Фэндом


Сейчас системы впрыска топлива широко распространены на многих современных мотоциклах - там, где совершенствование конструкции карбюратора не обеспечивало требуемую мощность и не соответствовало конструкции двигателя. Кроме того, использование систем впрыска топлива облегчает выполнение строгих экологических требований.

Краткая история развитияПравить

Система впрыска топлива в той или иной форме существовала всегда, с 1898 года, почти столько же, сколько существует сам двигатель внутреннего сгорания. Механические системы широко использовались в 40-х годах XX века как в автомобильной, так и в авиационной отраслях промышленности. Несмотря на то. что первая полностью электронная система впрыска топлива появилась благодаря компании Bendix еще в 1950 году, карбюратор в последующие годы оставался наиболее широко используемой системой подачи топлива.

Компания Kawasaki первой использовала систему впрыска топлива на серийном мотоцикле модели Z1000 H1 в 1980 году, а в начале и середине 80-х все компании: Honda, Kawasaki и Suzuki применяли систему впрыска топлива на своих мотоциклах с турбонаддувом. Компания BMW использовала систему впрыска топлива на своей модели К100 в 1983 году, установив на ней систему Bosch LE-Jetronik, а позже сменив ее системой Bosch Motronic на всех своих моделях. Начиная с середины 90-х, на серийных мотоциклах появилось множество систем управления двигателем. Наиболее известные из них изготовлены Bosch, Marelli, Dense и Sagem, и еще система PGM-F1 компании Honda.

Стремление удовлетворить требованиям по улучшению характеристик двигателя, ездовых качеств и топливной экономичности одновременно с необходимостью соответствия стандартам, которые устанавливает законодательство относительно выбросов отработавших газов, вынуждают производителей мотоциклов отказываться от карбюратора в пользу систем впрыска топлива на многих из своих моделей. Это способствовало развитию дешевых и усложнённых систем электронного управления, приспособленных для использования на мотоциклах, где очень важны показатели габаритов и веса.

Директивы, ограничивающие концентрацию вредных веществ в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания, постоянно ужесточаются. Это требует все более точного измерения состава топливовоздушной смеси. В случае использования карбюраторов существует множество режимов работы, при которых трудно гарантировать подачу смеси требуемого для сгорания состава в цилиндры двигателя. К таким режимам относятся:

  • холодный пуск и прогрев, когда низкие рабочие температуры ухудшают испаряемость топлива
  • низкие частоты вращения на холостом ходу
  • режимы резкого ускорения и работы при полной нагрузке двигателя


Задав однажды правильное соотношение воздуха и топлива, или регулировку смеси, важно поддерживать точное управление ею при всех условиях работы. Благодаря своим датчикам и принципу функционирования, электронная система впрыска топлива гарантирует достижение и поддержание необходимого тщательного и постоянного контроля. Таким образом, обеспечивается оптимальное соотношение между мощностью, экономичностью и уровнями выбросов отработавших газов.


Принцип действияПравить

Ranyaa sistema vpriska kawasaki.png

Ранняя система впрыска топлива Kawasaki
1. Топливный бак
2. Топливный кран
3. Фильтр
4. Насос
5. Форсунки
6. Топливная магистраль (рампа)
7. Регулятор давления
8. Корпус дросселя
9. Воздушные патрубки
10. Буферная емкость (Ресивер)
11. Расходомер воздуха
12 Воздушный фильтр
13 Вентиляция картера
14 Впускной канал

Uplavlenie dvigatelem.png

Схема системы управления двигателем компании Yamaha, установленной на модели GTS1000
1. Топливный распределительный коллектор (рампа)
2. Регулятор давлений топлива
3. Форсунка
4. Воздушный фильтр
5. Датчик темпера туры воздуха
6. Дроссельная заслонка
7. Система холостого хода (высокоскоростная)
В. Датчик положения дроссельной заслонки
9. Датчик температуры двигателя или охлаждающей жидкости
10. Датчик положения коленчатого вала
11. Датчик положения кулачкового вала
12. Датчик кислорода (лямбда-зонд)
13. Каталитический нейтрализатор
14. Датчик давления воздуха во впускном коллекторе
15. Электронный блок управления (ECU)
16. Катушка зажигания
17. Датчик атмосферного давления

Термин "система впрыска топлива" используется для описания любой системы, в которой для перемешивания с поступающим воздухом топливо подается под давлением. Идеальная система впрыска должна обеспечить двигатель испаренным топливом в объеме, соответствующем частоте вращения двигателя, нагрузке двигателя, его рабочей температуре и атмосферным условиям. Система должна гарантировать изменение количества подаваемого топлива с учетом любых изменений в условиях работы двигателя для обеспечения оптимальных характеристик.

Электронная система впрыска топлива способна достигать этого за счет быстрой и точной оценки информации, получаемой от различных установленных на двигателе датчиков, и автоматического реагирования на самые незначительные отклонения. Различные датчики собирают информацию о нагрузке двигателя (расход воздуха), частоте вращения двигателя, угле поворота коленчатого вала, температуре воздуха, температуре двигателя, положении дросселя и плотности воздуха. Вся эта информация поступает в электронный блок управления. Блок управления использует эти сведения для определения требуемого времени открытия топливных форсунок, а следовательно, и количества подаваемого топлива, и посылает каждой форсунке равноценный электрический импульс. Как только форсунка открывается, сжатое топливо распиливается около впускного клапана, перемешиваясь с воздухом, и испаряется перед тем, как попасть в цилиндр, где оно сжимается и сгорает.

Из всей информации, получаемой от датчиков, данные о расходе воздуха, поступающего в цилиндры двигателя, являются главным управляющим параметром для дозирования топлива. Системы электронно-управляемого впрыска топлива состоят из двух главных составляющих групп, а именно; системы топливоподачи и цепи электронного управления.

Система топливоподачи состоит из бака, насоса, фильтра, регулятора давления и форсунок. Она служит для хранения, подачи, очистки и впрыска топлива.

Цепь электронного управления состоит из чувствительных элементов, называемых датчиками, и электронного блока управления (ECU). Датчики собирают всю информацию о работе двигателя, необходимую для определения потребности в топливе, а блок управления обрабатывает информацию, определяет требуемое количество топлива и управляет форсунками.

Топливный распределительный коллекторПравить

Топливо из бака подается электрическим насосом через фильтр к топливному распределительному коллектору (рампе), от которого питаются отдельные форсунки. Насос создает рабочее давление, поддерживаемое и управляемое регулятором давления, который обычно состоит из подпружиненной диафрагмы и шарикового клапана.

НасосПравить

Toplivnii nasos.png

Топливный насос

Насос подает больше топлива, чем требуется для двигателя, так что при нормальных условиях работы в системе топливоподачи образуется избыточное давление. Редукционный клапан (регулятор давления) предохраняет систему от чрезмерно высокого давления топлива, подавая излишнее количество топлива обратно на впуск системы топливоподачи. Обратный клапан предотвращает стекание топлива в бак при выключении зажигания.

Система безопасности отключает насос при включенном зажигании, но неработающем двигателе: например, после ДТП или при самопроизвольной остановке двигателя. При запуске двигателя после включения зажигания насос будет работать в течение непродолжительного периода для создания давления в топливопроводах, но затем выключится и не начнет работать снова до тех пор, пока не постутит сигнал о вращении вала, означающий, что запуск двигателя прошел успешно.

ФорсункиПравить

Forsunka.png

Пример конструкции форсунки

Топливные форсунки с электромагнитным приводом состоят из корпуса и игольчатого клапана, с которым жестко связан сердечник электромагнита. Спиральная пружина прижимает игольчатый клапан к седлу в корпусе для удержания клапана в закрытом состоянии при невозбужденной обмотке электромагнита. При поступлении импульса тока от электронного блока управления в электромагните возрастает магнитное поле, одновременно сердечник втягивается, и игольчатый клапан отходит от седла. При этом открывается путь сжатому топливу, истекающему в виде полностью испаренного топливного факела. Обычно этого добиваются за счет использования форсунок со штифтовым распылителем, хотя, когда это оправданно, применяются и другие типы форсунок, в том числе с многодырчатым распылителем - например, для улучшения соответствия характеристик распыливания конструкции впускного канала.

Ход клапана составляет около 0,15 мм, а продолжительность его открытия приблизительно составляет от 1,5 до 10 миллисекунд. Фактическая продолжительность зависит от длительности импульса впрыска, поступающего из блока управления. Изменяемая продолжительность открытия позволяет менять количество подаваемого топлива; она определяется в соответствии с сигналами от датчиков двигателя, поступающими в электронный блок управления.

Системы впрыска можно разделить на две основных группы: одноточечные ("моновпрыск") и распределенные. Эта классификация основывается на числе и расположении форсунок.

Дроссельный патрубокПравить

В корпусе дроссельного патрубка размещаются дроссельные заслонки, датчик положения дросселя и система холостого хода. Отдельные дроссельные патрубки объединяются вместе, подобно группе карбюраторов, и обычно снабжены какой-нибудь регулировкой в местах их соединений для синхронизации дроссельных заслонок. В отдельных конструкциях топливный распределительный коллектор и регулятор давления могут представлять собой единое целое с дроссельным патрубком.


Типы системПравить

На мотоциклах применяются системы, носящие названия"распределенного" или "моновпрыска" (Indirect Injection, IDI), в которых форсунки размещаются, соответственно, или во впускном канапе перед впускными клапанами каждого цилиндра, или в дроссельном патрубке. Прочие системы носят название "непосредственного" впрыска (Direct Injection. DI) и применяются на дизельных, реже на бензиновых автомобильных двигателях; при непосредственном впрыске форсунка подает топливо непосредственно в камеру сгорания двигателя.

Системы моновпрыска (или одноточечные) применяются, главным образом, на автомобилях, содержат одну форсунку, устанавливаемую во впускном трубопроводе именно перед дроссельной заслонкой, в том же месте, где у традиционного карбюратора располагается распылитель. Затем для подачи топливовоздушной смеси в каждый из цилиндров она распределяется по отдельным патрубкам впускного коллектора.

В многоточечных или системах распределенного впрыска, применяющихся на мотоциклах и ряде автомобилей, для каждого цилиндра двигателя существует отдельная форсунка, обеспечивающая равномерное распределение топлива; а на ряде двигателей на один цилиндр приходится две, а то и три форсунки.

Одновременно существуют три типа управления форсунками: в первом все форсунки открываются одновременно; во втором форсунки сгруппированы (например, на четырехцилиндровом двигателе они одновременно открываются группами по две); в третьем, последовательном, каждая форсунка открывается как раз перед тактом впуска своего цилиндра. Последовательная схема используется на мотоциклах и обладает наибольшей возможностью управления.


Цепь электронного управленияПравить

Цепь электронного управления состоит из блока электронного управления (ECU), обрабатывающего информацию, получаемую от различных датчиков двигателя. Эти датчики предоставляют сведения о частоте вращения двигателя, положении коленчатого вала, температуре и давлении воздуха, температуре двигателя и положении дроссельной заслонки. Блок управления использует эту информацию для определения необходимого времени открытия топливных форсунок, а следовательно, количества подаваемого топлива, и посылает каждой форсунке равноценный электрический импульс. По мере открытия форсунки сжатое топливо распиливается в районе впускного клапана, где оно смешивается с воздухом и испаряется перед поступлением в цилиндр, в котором оно сжимается и сгорает.


Датчики воздухаПравить

Датчики давления и температуры воздуха анализируют воздух, поступающий в двигатель, и учитывают плотность и температуру воздуха. Таким образом, достигается корректировка топливовоэдушной смеси при изменении температуры воздуха и атмосферного давления. Эта отличительная черта особенно важна для транспортных средств, которые работают в условиях изменяющихся высот.

Также одно время применялись датчики расхода воздуха, но так как они полагаются на неэлектронные компоненты, постоянно подвергаемые быстрому течению воздуха, от них скоро отказались, учитывая то, что расход воздуха можно точно определить, использовав информацию от других датчиков.


Датчики положенияПравить

Датчики положения распредвала или коленчатого вала используются для предоставления информации о частоте вращения двигателя и положении коленчатого вала. Данные частоты вращения двигателя обрабатываются вместе с информацией от других датчиков, позволяющей блоку управления точно определить потребность в топливе. Угол поворота коленчатого вала определяет момент подачи блоком управления импульса на открытие форсунки, а частота вращения двигателя определяет частоту импульса.


Датчик температурыПравить

Температура двигателя (или охлаждающей жидкости на двигателях с жидкостным охлаждением) используется для оценки необходимости обогащения смеси топливом в условиях холодного пуска и прогрева двигателя.


Датчик положения дроссельной заслонкиПравить

От датчика положения дроссельной заслонки (TPS) в блок управления поступают данные о холостом ходе, превышении частоты вращения, ускорении и режимах полной нагрузки. Для определения положения и перемещения дроссельной заслонки используется потенциометр (переменный резистор). Таким образом, информация поступает в блок управления, который вырабатывает команду на обогащение смеси топливом (при ускорении и режимах полной нагрузки) и прекращение подачи топлива (при превышении двигателем заданной частоты). Датчик положения дроссельной заслонки также влияет на выработку ECU команд относительно установки угла опережения зажигания, подробно это описывается в разделе система зажигания.


Датчик кислородаПравить

Некоторые системы также снабжены датчиком кислорода (известным как лямбда-зонд) в выпускной системе. Также выпускная система оснащается каталитическим нейтрализатором.

Датчик кислорода производит анализ состава отработавших газов и посылает сигнал в ECU, когда лямбда превышает определенное значение. Таким образом, ECU может регулировать смесь при слишком высоком содержании токсичных веществ в отработавших газах. Системы с датчиком кислорода называются системами "замкнутого типа" (с "обратной связью"),потому что результаты предыдущих решений. полученные в процессе анализа содержания отработавших газов, используются для определения ECU правильности выбранных решений относительно подачи топлива. Если они оказываются неправильными, ECU меняет их. Системы без датчика кислорода называются системами "незамкнутого типа" (без "обратной связи").

Преимущество замкнутых систем в том, что они учитывают износ двигателя и узлов типа дроссельного золотника (влияющих на расход воздуха) по мере увеличения пробега и за счет анализа состава отработавших газов могут компенсировать это изменением подачи топлива. Система незамкнутого типа предполагает, что с момента создания двигателя его состояние всегда остается одним и тем же.


Дополнительные цепи и цепи безопасностиПравить

Более сложные системы содержат две схемы защиты. При включенном зажигании топливный насос работает в течение нескольких секунд для заполнения системы. После этого насос автоматически отключается до тех пор, пока двигатель не будет запущен. Вторая схема содержит датчик опрокидывания, который автоматически отключает топливный насос, зажигание и цепи системы впрыска при падении мотоцикла.

В большинстве систем присутствует функция самодиагностики, посредством которой любые неисправности, обнаруженные электронным блоком управления, сохраняются в его памяти в виде кодов, которые могут быть получены для диагностики при помощи специального дешифратора.


РегулировкаПравить

Karta ecu.png

Трехмерные карты-это способ графического отображения табличных данных, которые используются блоком электронного упревления для определения количества впрыскиваемого топлива

Настройка системы впрыска топлива не столь проста, как регулировка карбюраторов, особенно для низкоквалифицированного специалиста,

однако можно перепрограммировать или заменить микросхему при наличии необходимых программного обеспечения, приборов и узлов.

Рабочие характеристики всех электронных систем основаны на "картах". Карта-это чаще всего трехмерная диаграмма, отражающая идеальное количество топлива для любой данной комбинации условий в пределах воспринимаемых параметров. Все эти карты для данной системы запрограммированы в блок электронного управления.

В некоторых системах при наличии соответствующего оборудования можно заново задать карты в микросхему Eprom ECU (в основном, это подразумевает изменение формы карты). На ряде других систем можно просто удалить стандартную микросхему, в которой хранятся все карты, и на ее место установить другую микросхему с измененными картами.

Кроме того, необходимо, чтобы дроссельные патрубки были отсинхронизированы или сбалансированы для обеспечения их одновременного равномерного открытия.

Обнаружено использование расширения AdBlock.


Викия — это свободный ресурс, который существует и развивается за счёт рекламы. Для блокирующих рекламу пользователей мы предоставляем модифицированную версию сайта.

Викия не будет доступна для последующих модификаций. Если вы желаете продолжать работать со страницей, то, пожалуйста, отключите расширение для блокировки рекламы.

Также на Фэндоме

Случайная вики