, поэтому для запуска двигателя в морозы поможет специальный подогрев дизельного топлива.

Следующей причиной может быть наличие избыточного количества воздуха в системе питания. Такие ситуации возникают вследствие негерметичности системы. Для устранения лишнего воздуха необходимо прокачать систему и устранить ее негерметичность.

Трубопроводы, заборник в баке и топливные фильтры могут быть засорены. Вода в них может замерзнуть. Необходимо отогреть их и тщательно прочистить ветошью, смоченной в горячей воде.

Если двигатель не развивает заявленную мощность и сильно дымит — то необходимо проверить воздушный фильтр на предмет засорения, проверить содержание лишнего воздуха в топливной системе, регулировку угла подачи топлива, регулировку и засоренность форсунок, неисправность насосов высокого и низкого давления.

Неисправность устраняется очисткой фильтров, прокачкой и удалением лишнего воздуха, регулировкой муфты опережения впрыска у форсунки, заменой или ремонтом насосов высокого и низкого давления, если прогрев не помогает.

Неравномерная работа двигателя возникает вследствие потери работоспособности форсунками, неисправности ТНВД или регулятора. Неисправные форсунки подлежат немедленной замене, а насос стоит отправить на ремонт.

Постукивания в двигателе возникают из-за слишком ранней подачи топлива или, наоборот, повышенной подачи. Такое возникает из-за выхода из зацепление фиксатора рейки. Для устранения необходимо отрегулировать угол начала подачи топлива или заменить рейку ТНВД.

Теперь по порядку о процессе устранения неисправностей. Отстой из топливных фильтров сливается при условии, что двигатель теплый. Сливные пробки откручиваются, и отстой сливается до тех пор, пока не начинает течь чистое топливо. Затем пробки туго завертываются, а топливная система прокачивается ручным насосом. После этого запускается двигатель. Через 3-4 минуты все воздушные пробки будут устранены. Отстой из топливных баков сливается с помощью специальных кранов аналогично.

Для промывки фильтра грубой и тонкой очистки дизельного топлива сливается топливо, снимаются колпаки и промываются чистым дизельным топливом. Затем происходит замена старых фильтрующих элементов. После сборки необходимо удостовериться в отсутствии подсоса воздуха при работающем двигателе. В противном случае болты крепления стаканов к корпусам подтягиваются вручную.

Воздушный фильтр снимается с автомобиля и извлекается фильтрующий элемент. Корпус и инерционная заслонка промываются в дизельном топливе или горячей воде, а детали продуваются сжатым воздухом, очищается сетка воздухозаборника. Поврежденные детали заменяются.

Проверяется герметичность выпускного тракта. Очистка фильтрующего элемента производится с помощью продувки сухим сжатым воздухом или промывки. Фильрующий элемент подлежит замене, если на нем имеются сквозные повреждения.

Средний срок службы фильтрующего элемента составляет около 30000 км. Его промывка должна осуществляться не более трех раз, а продувка — не более шести раз.

Смазка муфты опережения впрыскивания топлива осуществляется через одно из отверстий до проливания масла из другого отверстия. В нее заправляется 0,3 литра моторного масла.

Чтобы проверить угол опережения впрыска топлива необходимо повернуть коленчатый вал в положение, когда метка на ведущей полумуфте окажется вверху, а фиксатор войдет в отверстие на маховике. Если метки на муфте и насосе совмещены — то угол опережения впрыска корректен.

Чтобы установить угол опережения впрыска, необходимо отвернуть 3 болта ведомой полумуфты и поворотом коленчатого вала и муфты опережения добиваются совмещения меток.

Проверка форсунок на давление впрыскивания производится на специальном стенде. Величина не должна отклоняться от значения 18+0,5 мПа или 17 мПа для форсунки, отработавшей определенный срок. Форсунка должна впрыскивать туманообразное дизельное топливо, а впрыскиваемая струя должна иметь форму конуса. Если эти параметры не соблюдены — то требуется ремонт дизельных форсунок. Проверка и регулировка ТНВД тажке осуществляется специалистами по топливной аппаратуре.

Заключение

Мы рассмотрели основные узлы и агрегаты системы питания дизельного топлива и основные ее неисправности. Своевременное прохождение технического обслуживание поможет выявить и устранить эти неисправности и, как следствие, увеличить срок службы дизельного двигателя вашего автомобиля. Удачи и легких дорог!

Разновидности систем зажигания

Существующие СЗ обычно разделяют на две группы:

  • контактные;
  • бесконтактные.

Они выполняют практически одинаковую работу: создание и транспортировка электроэнергии. Однако имеют отличия в методах управления током и доставки его к свечам зажигания, формирующим разряд. По способу накопления энергии СЗ подразделяются на:

  • транзисторные или индукторные, хранящие электричество в магнитном поле катушки зажигания, а в роли прерывателя использующие транзисторы;
  • менее распространённые тиристорные или конденсаторные, собирающие электроэнергию в конденсаторе, прерывателем у них служит тиристор.

Контактные системы зажигания

Их устройство относительно простое. Электроэнергия от АКБ передаётся на катушку, где образуется высоковольтный ток, перетекающий на механический распределитель. В цилиндры импульс поступает в соответствии с графиком их работы. Наконец, разряд добирается до нужной свечи зажигания.

Контактные СЗ могут быть разделены на две разновидности по способу добычи искры: батарейные и транзисторные. Первый вариант подразумевает, что в картере распределителя установлен механический прерыватель, разрывающий цепь для получения искры и замыкающий её для накопления энергии катушкой. В устройствах же второго типа вместо такого прерывателя установлен транзистор.

Системы с механическим прерывателем снабжаются дополнительным конденсатором, сглаживающим скачки напряжения, вероятные при замыкании или размыкании цепи. При этом меньше обгорают контакты прерывателя, за счёт чего СЗ служит дольше.

Зато устройства, использующие в качестве коммутатора один или несколько транзисторов по числу катушек, вообще не нуждаются в дополнительных конденсаторах. А всё потому, что в данном случае включение и выключение первичной обмотки индукционного элемента сопровождается низким напряжением.

Бесконтактные системы зажигания

У агрегатов такого типа вместо механического прерывателя устанавливаются разного рода датчики: индуктивный, оптический или Холла, работающие по бесконтактному методу. Они управляют транзисторным коммутатором.

Большинство современных машин оснащаются системами зажигания, в которых высоковольтный импульс генерируется и распределяется разными электронными элементами. Точностью определения момента поджигания топлива отличается микропроцессорная СЗ.

В бесконтактных системах применяются следующие индуктивные элементы:

  1. Одноискровые катушки, подключаемые к каждой свече персонально. Одним из преимуществ таких систем является возможность отключения конкретного цилиндра в случае поломки какой-нибудь катушки. Коммутаторы могут индивидуально взаимодействовать с каждой катушкой или же быть скомбинированы в группу. В некоторых автомобилях этот комплекс входит в состав электронного блока управления. Кабели высокого напряжения в подобных СЗ присутствуют.
  2. «Катушки на свечах», также обозначаемые как COP (Coil on Plug). Установка катушки над свечой зажигания позволяет системе обходиться без высоковольтных проводов.
  3. Двухискровые катушки DIS (Double Ignition System), способные взаимодействовать сразу с двумя свечами зажигания. Эти детали могут быть размещены над свечами или прямо на них, но в обоих случаях потребуется высоковольтный кабель.

Бесконтактным СЗ для нормальной работы требуются дополнительные датчики, которые фиксировали бы различные показатели, влияющие на угол опережения зажигания, а также частоту и силу импульса. Эти данные поступают в электронный блок управления, контролирующий работу системы согласно настройкам, установленным производителем.

СЗ электронного типа применимы как на инжекторных, так и на карбюраторных силовых установках, что является одним из их преимуществ перед контактными аналогами. Другой плюс – это более длительный период эксплуатации большинства деталей, входящих в электронную цепь системы.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий