Что значит послойный впрыск топлива

Как работает послойный впрыск топлива?

Распределенный впрыск топлива — специальная система, устанавливаемая на двигатель, которая отвечает за подачу топливной жидкости в камеру сгорания. Эта система применяется абсолютно на всех инжекторных автомобилях, однако различается по своему характеру:

• Механический;
• Послойный;
• Непосредственный;
• Моновпрыск.

Самой известной и распространенной моделью этой системы стал послойный впрыск, с помощью которого подача топливо-воздушной смеси происходит отдельно на каждый цилиндр по определенной схеме. Для такого типа подачи необходимы специальные распределительные форсунки.

Понятие последовательности впрыска

На последовательность или фазы впрыска влияют следующие показатели:

• На каждый отдельный цикл работы двигателя приходится одна фаза впрыска каждой отдельной форсунки;
• Время этой фазы для каждого типа двигателя может быть разным, однако количество топлива в основном одинаково.

Ключевой особенностью непосредственного впрыска является значительная экономия топлива, отдельные исследования показывают экономию до 15%.

Суть распределенного впрыска топлива

Если говорить более простым языком, то распределенный впрыск топлива работает по такой схеме:

• В двигатель подается топливно-воздушная смесь;
• Контроль подачи воздуха происходит за счет дроссельной заслонки;
• Перед подачей в двигатель смесь разделяется на четыре отдельных потока;
• Затем каждый отдельный поток попадает в специальный ресивер, где и аккумулируется под большим давлением;

Размер установленного ресивера подбирается таким образом, чтобы не допустить воздушного голодания цилиндров, то есть система должна иметь достаточное количество воздуха для всех режимов работы. С помощью форсунок эта смесь подается в цилиндры, вернее, в камеру сгорания, куда предварительно уже закачан воздух.

Элементы системы распределенного впрыска

Конечно, стоит перечислить все компоненты, с помощью которых работает эта система:

• Бензонасос. Работа бензонасоса заключается в подачи бензина в специальную рампу, в которой давление поддерживается на постоянном уровне за счет регулятора давления механического типа. В некоторых моделях регулятор давления и бензонасос совмещены;
• Форсунки, которые оборудованы специальными электромагнитными клапанами с возможностью регулировки производительности;
• Зажигательный модуль, с помощью которого происходит регуляция искрообразования. Обычно имеет два канала, работающих независимо друг от друга, с помощью которых происходит воспламенение смеси отдельно в 1 и 4, а также во 2 и 3 цилиндрах;
• Клапан предохранения, который необходим для защиты всех элементов системы от повышенного давления впрыска, оно наблюдается при температурном расширении топливной смеси;
• Регулятор холостого хода, который обеспечивает поддержание заданных оборотов;
• Вентилятор системного охлаждения, обороты которого регулируются электрически;
• Датчик расхода, с помощью которого подается информация на бортовой компьютер;
• Адсорбер, который необходим для регуляции паров бензина.

Система впрыска

Процесс работы распределенного впрыска

Работа этой системы предполагает использование преднамеренно обедненной смеси, за счет этого происходит экономия бензина. По сути это должно приводить к понижению мощности, однако повышенная эффективность распрыскивания топлива позволяет этого избежать. Одно и то же количество топлива может сгорать по разному, в зависимости от размера капли разбрызгиваемого топлива. Чем меньше капля, тем выше вероятность получения тумана из смеси бензина и воздуха, в котором распространение пламени происходит более равномерно. Бензин в этом случае сгорает полностью без остатка, а значит, меньшее количество за счет эффективного мелкодисперсного впрыска может давать большее количество тепла.

На исследования по оптимизации сгорания многие автоконцерны тратят большое количество финансов и сил. Наиболее перспективным подвидом распределенного впрыска стал послойный впрыск топлива. При послойном впрыске топливо-воздушная смесь подается в камеру сгорания не одной порцией, а несколькими, но с очень малым интервалом. Такая подача позволила получить дополнительную оптимизацию процесса сгорания.

Дополнительно за счет точного дозирования смеси и открытия форсунок в строго определенный момент происходит экономия. При помощи компьютера момент открытия форсунки, а также срок этого открытия оперативно меняются при изменении нагрузки на двигатель автомобиля. Помимо системы управления форсунками, с помощью компьютера происходит интеллектуальный контроль фаз газораспределения. В зависимости от нагрузки на двигатель происходит автоматическое изменение режимов работы:

• Холостые обороты;
• Движение с повышенным уровнем нагрузки;
• Движение с малым уровнем нагрузки.

Естественно, при разных режимах количество топлива, которое подается в камеру сгорания форсунками, разное и постоянно меняется блоком управления в зависимости от ситуации.

Источник

Как работает распределенный и послойный впрыск топлива?

Специальная система, подающая в цилиндры двигателя топливную жидкость, называется распределенный впрыск топлива. Компонент устанавливается на все автомобили без исключения, она может носить следующий характер:

• Механический;
• Распределенный;
• Непосредственный;
• Моновпрыск.

Наиболее распространенной моделью этой системы является послойный впрыск топлива, который позволяет подавать топливную жидкость отдельно для каждого цилиндра. Эта подача осуществляется с помощью специальных распределительных форсунок.

Система распределенного впрыска топлива

Что значит последовательность впрыска

Последовательность или фазы впрыска топлива обусловлена следующими показателями:

• За один отработанный цикл двигателя каждая специальная форсунка отрабатывает одну фазу впрыска;
• Время этой фазы для каждой модели автомобиля может быть разным, но при этом количество топлива в большинстве случаев одинакова.

Распределенный впрыск топлива внедряется не на каждый автомобиль, поскольку он отличается тем, что подходит только для инжекторных автомобилей. Автовладельцы, которые сталкиваются с этой системой, отмечают, что она позволяет достичь до 15 % экономии топлива.

Как работает система

Чтобы было понятно, как работает комплекс впрыска, следует рассмотреть ее подробно. Если сказать коротко, то система работает следующим образом:

• Для двигателя подается смесь из топлива и воздуха;
• Подача воздуха контролируется с помощью дроссельной заслонкой;
• Прежде чем попасть в двигатель воздух распределяется на четыре потока;
• Потом потоки накапливаются в специальном ресивере;
• Кроме накопления ресивер применяется также для измерения количества воздуха;

Ресивер на двигатель устанавливается такого размера, чтобы предупредить воздушное голодание цилиндров, то есть, чтобы система обладала, все время достаточным количеством воздуха для работы. Для того чтобы впрыск воздушно-топливной осуществлялся качественно и бесперебойно на компонент установлены специальные форсунки, они располагаются поблизости от впускных клапанов.

Система распределенного впрыска топлива

Из каких механизмов состоит система

Следует перечислить, из каких исполнительных механизмов состоит комплекс впрыска топлива инжекторного автомобиля:

Бензонасос работает на нагнетание топливной смеси в специальную рампу. Чтобы давление в этой рампе было все время на определенном уровне на ней установлен механический регулятор давления. Иногда бензонасос и регулятор совмещены.

Форсунки специальные клапаны с регулируемой производительностью, которые имеют электромагнитные прецензионный характер.

Зажигательный модуль специальное устройство, предназначенное для регуляции искрообразования. Включает в себя два независимо работающих канала, которые направлены на поджиг смеси, отдельно в 1 и 4, а также во 2 и 3 цилиндрах.

Клапан предохранения – направлен на защиту всех элементов системы от впрыска повышенного давления. Давление впрыска повышается от температурного расширения топлива, сам клапан устанавливается на рампе.

Регулирование холостого хода эта часть системы обусловлено специальным регулятором, который поддерживает заданные обороты. Сам регулятор представляет собой двигатель шагового типа, он регулирует канал воздуха обводного типа в дроссельную заслонку. Это необходимо для того чтобы двигатель постоянно получал необходимое количество воздуха.

Вентилятор системного охлаждения имеет управление от электрической составляющей автомобиля и работает в зависимости от сигналов ДТОЖ.

Датчик топливного расхода подает постоянный сигнал на маршрутный компьютер или на панель управления и сообщает водителю необходимые показатели. Надо отметить, что этот датчик может работать с погрешностями, так как данный высчитываются по приблизительным показателям.

Адсорбер еще один компонент замкнутой цепи, которая регулирует пары бензина. Чаще всего такой элемент устанавливается на зарубежные автомобиля.

Схема распределенного впрыска топлива

Управление системой

Система впрыска регулируется электронным блоком управления, которые представляет собой специальный компьютер. В нем происходить определенный алгоритм обработки данных, которые показывают датчики системы. Для качественной работы этого блока необходимы следующие показатели:

• Качественно и исправно работающие датчики;
• Отрегулированная подача данных;
• Отсутствие неполадок в прошивке блока.

Как происходит послойное смесеобразование

Во время работы послойного типа дроссельная заслонка системы практически открыта полностью, при этом заслонки впуска закрыты полностью. Поступление воздуха в камеры сгорания происходит на большой скорости, при этом образуется воздушный вихрь. Топливо при этом впрыскивается в зону свечей сгорания, на последнем этапе такта сжатия. Когда топливновоздушная смесь воспламеняется, вокруг нее образуется теплоизоляция из чистого воздуха.

Источник

Двигатель VW с системой FSI

Фольцвагеновский двигатель FSI- первый среди бензиновых двигателей концерна с непосредственным впрыском. Он был принят за основу при создании более современных двигателей концерна VAG, таких как TFSI и TSI. Данная технология в своё время оказалась революционной, а сам двигатель FSI в 2006 году получил почётное звание «Двигатель года». Достойный экземпляр.

Топливные системы с непосредственным впрыском похожи на дизельные топливные системы, такие как Common Rail или насос-форсунка.

В бензиновых топливных системах с непосредственным впрыском применяются два контура подачи топлива- контур низкого давления и контур высокого давления. По контуру низ кого давления бензин перекачивается Топливному Насосу Высокого давления (ТНВД), а далее начинаются все отличия от систем с распределённым впрыском.

Принцип действия

ТНВД приводится в действие от кулачка, расположенного на коленвале, топливо нагнетается до давления в 40- 120 атмосфер, в зависимости от режима работы двигателя, что позволяет распылять топливо более качественно, капли бензина становятся более мелкими, чем при традиционном впрыске во впускной коллектор, это позволяет топливу лучше смешиваться с воздухом и более эффективно сгорать.

1 – дроссельная заслонка; 2 – вспомогательная заслонка во впускном канале; 3 – форсунка; 4 – верхняя часть потока воздуха; 5 – разделительная пластина

С помощью дроссельных заслонок, установленных на впускном коллекторе, можно воздействовать на потоки воздуха: подавать больше воздуха, закручивать поток для лучшего смесеобразования, подавать отработанные газы в определённую область камеры сгорания для создания воздушной подушки и многое другое.

FSI расшифровывается как Fuel Stratified Injection – послойный впрыск топлива, то есть, система изначально рассчитана не распределять топливо по всей камере сгорания, а концентрировать его в центре, вокруг свечи зажигания.

Для чего это делается?

Дело в том, что любой двигатель внутреннего сгорания- это обычный тепловой двигатель, в котором поршень перемещается под действием газов, которые расширяются от выделяемого тепла при сгорании топлива. И чем меньше теплопотери двигателя, тем больше энергии будет использоваться на перемещение поршня (полезная работа).

Так вот в этом двигателе реализован принцип послойного смесеобразования: в центре камеры сгорания, вокруг свечи зажигания, располагается топливо-воздушная смесь, которая воспламеняется. Вокруг этой смеси образуется пространство, заполненное воздухом, бензина там почти нет, поэтому и гореть там нечему. И эта воздушная смесь, расположенная вдоль стенок цилиндра и днища поршня, выполняет роль подушки, которая препятствует потерям тепла, ведь теплопередача через слой воздуха ниже, чем при прямом контакте с металлической поверхностью.

Виды смесеобразования

В ДВС для полного сгорания топлива на каждый грамм бензина нужно 14,7 грамм воздуха. Это гомогенная стехиометрическая смесь. Если воздуха будет меньше- не всё топливо сможет сгореть. Если воздуха будет больше, чем 17 грамм на каждый грамм бензина, то возникают проблемы воспламенения такой смеси от свечи. Но эти проблемы решаются непосредственным впрыском: топливо концентрируется вокруг свечи, а возле стенок цилиндра остаётся чистый воздух почти без содержания топлива.

Для эффективного сгорания топлива реализовано несколько типов смесеобразования:

• послойное (гетерогенное);
• стехиометрическое гомогенное;
• гомогенное.

Гетерогенная смесь (послойное смесеобразование). Такая смесь применяется при движении автомобиля при низких нагрузках, расход топлива получается небольшой, а соотношение бензин-воздух может достигать 1:40.

Воздух поступает в цилиндр по одному дроссельному каналу, второй в это время закрыт. Это позволяет придавать поступающему воздуху завихрения, а выемки на днище поршня позволяют завихрениям сохраняться до конца такта сжатия.

Впрыск топлива осуществляется в конце такта сжатия, бензин хорошо перемешивается с воздухом благодаря завихрениям, и максимальная концентрация бензина возникает вокруг свечи зажигания, куда бензин перемещается воздушным потоком.

Топливо располагается исключительно вокруг свечи зажигания, в то время как между днищем поршня, стенками цилиндра и топливо-воздушной смесью располагается прослойка из воздуха и отработавших газов. Вот это и называется послойное смесеобразование.

Воздушная подушка выполняет сразу две функции:

1. Уменьшает теплопотери, так как выполняет роль теплового изолятора, что позволяет использовать больше энергии с пользой
2. Уменьшает детонацию топлива— детонация возникает из-за слишком быстрого распространения взрывной волны, а воздушная подушка выступает в роли демпфера.

Стехиометрическое гомогенное смесеобразование. Тут воздуха ровно столько, чтобы хватило сжечь весь бензин, 1:15 по массе. Впрыск топлива происходит на такте впуска, бензин поступает в камеру сгорания одновременно с воздухом и хорошо перемешивается. Такая смесь используется на промежуточных режимах двигателя, а также на холостом ходу.

Гомогенная смесь образуется на максимальных режимах работы двигателя, когда дроссельная заслонка максимально открыта. Эта смесь получается не гомогенной, а с коэффициентом избытка воздуха 1,5, то есть воздуха здесь в полтора раза больше, чем нужно для сжигания топлива.

Такая смесь будет обеднённой, и на двигателе без непосредственного впрыска возгорания не произошло бы, так как смесь с соотношением топлива к воздуха более чем 1:17 уже затруднительны, а здесь разрыв в 1,5 раза больше. Но так как впрыск непосредственный, то бензин из форсунки можно направить непосредственно в район свечи зажигания.

Таким образом, и топливо экономится, и отдача от сгорания топлива выше.

Источник