Впрысковый двигатель внутреннего сгорания

 

Топливная система

 

Топливная подача в машинах с электронным впрыском имеет некоторое количество особенностей, в отличие от карбюраторной системы двигателя:

 

• из бака топливо подается под большим давлением;
• непосредственно во впускной трубе происходит образование топливовоздушной смеси, сразу перед впускным клапаном;
• при помощи электромагнитных форсунок управление объемом топлива позволяет поддерживать лучший, для множества режимов работы двигателя, состав топливной смеси.

 

Состав системы

 

Основной задачей системы, которая подает топливо, является снабжение необходимым количеством топлива двигатель при всех возможных режимах работы. В двигатель подается топливо посредством форсунок, которые устанавливаются во впускной трубе. В систему попливоподачи входят следующие элементы:

 

• рампа форсунок и топливные форсунки;
• штуцер контролирующий давление топлива;
• топливопроводы — сливной и подающий;
• топливный фильтр;
• регулятор давления топлива;
• модуль электробензонасоса.

 

Электробензонасос

 

Электробензонасос входит в модуль того бензонасоса, который устанавливается на автомобилях ВАЗ внутри бензобака. Модуль состоит из самого насоса, фильтров и завихрительей для отдельных пузырьков и датчика показателя уровня топлива. Электробензонасос обеспечивает постоянное нагнетание топлива из бака в топливопровод. В советских автомобилях чаще всего применяется модуль пружинного типа, он расположен непосредственно в топливном баке, охлаждение его происходит самим бензином. Из-за того, что там нет кислорода, в корпусе не может образовываться взрывоопасная смесь. Опасности детонации, поэтому нет. Создаваемое давление значительно больше, чем необходимое для нормально работы двигателя (примерно 7 атмосфер). Электробензонасос через выделенное реле управляется контроллером системы. Реле прекращает подавать топливо тогда, когда выключено зажигание и не работает двигатель.

 

Топливный фильтр

 

Система подачи топлива предназначена, для того чтобы точно подавать то количество топлива, которое необходимо для оптимальной работы двигателя. Если в топливе будут инородные тела или грязь, это может привести к выходу из строя форсунок или быстрому износу регулятора давления. Поэтому инженеры предают большое значение к частоте топлива. Для этого в системе был установлен фильтр. Основой данного фильтра служит бумажный элемент, с пористостью примерно 12 мкм. Находится он в металлическом корпусе, и крепится в нем посредством опорных фланцев. Степень того, как часто надо менять такой фильтр, зависит от уровня загрязнения топлива и пропускаемого объема.

 

Топливопроводы

 

Тут выделяют обратный и прямой топливопроводы. Для топлива, которое поступает из модуля электробензонасоса в топливную рампу, служит прямой топливопровод. Обратный - нужен для возврата избытка топлива, после регулятора давления снова в бак.

 

Топливная рампа

 

Топливную рампу заполняет топливо, равномерно распределяясь на все форсунки. Кроме форсунок, на топливной рампе располагается штуцер контроля давления в топливной системе и регулятор давления.

 

Регулятор давления топлива состоит из следующих элементов:

 

• корпус клапана;
• штуцер, чтобы подключить его к впускному тракту;
• отвод топлива
• пружина;
• клапан;
• мембрана;
• подвод топлива;

 

То количество топлива которое впускается, зависит от длительности этапа впрыска – с какой скоростью будут открываться форсунки. Поэтому разница давлений во впускной трубе и в топливной рампе должна быть постоянной. Для этого в системе и находится регулятор давления. Он пропускает излишки топлива обратно в бак. Резинотканевая мембрана разделяет регулятор на пружинную и топливную камеры. Когда сила давления топлива будет больше чем сила пружины, откроется клапан, который пропустит нужное количество топлива, для того чтобы восстановить на мембране равновесие. Пружинная камера напрямую связана с коллектором впуска двигателя, находится она сразу за дроссельной заслонкой. Поэтому разряжение в коллекторе действует и на пружинную камеру, при этом соотношение давление на мембране остается на том же уровне, как и на форсунках. Зависят все показатели от площади мембраны и от силы пружины.

 

Электромагнитная форсунка

 

Электромагнитная форсунка впрыскового двигателя внутреннего сгорания состоит из следующих элементов:

 

• клапанная игла;
• направляющая иглы;
• электрический разъем;
• сердечник;
• корпус форсунки;
• обмотка;
• фильтр в канале подвода топлива.

 

Это основное устройство, которым дозируется впрыск. Электромагнитная форсунка имеет клапанную иглу с насаженным на нее магнитным сердечником. В корпусе распылителя она очень точно занимает свое место. В состоянии покоя она прижимает клапанную иглу к уплотнительному седлу корпуса распылителя, выходное топливное отверстие при этом закрыто. Когда проходит электрический ток, поднимается сердечник с клапанной иглой, топливо начинает впрыскиваться через калиброванное отверстие. В зависимости от метода впрыска, нагрузки двигателя и частоты вращения,  время включения составляет 1,5—18 мс, частота срабатывания при этом равна 4—130 Гц. Зависимость того, в течение которого времени через форсунку пройдет некоторое количество топлива определяет работоспособность форсунки. Не надо менять на своем автомобиле форсунки на более дорогие, как правило, ощутимого результата они не принесут. Из всего, что сказано выше, мы можем понять одно:  форсунка – это весьма важный компонент впрыска. Поэтому она требует к себе большого внимания.

 

Как можно рассчитать длительность впрыска?

 

Длительность впрыска (в общем случае) можно рассчитать по формуле:

 

Ti = Mair/l x Ki, где:

 

Ki — постоянная форсунки. Показывает соотношение объема топлива, которое прошло через форсунку, к времени открытого состояния форсунки, в основном зависит от конструкции двигателя;

l — состав воздушно-топливной смеси (соотношение “ топливо—воздух”). Определяется в зависимости от того, в каком режиме работает двигатель. Оптимальное значение равно 1/14,7;

Mair — масса воздуха поступившего в двигатель. Измерить ее можно датчиком расхода топлива;

 

В то время, когда запускается двигатель, производится независимый расчет длительности впрыска без учета времени на зажигание с датчика массового расхода топлива.

 

Эффективно ли длиться впрыск можно рассчитать с учетом дополнительных величин, которые скорректируют значение. К примеру, это может быть уменьшение напряжения в бортовой сети машины, что приведет к длительному открытию форсунки (подъема иглы в клапане). Время открытия форсунки всегда учитывается при расчете нужной длительности сигнала управления форсункой.