Электронная система зажигания и впрыска топлива

Особенности принципа действия моновпрыска

Подкапотное пространство

Бензин подается в камеру сгорания между корпусом мотора и дроссельной заслонкой. Для обеспечения хороших эксплуатационных характеристик зажигание и моновпрыск работают слаженно. Это стало возможным благодаря управлению всеми процессами с единого контроллера.

На режим работы топливной системы влияют такие факторы:

  • частота вращения коленчатого вала;
  • соотношение компонентов бензовоздушной смеси;
  • положение дросселя;
  • давление бензина в топливной магистрали.

Управление моновпрыском имеет множество отрицательных обратных связей, идущих от датчиков. Вся информация, получаемая ЭБУ, служит для уменьшения выбросов вредных веществ и улучшения динамических показателей автомобиля. На технически исправной машине с моновпрыском выхлоп полностью соответствует современным требованиям экологичности.

Зачем нужен непосредственный впрыск бензина?

Первостепенной целью разработки новых двигателей является снижение расхода топлива и уменьшение выброса вредных веществ.

При этом должны быть получены следующие результаты:

  • снижение благодаря экономии топлива затрат на эксплуатацию автомобиля и получение поощрительных налоговых льгот для автомобилей с низкими выбросами вредных веществ
  • снижение загрязнения среды обитания вредными веществами
  • экономия сырьевых ресурсов

  • Электронное регулирование системы охлаждения, регулируемые фазы газораспределения и рециркуляция отработавших газов уже нашли применение на многих двигателях
  • Ввиду необходимости сохранения достаточной равномерности вращения коленчатого вала отключение цилиндров имеет смысл применять только на многоцилиндровых двигателях. Для снижения вибраций четырехцилиндровых двигателей целесообразно применять уравновешивающие валы
  • Переменная степень сжатия и изменяемые фазы газораспределения реализуются только посредством достаточно мощных
  • механических приводов
  • Дальнейшая разработка различных способов сжигания бедных смесей прекращена в ползу создания двигателей с непосредственным впрыском
  • Непосредственный впрыск бензина принят как наиболее эффективное средство экономии топлива,
  • обеспечивающее его снижение до 20%

Недостатки использования одной форсунки

Отсутствие на сегодняшний день серийного производства моновпрыска связано с рядом недостатков, не позволившим выйти ему победителем в конкурентной борьбе. Основными из минусов рассматриваемой системы являются:

  • высокая стоимость комплектующих, особенно на фоне карбюраторной системы питания;
  • низкая ремонтопригодность, связанная как с конструктивными особенностями узлов, так и с малым количеством специалистов, способных выполнить ремонт моновпрыска;
  • сильно плавают обороты при любых отклонениях в качестве топлива;
  • невозможность завести автомобиль при разряженном аккумуляторе, так как система моновпрыска управляется электронным контроллером;
  • диагностика, ремонт и настройка моновпрыска очень сильно затруднены в гаражных условиях, так как требуют специального оборудования.

Если автомобиль не заводится то при карбюраторной системе питания автовладелец проверит не переливает ли топливо и может запустить мотор. В случае с моновпрыском о том, как отрегулировать топливоподачу знают только единицы, поэтому проверить работоспособность системы для большинства становится непостижимой задачей. Усложнение электросхемы сделало невозможным прозвонку ее мультиметром, теперь выявить неисправность можно только подключением диагностического сканера.

Система Комон рейл

Управление впрыском топлива происходит при помощи электронного блока управления. Количество подаваемого топлива учитывается от числа оборотов двигателя, скорости движения и возникающих нагрузок в процессе движения автомобиля. Система впрыска дизельного двигателя комон рейл позволят достичь максимально возможного давления впрыска топлива. Поэтому она и получила широкое распространение на современных двигателях.

Система common rail принцип работы

Насос создаёт высокое давление не для каждой форсунки в отдельности  а для всех сразу. Давление аккумулируется в расширительной трубке рейле.  Все форсунки соединены с рейлом.  Впрыск топлива осуществляется за счет работы электро магнитного клапана в форсунках. Управление клапанами осуществляет электронный блок.  На основании данных которые он получает от датчиков.

положение коленчатого  вала

положение распределительного вала

температуры поступающего воздуха-

температуры двигателя

давление топлива в рейл

количество сгоревшего топлива

положение педали газа

В зависимости от полученных данных ЭБУ определяет время открытия и закрытия форсунок. То есть количество необходимого топлива. Угол опережения зажигания.

Достигается максимальное сгорание топлива на разных режимах работы двигателя.

Устройство системы комон рейл

Система комон рейл состоит из элементов низкого и высокого давления топлива.

Элементы низкого давления обеспечивают подачу топлива до насоса высокого давления. Низкое давление является составной частью нагнетания высокого. То есть оно должно иметь определённую величину. Чтобы насос высокого давления эффективно работал.

В систему низкого давления входят топливоподводящие трубки. Фильтра грубой и тонкой очистки топлива. И как правило шестеренный насос низкого давления.

Элементы высокого давления производят нагнетание рабочего давления топлива в камере сгорания.

К ним относятся:

Насос высокого давления

Рейл

Подводящие трубки к форсункам

Форсунки распыляющие топливо в камере сгорания

В связи с тем что система подводит давление к форсункам одновременно. Затрудняется поиск неисправностей. Если одна форсунка вышла из строя. Например перестала сдерживать рабочее давление. Двигатель работать не сможет. Потеря давления в одной форсунке не позволит создать давление во всей системе.

Неплотное соединение между элементами высокого давления так же позволит создать давление нагнетания.

Например очень часто форсунки подключаются к рейл при помощи удлинителей(морковок) Форсунка имеет конусное отверстие. И в это отверстие прилегает конус удлинителя. Если в соединении трубки удлинителя и форсунки будет повреждение. И трубка не плотно приляжет к форсунке. Давление в системе уже не создаться. И двигатель не заведется.  Все соединения должны быть надёжными и предельно прочными. Попадание малейших частиц грязи приведет к неисправности. Иногда  требуется ремонт форсунок. Их снимают везут в мастерскую. Соединительные трубки остаются в пыли и грязи ждать форсунки. При установке отремонтированных форсунок их прикручивают как они и лежали. Мотор естественно не заводится из за попавшей грязи в форсунки. А винить начинают мастеров. Диагностика неисправности системы впрыска комон рейл производится при помощи тестера. Который считывает коды ошибок выдаваемых электронным блоком. Но этих данных бывает недостаточно для определения истинной причины неисправности.

Система впрыска дизельного двигателя подвергается постоянной эволюции. Связано это с требованиями экологии. По уменьшению  вредных выбросов отработанных газов. А это в свою очередь и есть путь к повышению эффективности работы двигателя и экономии топлива.

Система выпуска

Эта система была приспособлена к двигателю с непосредственным впрыском бензина. До настоящего времени система очисткиотработавших газов двигателей с непосредственном впрыском была проблематичной. Это связано с тем, что образующиеся при работе на бедных гомогенных и послойных смесях оксиды азота не могут быть восстановлены в обычных трехкомпонентных нейтрализаторах до уровня, допускаемого законодательством. Поэтому для двигателей с непосредственным впрыском бензина применяют накопительные нейтрализаторы, которые способны удерживать оксиды азота при работе на бедных смесях. При заполнениинейтрализатора до предела производится перевод его на режим регенерации, в процессе которого накопленные в нем оксиды азотавыводятся и восстанавливаются до азота.

Охлаждение отработавших газовОхлаждение отработавших газов применяется для того, чтобы поддерживать температуру в накопительном нейтрализаторе в диапазоне от 250 до 500 °C. Только в этом температурном диапазоне обеспечивается удерживание оксидов азота в накопительном нейтрализаторе. Накопительный нейтрализатор необходимо охлаждать также из-за снижения его аккумулирующей способности при перегреве до температур свыше 850 °C.

Охлаждение выпускного коллектораВ подкапотном пространстве предусмотрен воздуховод, который позволяет преднамеренно охлаждать выпускной коллектор направляемым на него потоком свежего воздуха и таким образом снижать температуру отработавших газов.

Раздвоенный выпускной трубопроводЭтот трубопровод расположен перед накопительным нейтрализатором. Его установка является вторым мероприятием поснижению температуры отработавших газов и соответственно накопительного нейтрализатора. Температура газов снижаетсяза счет увеличения теплоотдачи через развитую поверхность трубопровода.

При одновременном использовании обоих мероприятий удается снижать температуруотработавших газов на 30*100 °C в зависимости от скорости автомобиля.

Предварительный трехкомпонентный нейтрализатор.Этот нейтрализатор встроен в выпускной коллектор. Благодаря близости к двигателю он быстро прогревается до рабочей температуры, при которой начинается очистка отработавших газов. Благодаря этому могут быть выполнены жесткие нормы на выбросы вредных веществ.

НазначениеНейтрализатор служит для каталитического преобразования образующихся при сгорании вредных веществ в безвредные вещества.

Принцип действия системы Motronic DME M1.7 (четырехцилиндровый двигатель)

Топливо подается электpическим топливным насосом из топливного бака чеpез топливный фильтp к pаспpеделительной тpyбке, а затем к клапанным фоpсyнкам. Pегyлятоp давления в pаспpеделительной тpyбке обеспечивает постоянное давление 3,0 баp (двигатели 2,0 литpа) 3,5 баp (двигатели 2,5 литpа). Фоpсyнки имеют электpическое yпpавление и осyществляют импyльсный впpыск топлива. Пpи этом фоpсyнки имеют полyпоследовательное yпpавление, т.е. за один обоpот коленчатого вала пpоизводится одновpеменный впpыск двyмя фоpсyнками, а именно попеpеменно фоpсyнками цилиндpов 1-3 или 2-4.

Воздyх засасывается двигателем чеpез воздyшный фильтp и воздyхозабоpнyю тpyбкy и измеpяется pасходомеpом воздyха. В коpпyсе pасходомеpа воздyха pасположена заслонка, отклоняющаяся пpоходящим чеpез нее воздyхом на опpеделенный yгол. Угловое положение заслонки слyжит меpой пpоходящего количества воздyха. Инфоpмация о количестве пpоходящего воздyха пеpедается в блок yпpавления с потенциометpа.

Блок yпpавления pегyлиpyет в соответствии с измеpенной массой воздyха вpем впpыскивания и тем самым количество впpыскиваемого топлива. Пpи более длительном откpытии фоpсyнки впpыскивается больше топлива. Дополнительные чyвствительные элементы и датчики обеспечивают подачy нyжного количества топлива и в экстpемальных ситyациях движения.

Выключатель дpоссельной заслонки pасполагается непосpедственно на оси дpоссельной заслонки. Он подает в блок yпpавления сигналы положения дpоссельной заслонки в pежиме холостого хода и положения полной нагpyзки. Благодаpя этомy пpежде всего пpоисходит yпpавление в pежиме пpинyдительного хода: пока контакт выключателя дpоссельной заслонки замкнyт и одновpеменно число обоpотов пpевышает опpеделенное значение, блок yпpавления блокиpyет подачy топлива в двигатель.

Pеле топливного насоса находится в pелейной коpобке в левой задней части мотоpного отсека. Оно подает питание на топливный насос. Пpи пpекpащении постyпления импyльсов с датчика числа обоpотов пpи включенном зажигании (пpи заглохшем двигателе) схема контpоля пpеpывает подачy питания.

Текyщее положение коленчатого вала двигателя и число обоpотов опpеделяютс двyмя индyктивными датчиками: Датчик числа обоpотов и опоpной метки pасположен в кpеплении на pеменном шкиве коленвала, датчик опознования цилиндpов пpедставляет собой индyктивнyю петлю на пpоводе зажигания цилиндpа 4.

Лямбда-зонд (кислоpодный датчик) измеpяет на автомобилях, обоpyдованных pегyлиpyемым катализатоpом, содеpжание кислоpода в потоке отpаботавших газов и пеpедает соответствyющий электpический сигнал в блок yпpавления. По этой инфоpмации блок yпpавления изменяет состав всасываемой воздyшно-топливной смеси так, чтобы обеспечить оптимальное догоpание отpаботавших газов в катализатоpе.

Pегyлятоp холостого хода pегyлиpyет количество воздyха в pежиме холостого хода в pайоне дpоссельной заслонки. Благодаpя этомy достигается стабильное число обоpотов независимо от того, подключены ли дополнительные потpебители, такие как гидpоyсилитель pyлевого yпpавления или компpессоp кондиционеpа. Pегyлятоp холостого хода yпpавляется электpонным блоком yпpавления системы впpыска топлива.

Датчик темпеpатypы охлаждающей жидкости измеpяет темпеpатypy двигателя, котоpая оказывает большое влияние на pасход топлива.

Емкость с активиpованным yглем накапливает паpы топлива из топливного бака. Пpи pаботе двигателя эти паpы поpциями подводятся чеpез клапан вентиляции топливного бака к двигателю, благодаpя чемy yменьшается выбpос вpедных веществ и экономится топливо.

Работа двигателя при послойном смесеобразовании.

Переход двигателя на режим работы с использованием послойной смеси осуществляется при следующих условиях:

  • нагрузка и частота вращения двигателя соответствуют режимам, на которых эффективно использование послойного смесеобразования;
  • системой не зарегистрирована неисправность, из/за которой может повыситься выброс вредных веществ;
  • температура охлаждающей жидкости выше 50 °C,
  • датчик окислов азота исправен;
  • температура накопительного нейтрализатора находится в пределах от 250°C до 500°C. Если эти предпосылки выполнены, можно перейти на послойное смесеобразование.

Принцип работы

Принцип работы впрыска в мотор основан на работе отдельной форсунки, через которую во впускной коллектор мотора впрыскивается вода. В итоге топливно-воздушная смесь (ТВС) состоит не только из бензина и воздуха, но и воды. Так как она обладает большей теплоемкостью, то температура в цилиндрах мотора снижается, а температура взвеси — повышается. Такая смесь обладает большей плотностью и весом, что позволяет тратить меньшие ресурсы на сжатие.

В результате повышается КПД и отдача мотора: увеличивается мощность (до 20 %), повышается крутящий момент, уменьшается детонация. Одновременно из-за использования воды снижается концентрация вредных веществ в выхлопе автомобиля.

Есть у системы впрыска воды в топливо и свои недостатки.

  1. Почти ни одна система впрыска воды в двигатель не позволяет добиться равномерного распределения жидкости. Один или несколько цилиндров получают меньший объем воды, в результате работая на обедненной смеси. В результате могут наблюдаться нестабильность работы движка и снижение скорости разгона при полностью открытой дроссельной заслонке. Решить такую проблему может использование индивидуальной форсунки для каждого цилиндра мотора. Однако такая система получается слишком дорогостоящей.
  2. Для использования подходит исключительно дистиллированная вода — обычная водопроводная не пригодна. Использование обычной воды приводит к образованию солевых отложений, что снижает эффективность движка и может способствовать его поломке.
  3. Еще один недостаток системы — трудность использования в российских условиях. Вода элементарно замерзает при отрицательных температурах. Поэтому в отечественных условиях чаще используется вода в сочетании со спиртовыми добавками, однако при низких отрицательных температурах не помогают и они. В этом случае приходится демонтировать систему с автомобиля.

Что это

Впрыск воды в ДВС — идея, пришедшая в автомобильную отрасль из авиастроения. Еще во времена Второй Мировой войны американские и немецкие инженеры использовали впрыск смеси воды и метанола в двигатели истребителей. Тем самым повышается мощность моторов в режиме форсажа. Развитие этой идеи было похоронено после наступления эпохи турбореактивных двигателей.

В 80-е годы XX столетия технология вернулась, но уже в автоспорте. Впрыск воды начал использоваться для повышения отдачи двигателей гоночных болидов Формулы-1, а позднее в гонках на выносливость Ле-Ман и в раллийной серии. Однако неизменно конструкция запрещалась организаторами чемпионатов. Максимального распространения идея впрыска воды в мотор достигла в мире дрэг-рейсинга, где не было серьезного контроля со стороны организаторов гонок.

С этого момента впрыск воды в цилиндры поршневых ДВС стал одним из элементов автотюнинга. Такое положение не изменило даже появление интеркулеров, которые более эффективны, чем системы впрыска воды в двигатель. Последние до сих пор остаются популярны из-за своей дешевизны, неприхотливости и легкости установки. Однако используют их, как правило, на высокофорсированных двигателях, особенно оснащенных турбиной.

Cистема Motronic DME M3.1 (шестицилиндровый двигатель)

Эта система является дальнейшим pазвитием системы Motronic M1.1. Упpавление впpыском топлива последовательное, т.е. pаздельное для каждого цилиндpа двигателя. Кpоме того в память DME заложены специальные паpаметpические поля для эксплyатации автомобиля в гоpных yсловиях (малая плотность воздyха).

1 — топливный бак,2 — топливный насос,3 — топливный фильтр,4 — регулятор давления топлива,5 — катушка зажигания,6 — измеритель массы воздуха с нагреваемым проводником,7 — форсунка,8 — свеча зажигания,9 — потенциометр дроссельной заслонки,10 — контроллер,11 — поворотный регулятор холостого хода,12 — датчик температуры охлаждающей жидкости,13 — датчик детонации,14 — датчик числа оборотов двигателя,15 — клапан вентиляции топливного бака,16 — адсорбер (емкость с активированным углем)

Пpочие отличия:

Регулирование фаз газораспределения воздействием на распределительный вал

За счет регулирования фаз газораспределения воздействием на распреде­лительный вал появляется возможность оказать влияние на наполнение цилиндров, чтобы обеспечить возможность максимального повышения мощности и крутящего момента при минимальном расходе топлива и низкой ток­сичности отработавших газов. При этом гидравлические или электрические исполнительные механизмы, управляемые системой Мотроник, поворачива­ют впускной и выпускной распределительные валы относительно коленчатого на угол, определяемый частотой вращения коленчатого вала или наполне­нием цилиндров.

Система зажигания

Задачей системы зажигания является воспламенение рабочей смеси в нужный момент времени. Для этого блок управления двигателем должен определять для каждого режима работы двигателя угол опережения зажигания, энергию искры и длительность искрообразования. От угла опережения зажигания зависят крутящий момент, выброс вредных веществ и расход топлива двигателя.

При послойном смесеобразованиимомент зажигания может изменяться в узком диапазоне значений угла поворота коленчатого вала, которому соответствуетобразование способной к воспламенению смеси.

При работе на гомогенных бедной и стехиометрической смесях.Требования к зажиганию не отличаются от них у двигателей с впрыском бензина во впускные каналы. Ввиду одинакового распределениясмеси у двигателей с обеими системами впрыска оптимальные углы опережение зажигания практически не отличаются.

При расчете оптимальных углов опережения зажигания используются:

Основные исходные данные:     1. о нагрузке двигателя, определяемые по сигналам измерителя расхода воздуха и датчика температуры воздуха на впуске,     2. о частоте вращения коленчатого вала, измеряемой по сигналам датчика

Вспомогательные данные, определяемые по сигналам:     3. датчика температуры охлаждающей жидкости,     4. с блока управления дроссельной заслонкой,     5. датчика детонации,     6. датчиков положения педали акселератора,     7. датчика кислорода.

Впрыск воды в двигатель своими руками

Итак, давайте разберемся с тем, как сделать впрыск воды в инжекторный двигатель или карбюраторный мотор. Сразу отметим, что в свободной продаже имеются готовые установочные комплекты для реализации такого впрыска.

В комплекте находятся специальные форсунки, бак, управляющее устройство для  точного дозирования воды, насос, шланги и другие элементы, необходимые для установки. Основным недостатком можно считать очень высокую стоимость комплекта (около 2.5 — 3 тыс. у.е).

По этой причине энтузиасты предпочитают реализовать задачу самостоятельно.

  • Как правило, водяную форсунку со специальным соплом для наилучшего распыления ставят во впускном коллекторе, причем областью установки становится место за инжектором или карбюратором.
  • Далее воду на форсунку подает насос, который монтируется в салоне. Для этих целей подходит электронасос 12 В.
  • Вода поступает из бачка (часто используют дополнительно установленный бачок омывателя ветрового стекла);

В случае с карбюратором также применяется следующий простой вариант, исключающий форсунку:

  • Все элементы системы, перечисленные выше, соединяются при помощи резиновых трубок или трубочек от медицинской капельницы.
  • Далее на трубочку, установленную на выходе из насоса, ставится игла от шприца.
  • Указанной иглой следует проколоть резиновую трубку регулятора опережения зажигания.
  • Далее следует зафиксировать иглу при помощи герметика. От толщины иглы будет зависеть количество воды, которая подается.

Также используется способ, когда трубка от капельницы подключается к заранее сделанному отверстию в первой камере карбюратора. В этом случае вода будет затягиваться в двигатель посредством разрежения, напоминая принцип работы распылителя.

Чаще всего схема реализована так, что водитель сам физически включает подкачку через переключатель, получая временный прирост мощности. Главной особенностью является точная настройка самодельной системы с учетом производительности электронасоса.  Рекомендуется придерживаться пропорций в соотношении вода/воздух 1 к 10-и  или 1 к 14-и, то есть 30-35 литров для ДВС с рабочим объемом 1500 см3.

Вода во время впрыска становится мелкодисперсной субстанцией, частицы имеют размер около 0,01 мм. Такая частица сразу обволакивается жирным бензином. В итоге смесь становится однородной (гомогенная ТВС),  равномерно и полноценно заполняет камеру сгорания. На такой смеси мотор демонстрирует больший КПД, отодвигается детонационный порог.

При этом очень важно понимать, что избыточное количество воды во впуске может привести к гидроудару двигателя, то есть к его серьезной поломке. Также отметим, что в случае с атмосферными моторами не следует ожидать значительного увеличения мощности и крутящего момента

Для таких агрегатов главным плюсом можно считать лучшую стойкость к детонации.

Что касается двигателей с турбонаддувом, в этом случае заметных плюсов немного больше. На таких моторах форсунку для впрыска воды устанавливают за турбокомпрессором или за интеркулером. В результате удается эффективно снизить температуру поступающей в цилиндры рабочей смеси. Готовые фирменные комплекты водяного впрыска в двигатель снижают этот показатель до 40-60 градусов по Цельсию.

В итоге получается так, что для сжатия холодной смеси двигатель тратит меньше энергии. Также в цилиндры удается подать больше кислорода. В самом начале может показаться, что после попадания в горячий ДВС вода начинает активное испарение, то есть места для кислорода остается меньше. Однако при испарении воды происходит ее увеличение в объеме, то есть наблюдается рост давления в цилиндре. Это позволяет на 7-10% увеличить мощность турбомотора.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Ремонт авто
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector