Топливная система

Системы впрыска топлива в автомобилях

Любой двигатель внутреннего сгорания, от крошечных скутеров до колоссальных судовых агрегатов, не может работать без кислорода и топлива. Трубы и клапаны направляют эти два компонента в цилиндр, где поршень сжимает смесь, подлежащую зажиганию. Взрывное усилие толкает поршень вниз, заставляя коленчатый вал вращаться, давая механической силе перемещать транспортные средства.

Система воздухозаборника напрямую воздействует на работу двигателя – выполняет забор воздуха и перенаправляет его на отдельные цилиндры.

Впускная трубка холодного воздуха располагается там, где она может вытягивать воздух из заслонки двигателя, например, в крыле, решетке или колпаке капота. Трубка принимает холодный воздух через систему впуска - это единственное отверстие, через которую он может проникать. Наружный воздух, как правило, низкой температуры и более плотный, поэтому он богаче кислородом. Это улучшает сгорания, повышает мощность работы и эффективность движка.

Воздушный фильтр двигателя

После впускной трубки воздух проходит через воздушный фильтр, обычно расположенный в "воздушной коробке". Чистый воздух состоит из смеси газов: 78% азота, 21% кислорода и следовых количеств других газов.

В зависимости от местоположения и сезона, воздух может содержать многочисленные загрязняющие вещества: сажу, пыльцу, пыль, грязь, листья и насекомых. Некоторые из этих загрязнителей могут быть абразивными, вызывая чрезмерный износ деталей двигателя, в то время как другие могут засорять систему.

Воздушный фильтр улавливает более мелкие частицы: пыль, грязь и пыльцу. Типичная модель захватывает 80%-90% частиц до 5 мкм (мкм - это размер эритроцита). Премиальные воздушные фильтры захватывают 90%-95% частиц до 1 мкм.

Массовый расходомер воздуха

Модуль управления двигателем уведомляет, сколько в систему впуска поступает воздуха. В большинстве транспортных средств используется массовый расходомер воздуха (MAF), другие используют датчик абсолютного давления коллектора (MAP). Последний обычно располагается на впускном коллекторе. Некоторые двигатели, например, с турбонадувом, могут использовать оба инструмента.

В оборудованных MAFом транспортных средствах воздух проходит через экран и лопасти. Небольшая его часть проходит через сенсоры МАФ, которые используются для измерения горячей проволоки или горячей пленки.

ЭБУ коррелирует результирующий ток с воздушной массой, критический расчет в системах впрыска топлива. Большинство систем забора воздуха включают датчик температуры впускного воздуха (ТВВ) где-то рядом с MAF, иногда часть того же блока.

Воздухозаборная трубка

После измерения воздух продолжает проходить через воздухозаборную трубку к дроссельным заслонкам. На пути могут быть резонаторные камеры, предназначенные для поглощения и сжатия колебаний в воздушном потоке, сглаживания потока воздуха на пути к корпусу дроссельной заслонки.

Следует отметить - после MAF в системе воздухозаборника не может быть утечек. Если утечка все же произошла, это может искажать соотношения воздух-топливо, что чревато рядом неисправностей:

• в электронном блоке управления;
• в настройке диагностических кодов (НДК);
• в контрольной лампы двигателя (КЛД).
• В худшем случае мотор попросту не запуститься или будет работать некорректно.

Турбокомпрессор и интеркулер

В автомобилях, оборудованных турбокомпрессором, воздух проходит через впускное отверстие турбонагнетателя. Выхлопные газы разворачивают турбину, вращая колесо компрессора. Входящий воздух сжимается, увеличивая свою плотность и количество кислорода. В результате сжигается больше топлива для увеличения мощности в небольших двигателях.

Сжатый воздух с высокой температурой проходит через интеркулер для того, чтобы снизить температуру. В результате уменьшается вероятность перегрева двигателя и его деформации.

Корпус дроссельной заслонки

Он может соединяться электронным способом или с помощью кабеля, используя педаль акселератора и системный круиз-контроль. Когда срабатывает акселератор, открывается дроссельная заслонка, чтобы впустить больше воздуха в двигатель. Это приводит к увеличению мощности и скорости работы самого движка.

При включении круиз-контроля отдельный кабель или электрический сигнал используется для управления корпусом дроссельной заслонки, поддерживая требуемую скорость транспортного средства.

Управление холостым воздухом

На холостом ходу небольшое количество воздуха по-прежнему должно поступать в двигатель, чтобы поддерживать его работу. В некоторых современных транспортных средствах, которые оснащены электронным управлением дроссельной заслонкой (ETC), холостой ход контролируются с помощью минутных настроек дроссельной заслонки.

В большинстве других случаев отдельный клапан управления холостым воздухом контролирует небольшое количество воздуха для поддержания скорости холостого хода двигателя. Клапан холостого хода (КХХ) может быть частью корпуса дроссельной заслонки или соединятся с входом через меньший впускной шланг.

Впускной коллектор

После прохождения воздуха через дроссельные заслонки он поступает во впускной коллектор с трубками. Они подают движущийся элемент на впускные клапаны на каждом цилиндре. Простые впускные коллекторы перемещают воздух по кратчайшему маршруту. Более сложные конструкции могут направлять его по сложному маршруту или даже по нескольким путям.

Впускные клапаны

Перед поступлением в цилиндр, впускаемый воздух контролируется специальными клапанами. На такте впуска, обычно от 10° до 20° BTDC (до верхней мертвой точки), открывается впускной клапан, позволяющий цилиндру вытягивать воздух, когда поршень опускается. Через несколько градусов ABDC (после нижней мертвой точки) впускной клапан закрывается, позволяя поршню сжимать воздух.

Система воздухозаборника немного сложнее, чем простая трубка, идущая к корпусу дроссельной заслонки. Снаружи транспортного средства к впускным клапанам впускной воздух идет по извилистому маршруту, и тем самым проходит очистку перед попаданием в цилиндры. Знание функции каждой части системы воздухозаборника также может облегчить диагностику и ремонт.

Как работает система впрыска топлива

Чтобы движок работал плавно и эффективно, он должен быть снабжен нужным количеством топливно-воздушной смеси, соответствуя широкому спектру требований.

В соответствии с топливной смесью двигатели делятся на:

• карбюраторные;
• инжекторные с непосредственным впрыском.

В карбюраторных двигателях используется специальный аппарат, в котором аэродинамические механизмы смешивают топливо и воздух.

В инжекторных двигателях под высоким давлением топливо впрыскивается через специальные форсунки. Количество топлива контролируется электронным блоком управления.

Система прямого впрыска

Прямой впрыск – это самая современная система подачи топлива в бензиновые двигатели. В этом случае топливо поступает напрямую в камеру сгорания. В результате экономится расход топлива до 15%, что снижает токсичность выхлопных газов.

Система прямого впрыска испытывалась в двигателях с плавающей нагрузкой топлива (FSI).

Преимущества бензинового двигателя с непосредственным впрыском топлива:

• Топливо может поступать в камеру сгорания в нужно время с помощью управления электромагнитным клапаном.
• Шарнирный распределительный вал на 40о выдает хорошую тягу на низких и средних оборотах движка.
• Рециркуляция отработанных газов снижает выбросы вредных веществ в атмосферу.
• Экономия до 15% топлива по сравнению с обычным бензиновым двигателем.

Комплектация системы прямого впрыска:

• топливный насос и топливные рампы;
• регулятор давления топлива;
• предохранительный клапан;
• манометр высокого давления;
• ЭБУ;
• датчик всасывания.

Насос высокого давления обеспечивает необходимые мощности для достижения сопел. Он работает в зависимости от типа двигателя. Конструкция насоса состоит из одного или нескольких поршней. Насос начинает работать, вращая впускное отверстие на вал распределителя.

Регулятор давления топлива устанавливается на топливном насосе и контролирует работу насоса, который подает необходимое количество горючего в сопла.

Ракетка топлива распределяет горючее с помощью сопел и предотвращает его пульсирование в рабочей цепи.

Предохранительный клапан устанавливается на рампе топлива, и защищает систему впрыска от избыточного давления, когда топливная масса расширяется из-за температуры.

Датчик высокого давления измеряет давление горючего в рампе. Принимая сигналы, БУ может изменять давление топлива на рампу.

Инжектор распыляет топливо, позволяя получать подходящие пропорции для рабочей смеси топлива и воздуха.

ЭБУ вместе с датчиками впуска контролирует весь процесс работы движка.

Двигатели TDI и HDI

25 лет назад немецкий автопроизводитель разработал новый дизельный двигатель TDI. Принцип работы основывается на насосной системе и системе сопел Volkswagen, с её основным расходом топлива и выходной мощностью.

Преимущества TDI-движков:

• увеличенное давление впрыска топлива;
• увеличенный крутящий момент;
• точное управление впрыском благодаря топливной форсунке и разъему насоса;
• улучшенная эластичность двигателя;
• низкий шум работы, который достигается путем сжигания и минимизации оксидов азота в выхлопных газах.

Достигается самый высокий коэффициент эффективности среди всех систем впрыска дизельного топлива.

HDI – это система прямого впрыска топлива под высоким давлением.

Топливо подается из бака в насос под высоким давлением, проходя через топливный нагреватель и фильтр. Чтобы топливо перемещалось в рампу, двигатель должен быть включенным. Нет необходимости всегда поддерживать высокое давление, чтобы некоторые системы работали нормально. Рамповые трубки заканчиваются соплами и имеют одинаковую длину. Установленный контроллер на рампе возвращает избыток топлива назад в бак и контролирует давление с помощью специального датчика.