Принцип работы топливного насоса инжекторного двигателя: Принцип работы топливной системы двигателя инжектор

Когда появился инжектор

Карбюратор, судя по всему, уже смешал отведенное ему количество топлива с воздухом в XX веке и его время стремительно подходит к концу. Несмотря на то что инжекторная система подачи топлива появилась гораздо раньше, чем карбюратор, она только начинает обживаться под капотами автомобилей. Своим происхождением впрыск обязан итальянскому физику и изобретателю Джованни Вентури, который изобрел форсунку с переменным сечением и скромненько назвал ее Труба Вентури.

Использовать ее в автомобилях начали ребята из гаража Леона Левассора. Что-то наподобие современного впрыска они ставили на свои автомобили еще в 1902 году. После этого автомобильные системы питания метались в поисках лучшего устройства, а инжектор нашел себе применение в авиационных двигателях. К концу 40-х годов все военные истребители поголовно пользовались инжекторной системой питания до тех пор, пока военная авиация не перешла на реактивную тягу.

Основные преимущества инжекторной системы

Современные специалисты отмечают сразу несколько преимуществ подобных видов систем подачи топлива. А именно:

1. Удалось достигнуть значительного снижения расхода топлива. Это стало возможным благодаря четкому контролю подачи топлива.
2. Подобная система способствует повышению мощности. Для сравнения карбюраторные двигатели внутреннего сгорания имеют мощность на среднем на 10% меньше нежели идентичные инжекторные.
3. Автоматизированная система впрыска. Стоит помнить, что в карбюраторных автомобилях функцию регулировки выполняет подсос и регулировочные винты. В данном же случае водителю не придется тратить время, и система все сделаем за него.

Разнообразие инжекторных систем

В современности существует два вида инжекторов. Первый относится к системам моновпрыска. В данном случае одна форсунка осуществляет подачу топлива в коллектор на все цилиндры. Среди автомобилистов подобная система более известна, как электронный карбюратор. Однако, современные производители уже отошли от данной технологии, и встретить подобную систему можно только в старых моделях.

Вторая система подразумевает распределённый впрыск, то есть многоточечный впрыск. В данном случае устанавливается отдельная форсунка во впускном тракте каждого цилиндра и каждая из них осуществляет подачу определённого объёма топлива в камеру сгорания.

По способу распределения впрыска подобные системы делятся на:

1. Одновременную. Система встречается очень редко, но всё же имеет место быть. Ее особенностью является то, что всего за один оборот коленчатого вала абсолютно все форсунки отрабатывают в одно и тоже время.
2. Попарную параллельную. В данном случае форсунки работают по парам. Другими словами, за один оборот коленчатого вала только одна пара форсунок работает.
3. Последовательную. Данный вид распределения впрыска является самым распространенным. Особенностью является то, что за один оборот вала каждая форсунка по разу открывается перед тактом впуска. При этом регулировка происходит отдельно.

Отрицательные характеристики систем

Несмотря на огромный перечень положительных характеристик, данный механизм, как и многие другие, имеет и свою темную сторону. К минусам данной конструкции относятся:

• довольно большая стоимость ремонта;
• высокая стоимость комплектующих;
• маленькая вероятность возможности ремонта;
• большие требования к качеству топлива;
• определить неисправность может только профессионал;
• диагностика стоит достаточно дорого;
• для ремонта нужно иметь специальное оборудование.

Стоит отметить, что инжекторный тип впрыска топлива со временем может приводить к тому, что впускной клапан закоксовывается. Это происходит из-за того, что он просто не омывается топливом, которое, в некотором роде, его очищает.

Устройство системы

Инжекторная система подачи топлива состоит из электронной и механической составляющих. Первая контролирует параметры работы силового агрегата и на их основе подает сигналы для срабатывания исполнительной (механической) части.

К электронной составляющей относится микроконтроллер (электронный блок управления) и большое количество следящих датчиков:

• лямбда-зонд;
• положения коленвала;
• массового расхода воздуха;
• положения дроссельной заслонки;
• детонации;
• температуры ОЖ;
• давления воздуха во впускном коллекторе.

Датчики системы инжектора

На некоторых авто могут иметься еще несколько дополнительных датчиков. У всех у них одна задача – определять параметры работы силового агрегата и передавать их на ЭБУ

Что касается механической части, то в ее состав входят такие элементы:

• бак;
• электрический топливный насос;
• топливные магистрали;
• фильтр;
• регулятор давления;
• топливная рампа;
• форсунки.

Простая инжекторная система подачи топлива

Как все работает

Теперь рассмотрим принцип работы инжекторного двигателя отдельно по каждой составляющей. С электронной частью, в целом, все просто. Датчики собирают информацию о скорости вращения коленчатого вала, воздуха (поступившего в цилиндры, а также остаточной его части в отработанных газах), положения дросселя (связанного с педалью акселератора), температуры ОЖ. Эти данные датчики передают постоянно на электронный блок, благодаря чему и достигается высокая точность дозировки бензина.

Поступающую с датчиков информацию ЭБУ сравнивает с данными, внесенными в картах, и уже на основе этого сравнения и ряда расчетов осуществляет управление исполнительной частью.В электронный блок внесены так называемые карты с оптимальными параметрами работы силовой установки (к примеру, на такие условия нужно подать столько-то бензина, на другие – столько-то).

Первый инжекторный двигатель Toyota 1973 года

Чтобы было понятнее, рассмотрим более подробно алгоритм работы электронного блока, но по упрощенной схеме, поскольку в действительности при расчете используется очень большое количество данных. В целом, все это направлено на высчитывание временной длины электрического импульса, который подается на форсунки.

Поскольку схема – упрощенная, то предположим, что электронный блок ведет расчеты только по нескольким параметрам, а именно базовой временной длине импульса и двум коэффициентам – температуры ОЖ и уровне кислорода в выхлопных газах. Для получения результата ЭБУ использует формулу, в которой все имеющиеся данные перемножаются.

Для получения базовой длины импульса, микроконтроллер берет два параметра – скорость вращения коленчатого вала и нагрузку, которая может высчитываться по давлению в коллекторе.

К примеру, обороты двигателя составляют 3000, а нагрузка 4. Микроконтроллер берет эти данные и сравнивает с таблицей, внесенной в карту. В данном случае получаем базовую временную длину импульса 12 миллисекунд.

Но для расчетов нужно также учесть коэффициенты, для чего берутся показания с датчиков температуры ОЖ и лямбда-зонда. К примеру, температура составляется 100 град, а уровень кислорода в отработанных газах составляет 3. ЭБУ берет эти данные и сравнивает с еще несколькими таблицами. Предположим, что температурный коэффициент составляет 0,8, а кислородный – 1,0.

Получив все необходимые данные электронный блок проводит расчет. В нашем случае 12 множиться на 0,8 и на 1,0. В результате получаем, что импульс должен составлять 9,6 миллисекунды.

Описанный алгоритм – очень упрощенный, на деле же при расчетах может учитываться не один десяток параметров и показателей.

Поскольку данные поступают на электронный блок постоянно, то система практически мгновенно реагирует на изменение параметров работы мотора и подстраивается под них, обеспечивая оптимальное смесеобразование.

Стоит отметить, что электронный блок управляет не только подачей топлива, в его задачу входит также регулировка угла зажигания для обеспечения оптимальной работы мотора.

Теперь о механической части. Здесь все очень просто: насос, установленный в баке, закачивает в систему бензин, причем под давлением, чтобы обеспечить принудительную подачу. Давление должно быть определенным, поэтому в схему включен регулятор.

По магистралям бензин подается на рампу, которая соединяет между собой все форсунки. Подающийся от ЭБУ электрический импульс приводит к открытию форсунок, а поскольку бензин находится под давлением, то он через открывшийся канал просто впрыскивается.

Почему инжектор лучше карбюратора?

Помнится, еще относительно недавно автомобили с инжекторной системой подачи топлива вызывали недоверие. Пожалуй, единственное логическое объяснение этому – сложность ее конструкции, из-за чего на первых порах возникали проблемы с ремонтом. В отличие от карбюратора, впрыск топлива в инжекторе не нужно регулировать, поскольку это возложено на электронную систему управления. Помимо этого, машина с инжекторным агрегатом потребляет меньше топлива, а мощность ее мотора значительно выше. Плюс ко всему — значительное снижение вредных соединение в выхлопе авто, ввиду лучшего сгорания топливной смеси, которое возможно благодаря ее правильной и дозированной подаче.

Типы инжекторов

 1. Система центральной подачи топлива (моновпрыск), представлен одной форсункой, через которую топливная смесь поступает в коллектор, а с него уже распределяется по всем цилиндрам. Самый простой тип, который сегодня уже практически не применяется.

 2. Система распределенной топливоподачи (многоточечный впрыск). Здесь уже через отдельные форсунки осуществляется впрыск топлива в цилиндры, то есть количество форсунок соответствует количеству цилиндров.

Многоточечная система впрыска бывает:

— Одновременного типа, когда все форсунки открываются, и впрыск топлива осуществляется в течение одного полного оборота коленвала. Практически не встречается.

— Попарно-параллельного типа, когда топливовпрыск ведется через парные форсунки, цикл работы которых определяется одним вращением коленвала. Также используется редко, однако, может быть встречаться из-за поломки датчика при последовательном типе топливоподачи.

— С последовательным (фазированным) впрыском топлива, в которой за одно вращение коленвала происходит открытие каждой из форсунок для впрыска топлива. Наиболее распространенная и совершенная система топливовпрыска, которая позволяет подать рабочую смесь непосредственной в цилиндр, при этом длительность ее подачи и дозировка рассчитываются максимально точно. Стоит отметить, что рабочее давление системы может возрастать до 200 атм.

Однако есть и ряд своих недостатков, к которым можно отнести наличие множества дорогостоящих элементов, причем некоторые из них, абсолютно неремонтопригодны. Также, в инжекторах с системой последовательного топливовпрыска очень часто закоксовываются клапана впуска, из-за того, что они практически не омываются, следовательно, и не очищаются топливной смесью.

Виды систем впрыска бензиновых двигателей

Впрыск может быть:

• центральным (ДВС с карбюраторами, наддроссельный впрыск),
• распределённый или коллекторный (осуществляется отдельной форсункой в каждый цилиндр двигателя),
• непосредственный (осуществляется напрямую в камеры сгорания, отдельными форсунками), встречается в разных вариациях, характерен для современных автомобилей.

Варианты топливных систем бензиновых двигателей (R R. Bosch)

Решения с карбюраторами

Дольше всего человечество знакомо с подачей топлива посредством карбюратора. И не потому, что такие решения лучшие, а потому что они – первые. И множество лет – единственно доступные. Карбюратор был неотъемлемой частью топливной системы на около сотни лет. Нельзя сказать, что сейчас карбюраторы полностью исчезли из жизни, но на легковой и коммерческий транспорт карбюраторы ставить перестали. Их можно увидеть только на средствах механизации, которые применяются для садовых, строительных работ.
Автопром же перестал выпускать машины с карбюраторной системой еще в 90-е годы прошлого века.

Принцип их действия основан на принципе втягивания топлива в поток воздуха, проходящего через карбюратор. Всё это возможно за счет сужения воздушного канала и разрежения воздуха.

Объём воздуха, который проходит через сужение воздушного канала, пропорционален объёму топлива, поступающего через распылитель карбюратора. Благодаря этому несложно в автоматическом режиме поддерживать требуемое соотношение топлива к воздуху.

Как работает устройство?

1. Топливо из бака забирает насос (управляемый механически или электрически – в зависимости от модели).
2. ДВС запускается, и поток воздуха, проходящий через сужение воздушного канала карбюратора, создает разрежение.
3. В смесительную камеру карбюратора поступает топливо.
4. Жиклер (калиброванное отверстие) дозирует топливо.

С точки зрения работы всё достаточно просто. Так почему же карбюраторы уходят в историю?
Здесь достаточно много причин:

• Низкая экономичность, а соответственно, и низкий уровень топливной эффективности.
• Проблемы при переменных режимах работы, обусловленные низкими динамическими качествами.
• Прямая зависимость от положения двигателя.
• Выброс в окружающую среду большого количества вредных веществ (несоответствие нормативам эмиссии газообразных вредных выбросов в атмосферу).

Особенности системы впрыска

Основным преимуществом системы впрыска считают точную дозировку топлива, необходимую для оптимальной работы двигателя в определенный момент и под определенной нагрузкой. Этого позволила добиться только электронная система управления. Старые инжекторные системы имели механическое управление и подавали бензин по средним потребностям мотора. Современный инжектор способен точно вычислить сколько топлива необходимо и в какой момент его нужно подать. Синхронизация системы питания с зажиганием позволяет оперативно менять как угол опережения подачи искры, так и момент подачи бензина, поэтому теоретически, инжекторные системы должны быть эффективнее и экономичнее карбюраторных.

Диагностика инжекторных систем

Действительно, с применением электроники и распределенной системы впрыска моторы стали немного экономичнее, но против физики не попрешь, и без нужного количества бензина камера сгорания просто не выдаст ту энергию, которая необходима. С усложнением систем впрыска стали появляться новые проблемы, особенно на дешевых машинах, поскольку система впрыска очень требовательна к материалам топливной аппаратуры и особенно, к качеству топлива. Это вообще больной вопрос для всех инжекторов. Количество серы в отечественном бензине не укладывается ни в какие нормы, поэтому даже на недорогих системах впрыска очень часто требуется вмешательство механика.

Неисправности системы впрыска проявляются по-разному, но методы диагностики на современных СТО позволяют довольно точно определить нерабочий элемент. Чаще всего, это страдают от топлива насосы и форсунки. Определить неисправность просто, для этого даже не нужно ехать в сервис:

• тяжелый пуск;
• высокий расход;
• провалы в работе на средних оборотах и отсутствие холостых;
• сбои в переходных режимах.

Все это свидетельствует о недостаточном количестве бензина в камере сгорания. Насосы, как правило, не ремонтируют, по крайней мере, на официальных сервисах, а форсунки приходится мыть и прочищать.

Принцип действия системы непосредственного впрыска

Система непосредственного впрыска в результате работы обеспечивает несколько видов смесеобразования:

• послойное ;
• стехиометрическое гомогенное ;
• гомогенное.

Многообразие в смесеобразовании определяет высокую эффективность использования топлива (экономия, качество образования смеси, ее полное сгорание, увеличение мощности, уменьшение вредных выбросов) на всех режимах работы двигателя.

Послойное смесеобразование используется при работе двигателя на малых и средних оборотах и нагрузках. Стехиометрическое (другое наименование – легковоспламеняемое) гомогенное (другое наименование – однородное) смесеобразование применяется при высоких оборотах двигателя и больших нагрузках. На бедной гомогенной смеси двигатель работает в промежуточных режимах.

При послойном смесеобразовании дроссельная заслонка почти полностью открыта, впускные заслонки закрыты. Воздух поступает в камеры сгорания с большой скоростью, с образованием воздушного вихря. Впрыск топлива производится в зону свечи зажигания в конце такта сжатия. За непродолжительное время до воспламенения в районе свечи зажигания образуется топливно-воздушная смесь с коэффициентом избытка воздуха от 1,5 до 3. При воспламенении смеси вокруг нее остается достаточно много чистого воздуха, выступающего в роли теплоизолятора.

Рабочий процесс поддерживается движением воздуха в цилиндрах. В зависимости от нагрузочного и скоростного режимов регулируется интенсивность движения воздуха, при этом, обеспечивается создание гомогенной или послойной смеси.

Гомогенное стехиометрическое смесеобразование происходит при открытых впускных заслонках, дроссельная заслонка при этом открывается в соответствии с положением педали газа. Впрыск топлива производится на такте впуска, что способствует образованию однородной смеси. Коэффициент избытка воздуха составляет 1. Смесь воспламеняется и эффективно сгорает во всем объеме камеры сгорания.

Бедная гомогенная смесь образуется при максимально открытой дроссельной заслонке и закрытыми впускными заслонками. При этом создается интенсивное движение воздуха в цилиндрах. Впрыск топлива производится на такте впуска. Коэффициент избытка воздуха поддерживается системой управления двигателем на уровне 1,5. При необходимости в состав смеси добавляются отработавшие газы из выпускной системы, содержание которых может доходить до 25%.

Промывка инжекторной системы

Есть несколько способов очистки инжекторной системы. Если двигатель находится еще не в критическом состоянии, тогда может помочь промывка при помощи топливных присадок. Они растворяют отложения в насосе, топливопроводе, а главное, в форсунках, и в некоторой степени чистят систему от грязи и шлаков. не всегда это удается и не всегда это безопасно для двигателя, поэтому наиболее эффективным способом прочистки форсунок считают ультразвуковые ванны. Это не механический способ очистки и процесс проходит довольно эффективно.

Инжекторная система подачи топлива продолжает совершенствоваться, полностью вытесняя карбюраторы. Системы вполне работоспособны, только для того, чтобы избежать лишних проблем с очисткой и регулировками, стоит следить за качеством топлива ровно настолько, насколько это позволяют наши нефтеперерабатывающие комбинаты. Чистого всем бензина, и удачи в дороге!

Обратная связь с датчиками

Одним из основных датчиков, на показаниях которого ЭБУ регулирует время открытия форсунок, является лямбда-зонд, установленный в выпускной системе. Этот датчик определяет остаточное (не сгоревшее) количество воздуха в газах.

Благодаря этому датчику обеспечивается так называемая «обратная связь». Суть ее заключается вот в чем: ЭБУ провел все расчеты и подал импульс на форсунки. Топливо поступило, смешалось с воздухом и сгорело. Образовавшиеся выхлопные газы с не сгоревшими частицами смеси выводится из цилиндров по системе отвода выхлопных газов, в которую установлен лямбда-зонд. На основе его показаний ЭБУ определяет, правильно ли были проведены все расчеты и при надобности вносит корректировки для получения оптимального состава. То есть, на основе уже проведенного этапа подачи и сгорания топлива микроконтроллер делает расчеты для следующего.

Стоит отметить, что в процессе работы силовой установки существуют определенные режимы, при которых показания кислородного датчика будут некорректными, что может нарушить работу мотора или требуется смесь с определенным составом. При таких режимах ЭБУ игнорирует информацию с лямбда-зонда, а сигналы на подачу бензина он отправляет, исходя из заложенной в карты информации.

На разных режимах обратная связь работает так:

• Запуск мотора. Чтобы двигатель смог завестись, нужна обогащенная горючая смесь с увеличенным процентным содержанием топлива. И электронный блок это обеспечивает, причем для этого он использует заданные данные, и информацию от кислородного датчика он не использует;
• Прогрев. Чтобы инжекторный двигатель быстрее набрал рабочую температуру ЭБУ устанавливает повышенные обороты мотора. При этом он постоянно контролирует его температуру, и по мере прогрева корректирует состав горючей смеси, постепенно ее обедняя до тех пор, пока состав ее не станет оптимальным. В этом режиме электронный блок продолжает использовать заданные в картах данные, все еще не используя показания лямбда-зонда;
• Холостой ход. При этом режиме двигатель уже полностью прогрет, а температура выхлопных газов – высокая, поэтому условия для корректной работы лямбда-зонда соблюдаются. ЭБУ уже начинает использовать показания кислородного датчика, что позволяет установить стехиометрический состав смеси. При таком составе обеспечивается наибольший выход мощности силовой установки;
• Движение с плавным изменением оборотов мотора. Для достижения экономичного расхода топлива при максимальном выходе мощности, нужна смесь со стехиометрическим составом, поэтому при таком режиме ЭБУ регулирует подачу бензина на основе показания лямбда-зонда;
• Резкое увеличение оборотов. Чтобы инжекторный двигатель нормально отреагировал на такое действие, нужна несколько обогащенная смесь. Чтобы ее обеспечить, ЭБУ использует данные карт, а не показания лямбда-зонда;
• Торможение мотором. Поскольку этот режим не требует выхода мощности от мотора, то достаточно, чтобы смесь просто не давала остановиться силовой установке, а для этого подойдет и обедненная смесь. Для ее проявления показаний лямбда-зонда не нужно, поэтому ЭБУ их не использует.

Как видно, лямбда-зонд хоть и очень важен для работы системы, но информация с него используется далеко не всегда.

Система датчиков инжекторных двигателей

Без этих компонентов работа системы впрыска топлива невозможна. Именно датчики сообщают блоку управления всю информацию, которая необходима для работы исполнительных устройств в нормальном режиме. Неисправности системы питания инжекторного двигателя по большей части вызывают именно датчики, так как они могут неверно производить замеры.

1. Датчик расхода воздуха устанавливается после воздушного фильтра, так как в конструкции имеется дорогостоящая платиновая нить, которая при попадании мелких посторонних частиц может засоряться, отчего показания окажутся неверными. Датчик считает, какое количество воздуха проходит через него. Понятно, что взвесить воздух не представляется возможным, да и объем его измерить проблематично. Суть работы заключается в том, что внутри пластиковой трубки находится платиновая нить. Она нагревается до рабочей температуры (более 600º, именно это значение закладывается в ЭБУ). Поток воздуха охлаждает нить, блок управления фиксирует температуру и, исходя из этого, вычисляет количество воздуха.
2. Датчик абсолютного давления необходим для более точного снятия показаний о количестве потребляемого двигателем воздуха. Состоит из 2 камер, одна из которых герметична и внутри у неё вакуум. Вторая камера соединена с впускным коллектором. В последнем при впуске разрежение. Между камерами устанавливается диафрагма с пьезоэлементом, который вырабатывает небольшое напряжение во время изменения давления. Это значение напряжения поступает на вход блока управления.
3. Датчик положения коленвала располагается рядом со шкивом генератора. Если присмотреться, то можно увидеть, что на шкиве есть зубья, причём они расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. Суммарное число зубьев — 60, оси соседних расположены на расстоянии 6º. Но если присмотреться ещё внимательнее, то можно увидеть, что 2-х не хватает. Этот промежуток необходим, чтобы датчик фиксировал положение коленвала максимально точно. Датчик вырабатывает напряжение, которое тем больше, чем выше частота вращения.
4. Датчик фаз (распредвала) работает на эффекте Холла. В конструкции есть диск с вырезанным сегментом и катушка. При вращении диска вырабатывается напряжение. Но в момент, когда прорезь находится над чувствительным элементом, напряжение снижается до 0. В этот момент первый цилиндр находится в ВМТ на такте сжатия. Благодаря датчику фаз точно подаётся искра на свечу и открывается своевременно форсунка.
5. Датчик детонации расположен на блоке ДВС между 2 и 3 цилиндрами (чётко посередине). Работает на пьезоэффекте — при наличии вибрации происходит генерирование напряжения. Чем сильнее вибрация, тем выше уровень сигнала. Блок управления при помощи датчика изменяет угол опережения зажигания.
6. Датчик дроссельной заслонки представляет собой переменный резистор, на который подаётся напряжение 5 В. В зависимости от того, в каком положении находится заслонка, напряжение уменьшается. Иногда случаются поломки — в начальном положении показания датчика прыгают. Стирается резистивный слой, ремонт невозможен, эффективнее установить новый.
7. Датчик температуры ОЖ, от него зависит качество воспламенения топливовоздушной смеси. С его помощью не только происходит коррекция угла опережения зажигания, но и включение электровентилятора.
8. Лямбда-зонд расположен в системе выпуска отработанных газов. В современных системах, которые удовлетворяют последним экологическим стандартам, можно встретить 2 датчика кислорода. Лямбда-зонд отслеживает количество кислорода в выхлопных газах. У него есть внешняя часть и внутренняя. За счёт напыления из драгметалла можно оценить количество кислорода в выхлопных газах. Внешняя часть датчика «дышит» чистым воздухом. Показания передаются на блок управления и сравниваются. Эффективные замеры возможны только при достижении высоких температур (свыше 400º), поэтому часто устанавливают подогреватель, чтобы даже в момент начала работы двигателя не наблюдалось перебоев.

Исполнительные механизмы инжекторных систем

По названию видно, что эти устройства выполняют то, что им скажет блок управления. Все сигналы от датчиков анализируются, сравниваются с топливной картой (огромной схемой работы при тех или иных условиях), после чего подаётся команда на исполнительный механизм. Следующие исполнительные механизмы входят в состав инжекторной системы:

1. Электрический бензонасос, установленный в баке. Он нагнетает в рампу бензин под давлением около 3,5 Мпа. Вот какое давление в топливной системе должно быть, при нем распыление смеси окажется наиболее качественным. При повышении оборотов коленвала увеличивается расход бензина, нужно его больше нагнетать в рампу, чтобы удерживать давление на уровне. В нижней части насосов устанавливается фильтр, который нужно менять хотя бы раз в 30000 км пробега.
2. Электромагнитные форсунки устанавливаются в рампе и предназначены для подачи топливовоздушной смеси в камеры сгорания. Чем дольше открыт клапан форсунки, тем больше смеси поступит в камеру сгорания — именно такой принцип дозирования лежит в основе.
3. Дроссельный механизм приводится в движение педалью из салона. Но в последние годы набирает популярность электронная педаль газа. Это означает, что вместо тросика используется потенциометр на педали и небольшой электродвигатель на дроссельной заслонке.
4. Регулятор холостого хода предназначен для контроля количества воздуха, поступающего в топливную рампу при полностью закрытой дроссельной заслонке. На карбюраторных моторах аналогичную функцию выполняет «подсос».

Принцип работы и устройство регулятора давления топлива

В процессе работы инжекторной системы питания, порция топлива подмешивается в проходящий поток воздуха (или непосредственно впрыскивается в цилиндры). Но чтобы форсунки смогли впрыснуть бензин нужно, чтобы он находился под давлением. Нагнетание топлива осуществляется электробензонасосом.

При этом создаваемое внутри топливной системы давление должно находится в строго заданном диапазоне. И поддерживает его в требуемом значении регулятор давления топлива, используемый в конструкции инжекторной системы.

Места установки

Место установки этого элемента зависит от конструктивных особенностей системы питания. В большинстве случаев на авто используются системы с рециркуляцией топлива. Ее особенность сводится к тому, что лишнее топливо, которое уже поступило на форсунки, сливается обратно в бак.  В такой системе регулятор устанавливается на топливной рампе (где и находится топливо перед поступлением на форсунки).

Но есть и системы, у которых рециркуляция не предусмотрена конструктивно, хотя и встречаются они редко. Поскольку сброса части бензина из рампы нет, то регулировка давления в системе осуществляется до того, как топливо попадет в рампу. В таких системах этот элемент устанавливается сразу за топливным насосом. Он может быть врезанным в топливную магистраль или же располагаться в баке.

Особенности конструкции

Регулятор давления бензина – один из немногих элементов системы, который не управляется с электронного блока. Этот узел – полностью механический и его функционирование основано на перепадах давления. Хотя в системах без рециркуляции срабатыванием датчика заведует ЭБУ. Поскольку встречаются они не часто, то далее рассматривать такие узлы мы не будем.

Стоит отметить, что РТД работает не в строго заданных значениях, он подстраивается под режим работы двигателя. То есть, при надобности он увеличивает или уменьшает давление в системе, чтобы обеспечить оптимальное смесеобразование.

Конструктивно этот элемент очень прост и состоит из корпуса, на котором расположены штуцеры и выводы для подсоединения к системе питания. Внутри этот корпус разделен мембраной на две камеры – топливную и вакуумную.

К топливной полости подходят для вывода – один используется для подачи топлива в камеру, а второй ведет на магистраль слива бензина в бак (обратку). Но второй канал закрыт клапаном, который связан с мембраной.

Со стороны вакуумной полости установлена пружина, которая воздействует на мембрану, обеспечивая перекрытие канала слива клапаном. Эта камера посредством штуцера трубкой соединена с впускным коллектором.

Работа регулятора на разных режимах

Принцип работы РТД

Если рассмотреть упрощенно принцип действия, то он достаточно прост. Насос закачивает топливо в рампу, из которой оно попадает также и в топливную камеру регулятора. Как только сила давления превысит жесткость пружины, мембрана начинает перемещаться в сторону вакуумной полости, увлекая за собой клапан. В результате канал слива открывается и часть бензина стекает в бак, при этом давление в рампе падает. Из-за этого пружина возвращает клапан с мембраной на место, и обратный канал закрывается.

Но как уже упоминалось, РДТ подстраивается под режим работы мотора. И делает это он за счет разрежения во впускном коллекторе. Чем больше будет это разрежение, тем сильнее будет его воздействие на мембрану. По сути, создаваемый вакуум создает противодействующее усилие пружине.

На деле все выглядит так: для работы мотора на холостом ходу увеличение количества топлива не нужно, поэтому и не требуется и повышенного давления.

На этом режиме работы дроссельная заслонка закрыта, поэтому во впускном коллекторе воздуха недостаточно и создается разрежение. А поскольку вакуумная камера  связана с коллектором патрубком, то вакуум создается и в ней. Под воздействием разрежения мембрана давит на пружину, поэтому для открытия клапана нужно меньше давления бензина.

При нагрузке же, когда дроссельная заслонка открыта, разрежения практически нет, из-за чего мембрана не участвует в создании усилия на пружину, поэтому давления требуется больше. Таким образом этот элемент функционирует в системе питания в зависимости от режима работы мотора.

Видео: Регулятор давления топлива. Плохо едет, плохо заводится.

Признаки неисправности. Основные поломки РТД

Несмотря на то, что этот механизм с виду незначительный элемент, от его работы в значительной степени зависит функционирование силовой установки. Все просто – если не будет обеспечиваться требуемое давление, в цилиндры будет подаваться меньшее количество бензина чем требуется.

Признаки неисправности

• плохо заводиться;
• глохнет на холостом ходу;
• не развивает требуемой мощности;
• дергается при наборе скорости;
• обороты коленчатого вала «плавают»;

При наличие этих признаков существует вероятность, что неисправен РТД. Но поскольку такие симптомы могут давать также проблемы с электробензонасосом, фильтром или форсунками, то следует сначала удостовериться, что неисправен именно регулятор давления топлива.

В целом, из-за простоты конструкции, этот элемент выходит из строя очень редко. Основными его неисправностями являются снижение жесткости пружины (из-за чего давление в системе не поднимается до нормы), закупорка каналов и потеря герметичности корпуса. А поскольку регулятор считается не разборным, то в случае возникновения проблем он просто заменяется, тем более, что стоит он недорого.

Ещё кое-что полезное для Вас:

Проверка работоспособности. Замена

Видео: Замена РДТ на ваз 2114

Проверить работоспособность узла можно при помощи манометра. И сделать это очень просто. На топливных рампах имеется штуцер сброса давления в системе, который и используется для проверки создаваемого давления в системе.

Для примера, рассмотрим, как проверяется регулятор давления на примере ВАЗ-2110 с инжектором. Все, что потребуется для проверки – это манометр, маслостойкий шланг и два хомута. А далее:

Так выкручивается золотник из штуцера

1. Снимаем защитный колпачок со штуцера сброса давления на рампе.
2. Аккуратно и неспешно колесным колпачком отворачиваем немного золотник, выжидаем сброса давления и полностью его выкручиваем.
3. На штуцер надеваем подготовленный шланг и фиксируем его хомутом.
4. Второй конец шланга соединяем с манометром и тоже зажимаем хомутом.
5. Заводим двигатель и устанавливаем малые обороты (холостой ход).
6. Смотрим на манометр. Если насос, форсунки и фильтр в нормальном состоянии, то показания манометра должны составлять 2,8-3,2 Атм.
7. Стягиваем со штуцера вакуумной камеры регулятора патрубок, ведущий к коллектору. Это действие должно сопровождаться повышением давления на 0,2-0,7 Атм.

Если есть хоть какое-то несоответствие, то необходимо искать причину. К примеру, насос не смог обеспечить необходимое давление. И лучше всего начать с регулятора давления, поскольку добраться до него не сложно.

Из инструментов для снятия регулятора на ВАЗ-2110 потребуется ключ на 24 и шестигранник на 5.

Регулятор снимается так:

1. Откручиваем ключом на 24 гайку трубки слива бензина в бак.
2. Шестигранником выкручиваем два болта крепления элемента.
3. Аккуратно его извлекаем.
4. Устанавливаем на место новый элемент.
5. Делаем замеры давления.

Если после проделанной процедуры показания замеров не улучшились, следует проверять работоспособность остальных элементов системы.

Напоследок отметим, что регуляторы давления топлива используются не только инжекторных моторах. В дизельных агрегатах с системой питания Common Rail он тоже используется. Только в этой системе регулятор – электромагнитный и его работой управляет ЭБУ.

Подача топлива в инжекторных двигателях, описание отличий типов систем впрыска

Инжекторные двигатели отличаются отсутствием карбюратора, вместо которого выступают новые системы подачи топливных смесей. При надавливании на педаль газа происходит автоматическое регулирование поступления воздуха в топливные цилиндры.

Контроль бензиновых растворов производит специальное электронное устройство, внедренное в двигатель. Подача топлива в инжекторном двигателе отличается конструктивными особенностями, способствующими уменьшению количества вредных веществ, выбрасываемым в атмосферу.

Отличия работы инжекторных двигателей

Принцип подготовки воздушно-топливных смесей полностью отличается от предыдущих. Для создания высокого давления в подаваемых смесях топливный бак имеет встроенный электрический бензонасос. Бензин под давлением поступает в специальный отсек — рампу с форсунками для впрыска в цилиндры, где происходит смешивание его с воздухом.

В зависимости от количества поступившего бензина, температуры двигателя, скорости вращения коленчатого вала электронное управляющее устройство (ЭБУ) регулирует такие параметры:

1. Состав топливной смеси.
2. Количество впрыскиваемой жидкости и объем воздуха.
3. Расчет интервала, через который происходит открытие клапана на форсунке.

Топливо подается под автоматическим контролем. Электронное управление является мозговым центром автомобиля.

Автоматизация контроля поступления топлива в систему питания инжекторного мотора позволяет улучшить основные показатели машины:

• скорость разгона;
• показатели загрязнения экологии;
• общий расход бензина.

Описание преимуществ инжекторных систем

По сравнению с карбюраторами системы питания инжекторного двигателя имеют следующие достоинства:

1. Более тщательная дозировка количества топливной смеси позволяет существенно экономить общий расход.
2. Использование датчиков, следящих за характеристиками топливных смесей и выхлопных газов, приводит к снижению токсичности выхлопа.
3. Опережение зажигания, регулировка угла в соответствии с режимами двигателя способствует росту мощности почти на 10%.
4. При изменениях нагрузки происходит мгновенная корректировка системой впрыска состава топливно-воздушной смеси.
5. Наличие гарантированного облегченного запуска при любой погоде.
6. Уменьшение количества углеводородов в отработанных газах

Недостатки инжекторных двигателей:

• высокие цены на ремонт и обслуживание;
• многие узлы и детали не подлежат восстановлению, возникает необходимость их полной замены;
• повышенные требования к качеству бензина;
• потребность в специализированном диагностическом, обслуживающем и ремонтном оборудовании.

Корректировка функций двигателя контроллером ЭБУ

Современные двигатели впрыскивающего типа используют обособленные форсунки, предназначенные для цилиндров. Бензонасос инжекторного двигателя создает необходимое давление, топливо через открытые клапаны форсунок поступает в специальную камеру для сжигания.

Электронный блок управления (ЭБУ) осуществляет регулирование момента открытия каждой форсунки. Встроенная система специальных приборов — датчиков служит для передачи необходимой информации управляющему устройству.

Данные, используемые ЭБУ:

1. Расход воздуха.
2. Расположение дроссельной заслонки.
3. Контроль охлаждающей жидкости.
4. Расположение коленчатого вала.
5. Кислород в газах.
6. Наличие детонации.
7. Состояние распределительного вала.

Количество расхода воздуха влияет на автоматический перерасчет наполненности цилиндров отдельного цикла. При поломке считывающего прибора перерасчет производится по специальным таблицам аварийного состояния.

Загруженность двигателя, количество оборотов, наполненность цилиндров в одном цикле рассчитываются при помощи информации, предоставляемой датчиком расположения заслонки дросселя, отражающих угол ее открытия.

Прибор, отражающий нагрев охлаждающей жидкости, помогает откорректировать впрыск, зажигание, участвует в управлении электрической вентиляцией. При отказе датчика используются температурные данные, присущие определенному периоду действия силового агрегата, находящиеся в специальной таблице.

Датчик положения коленвала является прибором, без которого невозможно передвижение всей машины. При выходе из строя данного прибора автомобиль не в состоянии добраться даже до ближайшего СТО. С его помощью синхронизируется вся система, производится расчет оборотов движка, определяется расположение коленчатого вала в любой момент работы двигателя.

Кислородный прибор поставляет данные о насыщенности отработавших газов элементом О2. После получения сведений ЭБУ корректирует состав направляемого топлива, его количество. Международные нормы контроля выбросов Евро-2 и Евро-3 требуют использовать данные приборов, следящих за кислородом. Евро-3 предполагает наличие двух кислородных приборов, расположенных после каталитического катализатора и перед ним.

При сигнале специального датчика о возникновении детонации ЭБУ гасит ее путем корректировки угла опережения зажигания. Эксплуатация мотора с детонацией приводит к ускоренному сгоранию топлива. Возникают ударные нагрузки на двигатель, нагрев всех элементов, дымный выброс, прогорание поршней и клапанов, увеличение расхода топлива, снижение мощности силового агрегата. Такая работа мотора крайне нежелательна.

Датчик, контролирующий распределительный вал, подает информацию, необходимую для создания синхронности при впрыске.

В зависимости от встроенной системы впрыска силовые агрегаты комплектуются приборами, помогающими выявлять причины отсутствия поступления бензина в движок. Дополнительные приборы осуществляют контроль за выбросами.

Управляющий механизм также корректирует функционирование рабочих узлов:

• системы зажигания;
• вентилятора системы охлаждения;
• регулятора холостого хода;
• бензонасоса;
• форсунок;
• клапана адсорбера, предназначенного для улавливания паров бензина.

При запуске силового агрегата остатки паров автоматически направляются в камеру для последующего сжигания.

Благодаря четкому взаимодействию всех механизмов производится точное впрыскивание топлива. Состав и количество топливной смеси отрегулированы благодаря отлаженной работе ЭБУ.

Описание видов систем питания

Системы впрыска имеют несколько разновидностей:

1. Одноточечные, при которых имеется одна форсунка и несколько цилиндров.
2. Многоточечные, здесь каждый цилиндр снабжен своей форсункой.
3. Непосредственные системы основаны на работе по принципу дизелей, где подача топлива производится форсунками прямо в цилиндры.

Схема системы питания одноточечного типа:

При применении одноточечных систем или моновпрыска используется минимальное количество управляющей электроники. На основании данных, полученных с датчиков, ЭБУ изменяет условия подачи топлива. При одноточечном впрыске существенно экономится бензин, улучшается состав выхлопа, повышается надежность двигателя. К недостаткам такого типа системы относится снижение приемистости двигателя, наблюдается скопление топлива на стенках коллектора в виде осадка.

Схема питания многоточечного впрыска:

Система питания многоточечного впрыска более совершенна. Здесь топливо подается на каждый цилиндр. Данный метод впрыска топлива отличается сложностью, однако мощность двигателя при этом возрастает почти на десять процентов.

При установке двигателей с многоточечным впрыском автомобиль получает ускоренный разгон благодаря настройкам и качественному наполнению цилиндров. Приближение клапанов впуска к форсункам способствует точности подачи топлива, минимизирует вероятность образования топливных осадков.

Впрыскивающие системы непосредственного типа обладают оптимальным сочетанием высокого качества сгорания воздушно-топливных смесей и повышенного КПД. В двигателях непосредственной системы питания более тщательно производится распыление и смешивание с воздушными потоками, происходит более грамотное распределение готовой смеси в зависимости от режимов работы мотора.

К преимуществам относится экономичность расхода топлива, увеличение интенсивности ускорения машины, более чистый выхлоп. К недостаткам можно отнести повышенные требования к качеству бензина. Топливная аппаратура такого двигателя очень капризна.

Проведение техобслуживания систем питания инжекторных двигателей

Мероприятия по техническому обслуживанию систем питания обладают особенностями:

1. В процессе эксплуатации моторов наиболее часто подвергаются загрязнениям и выходу из строя воздушные фильтры. Каждые тридцать тысяч километров пробега необходимо менять фильтрующий элемент на новый экземпляр. Рекомендуется также регулярно очищать извлеченный узел от грязи и пыли при помощи щетки и встряхивания.
2. Возникновение рывков при движении машины говорит о необходимости замены фильтра, производящего тонкую очистку топлива. Рекомендуется также производить плановые замены после очередных 30 тыс. км пробега.
3. Форсунки подвергаются регулярным проверкам, производится замена регулятора холостого хода.

Принцип работы инжекторного двигателя — описание системы

Ноя 6 2014

Инжекторные двигатели пришли на смену карбюраторным ДВС, так как являются более экономичными и в меньшей степени загрязняют окружающую среду.

Карбюратор не может обеспечивать настолько точное дозирование горючей смеси и момент впрыска топливной смеси, так как это делает электронный инжектор.

Принцип работы инжекторного двигателя состоит в следующем. В современных инжекторных двигателях у каждого цилиндра есть своя форсунка.

Все форсунки соединены в одну систему трубопроводом – так называемой топливной рампой. Топливо в систему подается при помощи электрического топливного насоса, который создает избыточное давление внутри системы.

Количество топлива, которое впрыскивается в цилиндр, момент открытия форсунки – все это определяет электронная система, которая учитывает одновременно множество факторов. И на основе анализа поступающих данных, она корректирует работу форсунки.

Система, которая анализирует ситуацию, называется контроллер. Контроллер связан с датчиками, которые дают информацию о разных параметрах, которые важны для режима работы двигателя.

На разных моделях автомобилей количество датчиков может изменяться, однако, основные датчики установлены на всех инжекторных двигателях и считывают информацию о:

• частоте вращения и положении коленвала;
• массовом расходе воздуха, ДВС;
• температуре жидкости охлаждения;
• положении дроссельной заслонки;
• детонации в двигателе;
• напряжении в бортовой электросети;
• скорости автомобиля.

Для того чтобы двигатель работал в оптимальном режиме система должна обеспечить правильный момент подачи топлива в цилиндры, правильное количество топлива.

Система должна составить оптимальную пропорцию бензина и воздуха, доставить эту смесь в цилиндры и вовремя подать иск

для судового дизельного двигателя

Топливные форсунки для судового дизельного двигателя

Впрыск топлива достигается за счет расположения кулачков на распредвал. Этот распределительный вал вращается с частотой вращения двигателя для двухтактного двигателя. и на половине оборотов двигателя для четырехтактного. Есть две основные системы в использовании, каждый из которых использует комбинацию механических и гидравлические операции. Самая распространенная система — это рывковый насос; то другой — это common rail.

Игольчатый клапан удерживается закрытым на скошенном седле с помощью промежуточный шпиндель и пружина в корпусе инжектора.Весна давление и, следовательно, давление открытия форсунки, может быть установлено компрессионная гайка, действующая на пружину. Форсунка и корпус инжектора изготовлены как подходящая пара и точно отшлифованы, чтобы хороший сальник. Оба соединены гайкой сопла.

Игольчатый клапан открывается, когда давление топлива воздействует на коническая грань игольчатого клапана оказывает достаточное усилие, чтобы преодолеть сжатие пружины.Затем топливо поступает в нижнюю камеру и вытолкнули через серию крошечных отверстий. Маленькие отверстия имеют размер и расположены так, чтобы распылять или разбивать на крошечные капли все жидкое топливо, которое затем легко сгорит. Как только насос форсунки или распределительный клапан отключает подачи топлива под высоким давлением игольчатый клапан быстро закроется под сила сжатия пружины.

Все двухтактные тихоходные двигатели и многие среднеоборотные четырехтактные двигатели теперь почти непрерывно работают на тяжелом топливе.А Поэтому необходима система циркуляции топлива, которая обычно внутри топливной форсунки. Во время впрыска топливо под высоким давлением будет откройте циркуляционный клапан для проведения инъекции. Когда двигатель остановился подкачивающий топливный насос, подающий топливо, которое циркуляционный клапан направляет вокруг корпуса инжектора.

Старые конструкции двигателей могут иметь топливные форсунки, которые циркулируют с охлаждающая вода.

Из бункерных цистерн топливо перекачивается перекачивающим насосом в отстойник, из отстойника мазут очищается до служебный бак.Из служебного бака мазут перекачивается через топливная система под давлением к двигателю.

Мазут сначала проходит через комплект холодных фильтров в комплект подкачивающие насосы мазута, повышающие давление мазута примерно до 12 15 бар, подавая топливо через комплект подогревателей и viscotherm, комплект фильтров тонкой очистки затем к топливной рампе и к топливные насосы двигателя, где давление поднимается примерно до 250 300 бар для распыления топливной форсункой.

Нагреватель в системе снижает вязкость мазута в системе для эффективного сгорания. Требуемая температура будет зависеть от от качества жидкого топлива, которое будет варьироваться в зависимости от температуры не должна превышать 150 ° C. Фильтр тонкой очистки в системе нержавеющий. стальная сетка для фильтрации частиц размером более 50 микрон или менее для двигатели меньшего размера. Фильтры необходимо регулярно чистить.

Плотность мазута, сжигаемого в дизельном двигателе, важна потому что некоторые виды топлива разной плотности несовместимы в резервуарах может происходить образование тяжелых шламов.

• Функция топливной форсунки для дизельного двигателя

Функция системы впрыска топлива состоит в том, чтобы подавать необходимое количество топлива в нужный момент и в подходящем состоянии для процесс горения. Следовательно, должна быть какая-то форма измерения подача топлива, средства синхронизации доставки и распыления топливо.
Подробнее …..
• Техническое обслуживание топливных фильтров

Механическое отделение твердых примесей от масляных систем (топливных и смазка) достигается за счет использования фильтров и сетчатых фильтров.Ситечко обычно это фильтр грубой очистки для удаления более крупных загрязняющих частиц. И то и другое устроены как полнопоточные агрегаты, обычно устанавливаются парами (дуплекс) один в качестве резервного ..
Подробнее …..
• Процесс смешивания жидкого топлива

Смешивание — это смешивание двух видов топлива, обычно тяжелого и морского дизельное топливо. Намерение состоит в том, чтобы производить топливо средней вязкости. подходит для использования во вспомогательных дизелях. .
Подробнее …..
• Центрифугирование мазута

И жидкое топливо, и смазочные масла требуют обработки перед подачей в двигатель.Это будет включать хранение и нагревание, чтобы обеспечить разделение наличие воды, грубая и тонкая фильтрация для удаления твердых частиц, а также центрифугирование.
Подробнее …..
• Микробиологическая инвазия судового мазута

В смазочных маслах и мазут. При подходящих условиях они могут расти и размножаться на феноменальные ставки. Их присутствие приводит к образованию кислот и осадок, пятна на металле, отложения и серьезная коррозия..
Подробнее …..
• Контроль отделения тяжелой нефти и руководство по топливным бакам

Изменения в технологиях нефтепереработки приводят к получению тяжелого жидкого топлива с повышенной плотности и обычно загрязнены каталитическими мелкими частицами. Эти представляют собой небольшие частицы катализаторов, используемых в процессе рафинирования. Они есть чрезвычайно абразивен и должен быть удален из топлива перед его попаданием двигатель.
Подробнее …..
• Обработка жидкого топлива для судостроения

Сырая нефть в настоящее время является источником большинства жидких углеводородов для использования в судостроении.Синтетическое топливо разрабатывается, но, вероятно, будет дорого для движения корабля. Твердое топливо, такое как уголь, возвращается в небольшой путь для определенных специализированных торговых пробегов. Различные изысканные продукты сырой нефти, вероятно, останутся основными формами морских топливо.
Подробнее …..
• Масляная система для дизельного двигателя

Масляная система для дизельного двигателя может быть рассмотрена в двух части системы подачи топлива и впрыска топлива. Подача топлива связана с предоставление жидкого топлива, пригодного для использования системой впрыска.
Подробнее …..

Machinery Spaces.com посвящена принципам работы, конструкции и эксплуатации всего оборудования. предметы на корабле, предназначенные в первую очередь для инженеров, работающих на борту, и тех, кто работает на берегу. По любым замечаниям, пожалуйста Свяжитесь с нами

Copyright © 2010-2016 Machinery Spaces.com Все права защищены.
Условия использования
Прочтите нашу политику конфиденциальности || Домашняя страница ||

Управление авиационным газотурбинным двигателем на основе управления впрыском топлива

1.Введение

Для газотурбинного двигателя, особенно для реактивного двигателя, автоматическое управление является одним из наиболее важных аспектов, чтобы обеспечить ему, как основной части самолета, соответствующую эксплуатационную безопасность и высочайшую надежность; какой-то конкретный гидромеханический или электромеханический контроллер в настоящее время реализует эту цель.

Реактивные двигатели для летательных аппаратов выпускаются в широком диапазоне характеристик и типов (одинарный, два или несколько золотниковых, одноструйный или сдвоенный, с постоянной или изменяемой геометрией выхлопного сопла, с дожиганием или без него), в зависимости от их конкретные задачи (двигатели для гражданской или боевой авиации).Каким бы ни было конструктивное решение двигателя, обязательно наличие автоматической системы управления для достижения желаемых характеристик и уровня безопасности для любого режима полета (высоты и скорости).

Что касается современных авиадвигателей, то чем сложнее их конструктивное решение, тем больше их параметров. Рассматривая двигатель как управляемый объект (см. Рисунок 1.a), следует выделить среди этих параметров наиболее важные из них, которые легче всего измерить, и, в то же время, разделить их на два класса: параметры управления и контролируемые параметры.Существует множество подходящих контролируемых параметров (выходные параметры, такие как: тяга, расход топлива, скорость золотника (ов), температура камеры сгорания и т. Д.), Но только несколько подходящих параметров управления (входные параметры, такие как: расход топлива, площадь выхода сопла и / или площадь входа). Это приводит к большому количеству возможных комбинаций управляющих программ (законов команд), связывающих входные и выходные параметры, чтобы сделать двигатель безопасной эксплуатационной деталью самолета; для человека-пользователя (пилота) невозможно обеспечить надлежащую координацию этих кратных законов команд, поэтому обязательно использовать некоторые специальные системы автоматического управления (контроллеры), чтобы поддерживать выходные параметры в желаемом диапазоне, независимо от условия полета есть.

Рис. 1.

Двигатели самолета как объекты управления

Фактически, пилот имеет только одну возможность команды двигателя, единственный входной параметр — смещение дроссельной заслонки и единственный соответствующий выходной параметр — тягу двигателя (как показано на рисунке 1.b). Хотя тягу двигателя трудно измерить и отобразить, ее можно оценить и выразить с помощью других параметров, таких как скорость (-и) золотника (-ов) двигателя или температура газа за турбиной, которые гораздо проще измерить и отобразить.

Следовательно, большинство законов и программ управления двигателем самолета используют в качестве управляющих параметров расход топлива Qc (который является наиболее важным и наиболее часто используемым) и горловину выхлопного сопла и / или площадь выхода A5, а в качестве контролируемых параметров золотник двигателя. (s) скорость (и) и / или температура отработавших газов двигателя. Между тем, в схеме управления двигателем смещение дроссельной заслонки само становится входом для смешанного (сложного) блока настройки, который устанавливает опорные параметры для контроллера (ов) двигателя, как показано на рисунке 2.Таким образом, в этом случае оба управляющих параметра двигателя сами становятся управляемыми параметрами контроллера (ов) двигателя, сложной системы управления двигателем, имеющей в качестве подсистем систему управления площадью выходного отверстия выхлопного сопла (Aron & Tudosie, 2001), а также система управления впрыском топлива (Lungu & Tudosie, 1997).

Из-за большого значения впрыска топлива проблема контроллеров впрыска топлива является основной проблемой для разработчиков и производителей насосов.

Рисунок 2.

Система автоматического управления авиационным двигателем

2.Принципы управления расходом топлива

Подача топлива в авиационные двигатели обеспечивается насосами различного типа: плунжерными, шестернями (зубчатыми колесами) или крыльчаткой. Для всех из них расход топлива на выходе зависит от скорости их ротора и положения исполнительного механизма; для насоса с плунжером привод определяет угол наклона пластины, но для другого типа насоса привод определяет положение перепускного золотникового клапана (что дает размер выпускного отверстия и, следовательно, величину расхода нагнетаемого топлива, а также давление топлива).

Расход топлива через некоторую часть схемы впрыска ( x ) Qx определяется по общей формуле (где μx — коэффициент расхода части x , в зависимости от формы и шероховатости его внутреннего канала, Ax- x эффективная площадь впрыска, ρ — плотность топлива, pb — давление до и pa — давление после вышеупомянутой части):

Qx = μxAx2ρpb − paE1

Следовательно, расход топлива через форсунку (форсунки) составляет

Qi = μiAi2ρpi − pCAE2

и через дозирующий клапан (перед форсункой) аналогично

Qd = μdAd2ρpp − piE3

, где μi и μrare коэффициент расхода, pi − давление впрыска топлива, pCA − воздух / давление газов в камере сгорания двигателя, давление подачи pp-топливного насоса, эффективная площадь клапана дозирования Ad-топлива (в зависимости от рабочего объема привода насоса), полезная площадь Ai-форсунки, принятая круглой (Ai = πdi24), диаметр ди-форсунки.

Для установившегося режима расход топлива постоянен, soQi = Qr, что приводит к новому выражению для расхода впрыска (Stoenciu, 1986), где f = μiAiμdAd:

Qr = μdAd2ρ (1 + f) pp −pCAE4

Поскольку для постоянного режима работы двигателя pCA можно считать постоянным, расход топлива зависит от pp (orpp − pi) и Ar, поэтому контроллер расхода топлива должен иметь дело с одним из этих параметров, или с ними обоими одновременно.

В соответствии с этим наблюдением, в настоящее время обычно используются базовые контроллеры впрыска топлива следующих типов (Stoicescu & Rotaru, 1999):

• с постоянным давлением топлива и регулируемым клапаном дозирования топлива;

• с постоянным перепадом давления топлива и регулируемым клапаном дозирования топлива;

• с постоянным проходным сечением форсунки и регулируемым перепадом давления топлива.

Обычно топливные насосы интегрированы в систему управления реактивным двигателем; точнее: топливный насос вращается валом двигателя (очевидно, через коробку передач), поэтому скорость насоса пропорциональна (иногда равна) скорости двигателя, которая является наиболее часто контролируемым параметром двигателя. Таким образом, другой параметр управления насосом (угол пластины или ширина выпускного отверстия) должен управляться контроллером скорости двигателя.

Большинство используемых в настоящее время контроллеров авиационных реактивных двигателей имеют в качестве контролируемого параметра скорость двигателя, используя впрыск топлива в качестве управляющего параметра, в то время как температура газов является лишь ограниченным параметром; ограничение температуры реализуется через тот же параметр управления — расход впрыскиваемого топлива (Moir & Seabridge, 2008; Jaw & Matingly, 2009).Следовательно, управляемое уменьшение расхода топлива для отмены коррекции температуры также вызывает снижение скорости.

3. Контроллер впрыска топлива с камерой постоянного давления

Очень простое, но эффективное конструктивное решение управления впрыском топлива включает топливный насос с камерой постоянного давления в схему управления частотой вращения двигателя или температурой выхлопных газов. Поскольку наиболее важными характеристиками авиационного реактивного двигателя являются уровень тяги, а значение частоты вращения двигателя является наиболее эффективным режимом для его оценки, управление частотой вращения двигателя становится приоритетом.

На рисунке 3 представлена ​​гидромеханическая система управления впрыском топлива, основанная на топливном насосе с поршнями и камерой постоянного давления.

Рисунок 3.

Регулятор впрыска топлива с камерой постоянного давления

3.1. Представление системы

Контроллер впрыска топлива этого типа обеспечивает требуемый расход топлива, регулируя эффективную площадь дозирующего клапана, при этом давление топлива перед ним поддерживается постоянным.

Основными частями системы являются: 1-топливный насос плунжерный; Привод 2-х насосов; 3-х позиционный датчик давления с системой сопло-заслонка; 4-х дозировочный клапан (дозирующий элемент).Топливный насос обеспечивает расход Qpfuel при давлении PC в камере 10 давления, которая подает на рампу форсунки через дозирующий клапан. Этот золотник 11 дозирующего клапана действует пропорционально перемещению дроссельной заслонки, перемещаясь рычагом 12. Насос соединен с валом двигателя, поэтому его скорость составляет n или пропорциональна ей. Угол наклона пластины насоса 6 определяется перемещением штока 22 привода ( и ), которое определяется балансом давлений в камерах привода (А и В) и силой упругости пружины 21.Камера давления pAin A создается за счет баланса между расходами топлива через дроссель 20 и сопло 17 (закрытое полусферической заслонкой, прикрепленной к рычагу 14 датчика). Баланс между двумя механическими моментами устанавливает смещение рычага датчика x : то, которое определяется силой упругости пружины 16 (из-за ее предварительного сжатия z ), и смещение, создаваемое силой упругости мембраны 19 ( смещается давлением в камере между мембраной и буфером колебаний жидкости 13).

Система работает, поддерживая постоянное давление в камере 10, равное заданному значению (пропорциональному предварительному сжатию пружины 16, установленному регулировочным болтом 15). Необходимый расход топлива Qi двигателя и, следовательно, частота вращения двигателя n , регулируются соотношением между значением давления в компьютере и регулируемым пазом дозирующего клапана (пропорциональным угловому смещению рычага θ).

Функциональная блок-схема системы управления представлена ​​на рисунке 4.

Рисунок 4.

Функциональная схема контроллера камеры постоянного давления

3.2. Математическая модель системы

Математическая модель состоит из уравнений движения для каждой подсистемы, а именно:

Уравнение расхода топливного насоса

Qp = Qp (n, y) E5

Уравнение камеры постоянного давления

Qi = Qp − QAE6

Уравнения привода топливного насоса

QA = μdAπdA242ρpc − pAE7

QA − Qs = βVA0dpAdt + SAddt (ys + y) E8

md2ydt2 + ξdyEdc -10

Давление SBA = 900 уравнения датчика

Qs = −μnπdn2ρ (z + x) pA − p0E10

l1Smpc + l2πdn24pA = l2ke (z + x) E11

уравнение для дозирующего клапана

Qi = μib1θs + θπ2ρpc-

с учетом уравнения jet

n = n (Qi, p1 *, T1 *) E13

где Qp, Qi, QA, Qs — расход топлива, давление в камере насоса PC, давление в камере A привода pA , внутреннее давление pCA-камеры сгорания, p0-давление в контуре низкого давления, μdA, μn, μi-коэффициент расхода, dA, dn-drossels ‘d диаметры, SA, поверхности поршня SB, SA≈SB,

Процесс горения в двигателе искрового зажигания с системой двойного впрыска

1.Введение

В настоящее время впрыск является основным решением подачи топлива в двигатели с искровым зажиганием (SI). Системы впрыска топлива отличались разным местом подачи топлива в двигатель. Независимо от сложности системы управления, можно выделить следующие типы систем впрыска топлива:

• впрыск перед дроссельной заслонкой, общий для всех цилиндров — называется Впрыск дроссельной заслонки — TBI или Одноточечный впрыск — SPI (Рисунок 1 a),

• впрыск в отдельные впускные каналы каждого цилиндра — так называемый Port Fuel Injection — PFI или Multipoint Injection — MPI (Рисунок 1 b),

• впрыск непосредственно в каждого цилиндра, с прямым впрыском, — DI (рис. 1 c).

Рисунок 1.

Системы впрыска топлива [1]: а) одноточечный впрыск, б) многоточечный впрыск, в) прямой впрыск; 1 — Подача топлива, 2 — Воздухозаборник, 3 — Дроссель, 4 — Впускной коллектор, 5 — Топливная форсунка (или форсунки), 6 — Двигатель

1.1. Историческая справка о применении систем впрыска топлива в двигателях SI

История применения впрыска топлива в двигателях с искровым зажиганием в качестве альтернативы ненадежным карбюраторам восходит к рубежу XIX и XX веков.Первая попытка применения системы впрыска топлива для двигателя с искровым зажиганием была предпринята в 1898 году, когда компания Deutz использовала топливный насос ползункового типа в своем стационарном двигателе, работающем на керосине. Также систему подачи топлива первого самолета братьев Райт с 1903 года можно узнать как простую, гравитационную, систему впрыска бензина [2]. Внедрение форсунки Вентури в карбюратор в последующие годы и различные технологические и материальные проблемы ограничили разработку систем впрыска топлива в двигателях с искровым зажиганием на два следующих десятилетия.Желание получить лучшее соотношение мощности и рабочего объема, чем значение, полученное с карбюратором, привело к возврату к концепции впрыска топлива. Это привело к тому, что первые двигатели с впрыском бензина использовались в качестве движущей силы транспортных средств перед Второй мировой войной ^и . В авиационной промышленности разработка систем непосредственного впрыска топлива происходила незадолго до и во время Второй мировой войны ^и , в основном благодаря компании Bosch, которая с 1912 года проводила исследования в области топливного насоса высокого давления.Первым в мире SI-двигателем с непосредственным впрыском считается силовой агрегат Junkers Jumo 210G, разработанный в середине 30-х годов прошлого века и использованный в 1937 году в одной из модификаций истребителя Messerschmitt Bf-109 [3].

После Второй мировой войны были предприняты попытки использовать впрыск топлива в двухтактные двигатели для уменьшения потерь топлива в процессе продувки цилиндров. Двухтактные двигатели с искровым зажиганием с механическим впрыском топлива в цилиндр применялись в немецких малолитражках Borgward Goliath GP700 и Gutbrod Superior 600, выпускавшихся в 50-х годах 20 века, но без особого успеха.Четырехтактный двигатель с непосредственным впрыском бензина был впервые применен в качестве стандартного в спортивном автомобиле Mercedes-Benz 300 SL в 1955 году [4]. Динамичное развитие автомобильной промышленности в последующие годы привело к тому, что проблема загрязнения окружающей среды автотранспортными средствами стала приоритетной. В сочетании с развитием электронных систем и снижением их стоимости это привело к отказу от карбюратора как основного устройства в системе подачи топлива двигателя SI в пользу систем впрыска.Изначально системы впрыска представляли собой упрощенные устройства на базе аналоговой электроники либо с механическим или механико-гидравлическим управлением. В последующие годы вошли в употребление более совершенные цифровые системы впрыска. В настоящее время система впрыска объединена с системой зажигания в одном устройстве, а также управляет вспомогательными системами, такими как изменение фаз газораспределения и рециркуляция выхлопных газов. Электронный блок управления двигателем объединен в сеть с другими модулями управления, такими как ABS, антипробуксовочная система и электронная программа стабилизации.Это необходимо для согласования работы вышеуказанных систем.

Последнее десятилетие 20-го века можно считать окончательным закатом карбюратора, устройства, которое около 100 лет доминировало в топливных системах для двигателей с искровым зажиганием. Также было прекращено производство топливных систем с непрерывным впрыском. Из-за последовательного введения все более строгих стандартов на выбросы выхлопных газов центральные системы впрыска должны были уступить место системам многоточечного впрыска даже в самых маленьких двигателях транспортных средств.В конце 90-х на рынке снова появились автомобили с искровым зажиганием и непосредственным впрыском топлива. Это наиболее точный способ подачи топлива. Важное преимущество прямого впрыска состоит в том, что испарение топлива происходит только в объеме цилиндра, что приводит к охлаждению заряда и, как следствие, увеличению объемного КПД цилиндра [5]. В 1996 году японская компания Mitsubishi начала производство двигателя 4G93 GDI объемом 1,8 л для модели Carisma.Новый двигатель имел на 10% больше мощности и крутящего момента и на 20% меньший расход топлива по сравнению с ранее использовавшимся двигателем с системой многоточечного впрыска. На рис.2 представлено поперечное сечение цилиндра двигателя GDI с вертикальным впускным каналом и вид поршня с головкой с характерной чашей.

Рисунок 2.

Характерные особенности двигателя Mitsubishi GDI 4G93 [6]: а) Поперечное сечение цилиндра с отмеченным движением всасываемого воздуха; б) Поршень с чашей в короне

В последующие годы и другие автомобильные концерны начали применять различные двигатели SI с непосредственным впрыском бензина.Здесь следует упомянуть двигатели D4 Toyota, FSI Volkswagen, HPi Peugeot — группа Citroën, SCi Ford, IDE Renault, CGi Daimler-Benz или JTS Alfa Romeo. Процесс образования однородной и слоистой смеси в двигателе FSI представлен на рисунке 3.

Рисунок 3.

Образование слоистой и однородной смеси в двигателе FSI (Audi AG)

В 2005 году система впрыска D-4S был представлен Toyota Corporation. Эта система впрыска объединяет функции систем MPI и DI.Для него характерно наличие двух форсунок на каждый цилиндр двигателя. Внедрение такой сложной системы впрыска дает увеличение производительности двигателя и снижение расхода топлива по сравнению с двигателями с обоими типами подачи топлива: многоточечной системой и системой прямого впрыска.

1.2. Система двойного впрыска Toyota D-4S

В августе 2005 года Toyota внедрила инновационную систему впрыска топлива в безнаддувный двигатель 2GR-FSE, используемый в спортивном седане Lexus IS350 [7].Этот двигатель отличается очень хорошими характеристиками, умеренным расходом топлива и очень низким уровнем выбросов выхлопных газов. На рынке США Lexus IS350 квалифицируется как автомобиль со сверхвысоким уровнем выбросов [8]. Особенностью двигателя 2GR-FSE является использование двух форсунок на каждый цилиндр. Один из них подает топливо в цилиндр, а второй подает его в соответствующий впускной канал. Расположение форсунок в двигателе показано на рисунке 4.

Рисунок 4.

Поперечное сечение головки блока цилиндров двигателя 2GR-FSE [9]; 1 — топливная форсунка, 2 — форсунка прямого действия

Доля топлива x _DI , подаваемого непосредственно в камеру сгорания, во всей массе топлива зависит от частоты вращения двигателя и нагрузки.При частичной нагрузке масса топлива делится на две топливные системы таким образом, что не менее 30% топлива впрыскивается напрямую, что защищает форсунки прямого действия от перегрева.

На основании анализа процесса сгорания было установлено, что при частичной нагрузке двухточечный (на один цилиндр) впрыск топлива вызывает более благоприятное распределение соотношения воздух-топливо в объеме цилиндра, чем в случае, когда вся масса топлива впрыскивается во впускной трубопровод или непосредственно в цилиндр [10].Смесь более однородная. Только вокруг электродов свечи зажигания он немного обогащается по стехиометрическому составу, что сокращает период индукции и положительно влияет на процесс сгорания. На рисунке 5 показаны результаты измерений распространения фронта пламени в камере сгорания 21 ионизационным датчиком для непрямого впрыска (x _DI = 0), прямого впрыска (x _DI = 1) и 30% массы топлива. впрыскивается непосредственно в цилиндр (x _DI = 0.3).

Рисунок 5.

Распространение фронта пламени для различных долей xDI массы топлива, впрыскиваемого в цилиндр

На Рисунке 6 график доли x _DI массы топлива, впрыснутой непосредственно в цилиндр для была представлена ​​вся карта двигателя 2GR-FSE.

Рисунок 6.

Массовая доля топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр для двигателя 2GR-FSE

• Двигатель работает во всем диапазоне оборотов только с непосредственным впрыском топлива при низкой нагрузке, то есть примерно до 0.28 МПа BMEP (среднее эффективное давление в тормозной системе) и для частоты вращения двигателя выше 2800 об / мин, независимо от нагрузки двигателя. Как уже упоминалось выше, в остальной части карты топливо разделено между двумя системами впрыска: прямым и многоточечным.

Применение такой сложной системы впрыска топлива, помимо улучшения кривой крутящего момента, снижает расход топлива двигателем. Карта расхода топлива двигателя 2GR-FSE с отмеченной точкой на наименьшем удельном расходе топлива представлена ​​на рисунке 7.

Рисунок 7.

Карта расхода топлива 2GR-FSE

• Анализируя рисунки 6 и 7, можно заметить, что область карты расхода топлива двигателя с наименьшим удельным расходом топлива, т.е. ≤ 230 г / кВтч, была получена с двойной впрыск топлива. Указанное выше значение удельного расхода топлива соответствует общему КПД двигателя, равному 0,356. На современном этапе развития двигателей внутреннего сгорания этот результат можно считать очень хорошим, тем более, что он был достигнут со стехиометрической смесью, без расслоения, характерного для двигателей, работающих на бедных смесях.Использование двух форсунок на цилиндр также позволило удалить дополнительную заслонку, закрывающую один из впускных каналов, используемых в системе Д-4 [11] для каждого цилиндра при работе двигателя на малых оборотах. Удаление заслонки также положительно сказывается на улучшении объемного КПД двигателя с системой двойного впрыска, особенно для более высоких оборотов при полностью открытой дроссельной заслонке.

Одним из компонентов системы Д-4С, оказавших большое влияние на улучшение образования топливной смеси в цилиндре, был инжектор прямого впрыска топлива, образующий двойной веерообразный поток.Он был разработан специально для двигателя 2GR-FSE. Модификация формы форсунки для используемого двигателя 2GR-FSE имеет эффект повышения степени однородности смеси в цилиндре. Пример визуализации распределения воздушно-топливной смеси в поперечном сечении камеры сгорания, выполненной с помощью Star-CD v.3.150A-tool, показан на рисунке 8.

Рисунок 8.

Сравнение формирования смесь с использованием обычного инжектора и второго, разработанного для системы D-4S

• Распределение соотношения воздух-топливо в камере сгорания для смеси, образованной инжектором нового типа, намного более выгодно.В этом случае заряд цилиндра неоднороден только на границе камеры сгорания. Вблизи электродов свечи зажигания нет нежелательных изменений в составе смеси.

Форсунка прямого действия имеет форсунку в виде двух прямоугольных отверстий размером 0,52 х 0,13 мм. Он работает при давлении от 4 до 13 МПа. Расход топлива при давлении 12 МПа составляет 948 см ³ в минуту. С другой стороны, в системе непрямого впрыска использовались форсунки с 12 отверстиями.Форсунки непрямого действия работают при давлении 0,4 МПа. При этом давлении его расход топлива равен 295 см ³ в минуту.

Таким образом, вопрос о двигателях с искровым зажиганием и системой двойного впрыска топлива очень интересен и, что не менее важно, очень актуален. Это происходит, в частности, из-за возможности снижения выбросов CO ₂ и токсичных выхлопных газов в атмосферу при использовании топливных систем с двойным впрыском. Как следствие, авторы поставили задачу определить влияние применения топливной системы двойного впрыска на параметры работы двигателя с гораздо меньшим рабочим объемом, чем в случае двигателей массового производства.

Целью исследования было оценить влияние распределения топлива в системе подачи с двойным впрыском на ее характеристики и выбросы выхлопных газов в конкретных точках рабочего диапазона двигателя.

2. Объект исследования

• В качестве объекта моделирования и экспериментальных исследований был выбран четырехтактный двигатель с искровым зажиганием типа 2SZ-FE производства Toyota для автомобиля Yaris. Основная часть проделанной работы — стендовые испытания.Имитационные исследования также проводились для понимания явлений, которые не могли быть определены в ходе экспериментальных исследований, например визуализация впрыска и сгорания или образования выбранных компонентов выхлопного газа. В таблице 1 приведены основные технические данные испытательного двигателя.

Таблица 1.

Основные технические данные двигателя 2SZ-FE

По сравнению с оригинальным двигателем, этот двигатель был значительно переработан.Топливные форсунки высокого давления устанавливались в головку блока цилиндров двигателя, чтобы обеспечить впрыск топлива в камеры сгорания каждого цилиндра. Реализованные форсунки производства Bosch использовались, в частности, в двигателях FSI Volkswagen с непосредственным впрыском бензина. Форсунки устанавливались под углом 68 градусов к вертикальной оси цилиндра, т.е. параллельно оси впускного канала в точке крепления впускного коллектора. Расположение форсунок системы прямой и косвенной подачи топлива представлено на рисунке 9.

Рисунок 9.

Расположение форсунок прямой и косвенной подачи топлива; 1 — Поршень, 2 — Выпускной канал, 3 — Свеча зажигания, 4 — Выпускной клапан, 5 — Впускной клапан, 6 — Непрямая форсунка, 7 — Впускной канал, 8 — Прямой инжектор

Двигатель был установлен на испытательном стенде и соединен с вихретоковым дино. Динамометрический стенд имеет электронную систему измерения и контроля, которую можно подключить к ПК для упрощения сбора данных. Для достижения поставленных целей оригинальный блок управления двигателем был заменен системой управления, которую можно программировать в реальном времени.Такая система имеет возможность управлять системой зажигания, системой впрыска и различными другими системами. Важной особенностью системы является возможность независимого управления временем и синхронизацией впрыска для двух комплектов форсунок и работа в замкнутом контуре с широкополосным датчиком кислорода типа LSU 4.2. Другим устройством, используемым для управления инжектором высокого давления, был пик-генератор, работающий при напряжении около 100 В. Общий вид испытательного стенда представлен на рисунке 10.

Рисунок 10.

Общий вид испытательного стенда [12]; 1 — Двигатель, 2 — ПК, 3 — Программируемая система управления двигателем, 4 — Цифровой осциллограф, 5 — ПК с системой сбора данных, 6 — Привод дроссельной заслонки, 7 — Расход топлива счетчик 8 — Газоанализатор, 9 — Топливный насос высокого давления, 10 — Вихретоковый дино

Схема системы подачи топлива показана на рисунке 11. Системы прямого и многоточечного впрыска были разделены на схеме. Система непрямого впрыска была отмечена синим цветом, система прямого впрыска — красным, а элементы, общие для обеих систем, — зеленым.Массовый расход топлива в прямом и косвенном контурах системы впрыска измерялся гравиметрическим расходомером.

Рисунок 11.

Схема топливной системы; 1 — Топливный бак, 2 — Запорный клапан, 3 — Топливный фильтр, 4 — Подкачивающий насос DI, 5 — Электроклапаны для измерения расхода топлива в DI-контуре, 6 — Регулятор низкого давления DI-контура, 7 — Высокое давление насос, 8 — Регулятор высокого давления DI-контура, 9 — Двигатель, 10 — Прямая топливная форсунка, 11 — Распределительная рампа прямых топливных форсунок, 12 — Непрямая топливная форсунка, 13 — Впускная труба, 14 — Распределительная рампа косвенной подачи топлива. топливные форсунки, 15 — манометр DI, 16 — топливный насос MPI, 17 — регулятор давления MPI-контура, 18 — расходомер топлива

3.Экспериментальные исследования

В данной работе представлены результаты испытаний двигателя, в ходе которых было изменено распределение топлива между системой непосредственного впрыска и системой распределенного впрыска.

Для каждого испытания поддерживался постоянный момент впрыска и зажигания, а также стехиометрический состав смеси. Время прямого впрыска было определено в предварительных испытаниях при 281 ° CA перед ВМТ, что означает прямой впрыск топлива во время такта впуска. Также при предварительных испытаниях двигателя давление прямого впрыска топлива было установлено на уровне 8 МПа.Время впрыска для обеих систем подачи топлива было отрегулировано таким образом, чтобы поддерживать стехиометрический состав смеси при различных значениях доли топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр x _DI .

3.1. Влияние применения системы двойного впрыска на производительность и расход топлива

На основе результатов вышеупомянутых испытаний кривые крутящего момента T и удельного расхода топлива на тормоз BSFC в зависимости от доли топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр x _DI .На рисунке 12 представлены аппроксимированные параболами кривые крутящего момента и удельного расхода топлива, полученные при открытии дроссельной заслонки 13% и частоте вращения двигателя 2000 об / мин.

Рис. 12.

Кривые крутящего момента и удельного расхода топлива в зависимости от доли топлива, впрыснутого непосредственно в цилиндр xDI, полученные для открытия дроссельной заслонки 13% и частоты вращения двигателя 2000 об / мин

Для случая, показанного в этом Из рисунка видно, что максимальный крутящий момент и минимальный удельный расход топлива были получены для доли топлива, впрыснутой непосредственно в цилиндр x _DI , равной почти 0.4. Результаты, полученные с этим распределением топлива между системой прямого впрыска и системой впрыска в порт, показывают значительные различия, особенно по сравнению с результатами испытаний, полученными, когда все количество топлива впрыскивается непосредственно в цилиндр.

Кривые крутящего момента и удельного расхода топлива в зависимости от доли топлива, впрыснутого непосредственно в цилиндр x _DI , полученные при 2000 об / мин и открытии дроссельной заслонки 20%, показаны на рисунке 13.

Рисунок 13.

Кривые крутящего момента и удельного расхода топлива в зависимости от доли топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр xDI, полученные для открытия дроссельной заслонки 20% и частоты вращения двигателя 2000 об / мин

• Для открытия дроссельной заслонки, равного 20% и частота вращения двигателя 2000 об / мин. Наилучшие результаты по удельному расходу топлива и крутящему моменту наблюдались при соотношении топлива, впрыскиваемом непосредственно в цилиндр, равном 0,62. В описанном случае указанные рабочие параметры двигателя получили существенное улучшение по сравнению с ситуацией, когда все количество топлива впрыскивается во впускные каналы.

На рисунке 14 показаны графики общего КПД двигателя и относительного увеличения общего КПД двигателя Δη _{DI + MPI} для режима двойного впрыска по отношению к работе с непрямым впрыском топлива, разработанные на основе результатов рисунков 12 и Рисунок 13. Кривые, показанные на рисунке 14, являются результатом параболической аппроксимации точек, полученных в результате расчетов.

Рис. 14.

Общий КПД двигателя ηtot и относительное увеличение общего КПД двигателя ΔηDI + MPI для работы с двойным впрыском по сравнению с работой с непрямым впрыском топлива

Общий КПД двигателя определяется по формуле (1).Для расчета была принята теплотворная способность бензина W _d = 44 000 кДж / кг [13].

Наибольшее увеличение общего КПД Δη _{DI + MPI} , показанное на Рисунке 14, составило 4,58% для первого случая и 2,18% во второй контрольной точке. В первом случае наилучшая эффективность работы наблюдалась при доле топлива, впрыснутой непосредственно в цилиндр, равной 0,62. Во второй ситуации наибольшее улучшение общего КПД двигателя по сравнению с КПД, полученным при непрямом впрыске топлива, имело место, когда доля топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр, равна 0.39.

Анализ результатов показывает, что с помощью системы двойного впрыска можно улучшить крутящий момент, создаваемый двигателем, и, что еще более важно, снизить удельный расход топлива. Это означает повышение общей эффективности.

3.2. Состав выхлопных газов при работе с двойным впрыском

• В ходе описанных выше испытаний двигателя с помощью газоанализатора Arcon Oliver K-4500 были измерены объемные концентрации отдельных компонентов выхлопных газов в выхлопном коллекторе Концентрация окиси углерода CO, двуокиси углерода Были исследованы CO ₂ , оксид азота NO, несгоревшие углеводороды HC и дополнительно температура выхлопных газов t _exh .Общая концентрация углеводородов в выхлопных УВ была преобразована газоанализатором в гексан.

На Рисунке 15, зарегистрированном при частоте вращения 2000 об / мин и при открытии дроссельной заслонки 13%, показаны следы объемных концентраций вышеуказанных химикатов и температуры выхлопных газов в зависимости от доли топлива, впрыснутого непосредственно в цилиндр.

Рисунок 15.

Температура и объемные концентрации выбранных компонентов выхлопных газов, полученные при 2000 об / мин с открытием дроссельной заслонки 13%

• Анализ Рисунка 15 показывает, что с увеличением доли топлива, впрыскиваемого непосредственно в В цилиндре концентрация окиси углерода и углеводородов немного увеличивается, а концентрации окиси азота и двуокиси углерода уменьшаются.Также немного снизилась температура газа, выходящего из цилиндров двигателя. Разница между концентрацией NO для впрыска только во впускной канал и только при непосредственном впрыске в цилиндр невелика и составляет примерно 170 ppm. Концентрация УВ для прямого впрыска при аналогичном сравнении увеличивается несколько больше, но не достигает особо высокого значения — примерно 290 ppm.

• На следующем рисунке 16 показаны записанные при скорости 2000 об / мин и открытии дроссельной заслонки 20% следов температуры и концентраций ранее упомянутых компонентов выхлопных газов.

Рисунок 16.

Графики температуры и концентраций отдельных компонентов выхлопа, полученные при оборотах двигателя 2000 об / мин и 20% открытия дроссельной заслонки

Характер изменения параметров, представленных на рисунке 16, существенно не отличается от наблюдаемых в предыдущем случае.

3.3. Влияние использования системы двойного впрыска на процесс сгорания

Во второй части экспериментальных исследований для частоты вращения двигателя 2000 об / мин, открытия дроссельной заслонки 20% и стехиометрического состава смеси были зарегистрированы формы сигналов указанного давления.Как и в ранее проведенных исследованиях в этих условиях, угол опережения зажигания составлял 14 ° CA перед ВМТ. Измеренное абсолютное давление во впускном коллекторе составило 0,079 МПа. Давление прямого впрыска было установлено на 8 МПа, а угол начала впрыска составлял 281 ° CA перед ВМТ. Доля топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр в режиме двойного впрыска, равнялась 0,62. Для такого значения был зафиксирован минимум удельного расхода топлива для данных условий.

Испытания проводились для определения различий в процессе сгорания в двигателе для непрямого впрыска топлива и для двойного впрыска с заданной долей топлива, впрыскиваемой непосредственно в цилиндр, что обеспечивает минимальный удельный расход топлива.Для этого использовались оптоэлектронный датчик давления Optrand C82255-SP, прикрепленный к специально подготовленной свече зажигания, и угловой инкрементальный энкодер Omron E6B-CWZ3E. Данные с обоих датчиков записывались с помощью портативного ПК с картой National Instruments DAQCard-6062, работающей с приложением, созданным в среде LabView.

Индикаторные диаграммы, полученные для работы только с непрямым впрыском и с использованием системы двойного впрыска, показаны на Рисунке 17.

Рисунок 17.

Сравнение закрытых индикаторных диаграмм для непрямого впрыска и двойного впрыска с 62% топлива, впрыскиваемым непосредственно в цилиндр, частота вращения двигателя 2000 об / мин, открытие дроссельной заслонки 20%

Увеличенная площадь поверхности графика, отображающего положительную работу цикла двигателя. Пиковое давление сгорания достигло значения 4,23 МПа при 21 ° CA после ВМТ с непрямым впрыском и 4,60 МПа при 19,5 ° CA после ВМТ в режиме двойного впрыска.Таким образом, пиковое давление сгорания при двойном впрыске выше на 0,37 МПа по сравнению с результатом, полученным для впрыска только во впускные каналы. Для более точного определения различий, возникающих по ходу индикаторных диаграмм, указанное среднее эффективное давление IMEP было рассчитано на основе записанных данных, соответственно, для двух случаев. Применен метод численного интегрирования соответствующих участков графиков рисунка 17. Для обеспечения повышенной точности использовался метод трапеций.

Среднее эффективное давление торможения BMEP было определено по формуле (2) для обеих рассматриваемых топливных систем:

Однако на основе уравнения (3) можно было рассчитать тепловой КПД двигателя в обоих случаях:

Результаты расчетов среднего эффективного давления в тормозах, теплового КПД двигателя и указанного среднего эффективного давления представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Сравнение показателей многоточечного впрыска топлива, полученных при многоточечном впрыске топлива и с двойным впрыском топлива

Используя систему двойного впрыска около 2.Было достигнуто увеличение указанного среднего эффективного давления на 6% и повышение теплового КПД примерно на 3,8% по сравнению с закачкой только во впускные каналы. Эти значения аналогичны значениям, полученным при соответствующем сравнении удельного расхода топлива для рассматриваемых условий работы двигателя. На основании этого можно сделать вывод, что увеличение указанного среднего эффективного давления и теплового КПД показывает улучшенную эффективность сгорания смеси, приготовленной с помощью системы двойного впрыска.Этот факт можно объяснить тем, что моделирование усиливает турбулентность заряда, когда часть топлива впрыскивается непосредственно в цилиндр.

Последний показатель в этой части анализа индикаторных диаграмм — скорость нарастания давления dp _c / dα. Кривая этого параметра в зависимости от угла поворота коленчатого вала показана на рисунке 18 для ключевой части индикаторной диаграммы. Скорость повышения давления была принята в качестве основного индикатора возможности возникновения детонационного горения.

Рис. 18.

Скорость повышения давления в зависимости от угла поворота коленчатого вала, полученная для обеих рассматриваемых топливных систем

• Анализ результатов указывает на увеличение скорости повышения давления в случае двойного впрыска. топлива. Пиковая скорость повышения давления составила 0,181 МПа / ° СА для впрыска топлива во впускные каналы и 0,253 МПа / ° СА для двойного впрыска топлива. Увеличение скорости повышения давления не является благоприятным явлением, поскольку оно обеспечивает повышенную нагрузку на коленчатый вал, однако значение, полученное для системы двойного впрыска, не является высоким.Следует отметить, что возникновение детонации в двигателе с искровым зажиганием характеризуется возникновением пиковых скоростей повышения давления, обычно превышающих 0,5 МПа / ° CA [14].

Второй этап анализа диаграмм давления в цилиндрах, полученных для обеих топливных систем, был сфокусирован на выявлении процесса сгорания смеси. Применен метод анализа индикаторной диаграммы, позволяющий определить массовую долю сгоревшего (MFB) в цилиндре в зависимости от угла поворота коленчатого вала.Этот метод широко описан, среди прочего, в [15].

На рис. 19 показаны кривые массовой доли сожженного топлива в зависимости от угла поворота коленчатого вала, полученные для обеих топливных систем. На рисунке 26 линии ординат, соответствующие массовой доле сожженного в цилиндре 0,1 и 0,9, выделены жирным шрифтом. Указанные значения важны из-за процесса сгорания.

Рис. 19.

Массовая доля сгоревшего заряда цилиндра в зависимости от угла поворота коленчатого вала для MPI — подачи топлива и для двойного впрыска топлива (описание в тексте)

Значение угла распространения пламени равно определяется моментом, в который массовая доля сгорания равна 10%, по формуле (4):

Угол быстрого горения Δα _s определяется по формуле (5) как разность между углом 90% массовая доля сгоревшего — α _90% и угол сгорания 10%, массовая доля сгоревшего — α _10% .

• Значения углов, характеризующих процесс сгорания, которые были указаны на рисунке 26, были приведены в таблице 3 соответственно для непрямого впрыска топлива и для двойного впрыска с 62% долей топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр.

Таблица 3.

Значения углов 0009, характеризующие процесс горения

На рисунке 20 показаны зависимости скорости сгорания заряда dMFB / dα от угла поворота коленчатого вала для двух топливных систем. Скорость сгорания заряда была получена путем дифференцирования массовой доли сгоревшего MFB, показанной на рисунке 19, в зависимости от угла поворота коленчатого вала.

Рисунок 20.

Скорость горения заряда dMFB / dα в зависимости от угла поворота кривошипа для обеих систем впрыска

Скорость горения заряда в большей части периода быстрого горения достигнута выше значения средних 0,54% массы сгоревшего заряда на 1 ° CA для двойного впрыска топлива. Абсолютная разница в скорости сгорания заряда, полученная при двойном впрыске топлива, достигает максимального значения 1,76% от массы на 1 ° CA при 373.5 ° CA. Во второй части периода быстрого горения с непрямым впрыском топлива процесс протекает более интенсивно, но наибольшее влияние на повышение теплового КПД двигателя оказывает увеличение скорости сгорания заряда на первой стадии процесса, т.е. до достижения 50% массовой доли сгорел [16].

Таким образом, приведенные выше соображения представляют собой подтверждение положительного влияния использования системы двойного впрыска на процесс сгорания для предполагаемых условий работы двигателя.Результатом такого взаимодействия является улучшение показателей работы двигателя, таких как, среди прочего, Указанное среднее эффективное давление IMEP и тепловой КПД η _th , значения которых имеют прямое влияние на общий КПД двигателя η _до .

4. Моделирование работы тестового двигателя 2SZ-FE

КИВА-3В Проведенное моделирование было направлено на определение и сравнение различий в процессе сгорания в цилиндрах двигателя, работающего как с левым, так и с двухканальным режимами. -впрыск топлива в условиях, аналогичных имеющимся при экспериментальных исследованиях.

Для определения явлений, происходящих в цилиндре, было проведено компьютерное моделирование в программе KIVA-3V. Программа КИВА-3В, используемая для трехмерного моделирования процессов в двигателях внутреннего сгорания, учитывает физико-химические явления, возникающие при формировании смеси и ее сгорании [17,18]. Программа учитывает движение капель топлива и их распыление в воздухе с использованием стохастической модели впрыска.

КИВА-3В имеет возможность моделировать работу двигателя на разных видах топлива.В описываемой работе в качестве топлива использовался углеводород с химической формулой C ₈ H ₁₇ . Можно видеть сходство с октаном (C ₈ H ₁₈ ), однако это вещество имеет более сопоставимые пропорции углерода и водорода в молекуле с бензином, чем октан. Поэтому его можно рассматривать как особый вид однокомпонентного бензина. Топливо C ₈ H ₁₇ окисляется по реакции (7).

Окисление топлива, описываемое химическим уравнением (1), представляет собой базовую химическую реакцию, которая происходит во время моделирования в программе KIVA-3V.Остальные процессы, важные для моделирования, происходят в соответствии с формулами (8) — (10).

Набор реакций (2) — (4) описывает так называемый тепловой механизм образования оксида азота, который происходит при высоких температурах, например в условиях, происходящих в камере сгорания двигателя. От имени русского ученого Якова Борисовича Зельдовича, описавшего этот механизм, в литературе его часто называют расширенным механизмом Зельдовича.

Подготовка к моделированию включала создание сетки одного из цилиндров двигателя и модификацию исходного кода KIVA-3V, чтобы можно было моделировать работу с двумя топливными форсунками одновременно, что в базовой версии программы невозможно. Расчетная сетка была построена на основе результатов предыдущих положительно проверенных решений в этом вопросе. Сетка состоит из цилиндра 35 горизонтальных слоев. 21 слой равной толщины приходится на 81% хода поршня, начиная с нижней мертвой точки.Остальные 14 слоев вокруг верхней мертвой точки были сконцентрированы для получения более выгодных условий моделирования процесса горения, который там происходит (камера сгорания). Сетка цилиндра имеет размеры в поперечном сечении соответственно 38 x 34. Она дает вместе около 45000 ячеек во всем объеме цилиндра.

Использованная в исследовании модель двигателя была разработана на основе имеющихся технических данных двигателя 2SZ-FE. Размеры, необходимые для создания решетки, особенно подъема головки цилиндров и клапанов, были получены путем прямого измерения элементов модифицированного двигателя.

4.1. Начальные и граничные условия для моделирования

В обоих случаях моделирования, с непрямым впрыском топлива и двойным впрыском топлива в обоих условиях моделирования, таких как происходящие во время исследования, результаты которого представлены на рисунке 14, были сохранены. В случае моделирования двигателя с двойным впрыском топлива все количество топлива было разделено между системами непрямого и прямого впрыска, так что доля прямого впрыска x _DI была равна 0.62. При этой доле двигатель получил наилучшее значение общего КПД. Список важнейших допущений и подмоделей, использованных при моделировании, был представлен в Таблице 4 соответственно для непрямого и двойного впрыска топлива.

Таблица 4.

Список важных допущений и подмоделей, использованных в симуляциях

4.2. Сравнение выбранных результатов моделирования для обеих топливных систем.

На рис. 21 показаны зависимости давления в цилиндре p _c от объема цилиндра в случае непрямого впрыска топлива и при работе с системой двойного впрыска.

Рисунок 21.

Следы давления в цилиндре как функция объема цилиндра для обеих топливных систем: MPI и DI + MPI

На рисунке 22 показано изменение массы топлива в зависимости от угла поворота коленчатого вала. для обеих рассмотренных систем впрыска.

Рис. 22.

Изменение массы топлива в зависимости от угла поворота коленчатого вала для работы двигателя с системой двойного впрыска и с впрыском топлива в порт

В случае впрыска топлива только во впускной канал в За рассматриваемый период времени в цилиндре существуют только пары топлива. При использовании системы двойного впрыска топливо, впрыскиваемое непосредственно в цилиндр, полностью испаряется до момента воспламенения. Этот факт представлен на диаграмме достижением нуля кривой зеленого цвета (масса жидкого топлива) и максимумом кривой синего цвета (масса паров топлива), который имеет место примерно на 120 ° CA перед ВМТ, в то время как момент зажигания в моделировании был принят равным 14 ° CA.

Момент количества движения заряда K _tot является показателем интенсивности завихрения и турбулентности в цилиндре, которые влияют на интенсивность испарения топлива, его распространение в объеме цилиндра и, следовательно, на скорость пламя распространилось. Следы полного углового момента заряда цилиндра показаны на рисунке 23.

Рисунок 23.

Полный угловой момент заряда Ktot в зависимости от угла поворота коленчатого вала для обеих рассмотренных топливных систем

воздействие струи топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр, на заряд.В случае двойного впрыска топлива угловой момент в процессе впуска и сжатия достигает значений больше, чем в случае впрыска топлива только во впускной канал. Усиление турбулентности заряда цилиндра, несомненно, оказывает важное влияние на улучшение процесса сгорания и, таким образом, на увеличение крутящего момента двигателя.

На Рисунке 24 массовая доля углеводородов HC, монооксида углерода CO и оксида азота NO в цилиндре показана как функция угла поворота коленчатого вала для непрямого впрыска и для двойного впрыска топлива.

Рисунок 24.

Массовая доля HC, CO i NO в цилиндре в зависимости от угла поворота коленвала для обеих систем подачи топлива

На основании анализа графиков, представленных на рисунке 24, можно сделать вывод, что Существуют некоторые различия в образовании монооксида углерода CO, углеводородов HC и оксида азота NO в зависимости от рассматриваемой системы впрыска. После завершения сгорания в цилиндре двигателя, работающего с непрямым впрыском топлива, CO и NO немного больше, чем в случае, когда количество топлива разделено между двумя системами впрыска.При впрыске топлива двумя форсунками доля несгоревших углеводородов выше, чем при непрямом впрыске. Разница составляет около 80 ppm, так что это не является существенным недостатком.

На рисунке 25 показано распределение массовой доли топлива в продольном сечении цилиндра на такте впуска для каждой рассматриваемой топливной системы.

Рисунок 25.

Распределение массовой доли топлива в продольном сечении цилиндра в такте впуска для непрямого впрыска топлива (а) и для двойного впрыска (б) угол поворота коленчатого вала — 250º CA перед ВМТ

Поток топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр двигателя, хорошо виден на рисунке 25b.

Распределение массовой доли гидроксильных радикалов ОН в продольном сечении цилиндра при угле поворота коленчатого вала 5 ° перед ВМТ, полученное в результате моделирования для обеих топливных систем, показано на рисунке 26.

Рисунок 26.

Распределение массовой доли гидроксильных радикалов ОН в продольном сечении цилиндра при угле поворота коленчатого вала 5º перед ВМТ, полученное моделированием с впрыском топлива в порт (а) и с двойным впрыском топлива (б)

• На основе Анализируя рисунок 26, можно сделать вывод, что сгорание развивается на начальной стадии значительно быстрее, когда смесь формируется двумя форсунками на цилиндр.

• Распределение температуры в цилиндре при угле поворота коленвала 24 ° после ВМТ представлено на рисунке 27 для обеих рассматриваемых топливных систем.

Рис. 27.

Распределение температуры в цилиндре при угле поворота коленвала 24 ° после ВМТ для распределенного впрыска топлива (а) и двойного впрыска топлива (б)

4.3. Сводка результатов моделирования

Проведенное моделирование двигателя, работающего с впрыском топлива только во впускной коллектор и двойным впрыском топлива, дало следующие выводы:

• Получение при двойном впрыске топлива той же смеси Состав, возникший при непрямом впрыске, требует немного большего количества топлива.Этот факт указывает на улучшение объемного КПД двигателя, работающего с двойным впрыском, в этих условиях моделирования. Такой же эффект был получен при экспериментальных испытаниях,

• Впрыск топлива в цилиндр во время такта впуска вызывает усиление движения заряда. Мера этого процесса — увеличить общий угловой момент заряда на такте впуска. Это благоприятное явление положительно влияет на образование горючей смеси и горение.

• Было замечено, что при двойном впрыске вся масса топлива испаряется на 100 ° CA до момента воспламенения. Поэтому время, необходимое для создания как можно более однородной смеси в этом случае, сравнительно велико. Этим объясняется несколько повышенный выброс УВ при работе с двойным впрыском топлива в экспериментальных испытаниях.

• Для двойного впрыска топлива пиковое давление сгорания выше примерно на 6% по сравнению со значением давления, полученным для впрыска топлива только во впускной коллектор.Средняя скорость повышения давления dp _c / dα от момента зажигания до достижения пикового давления при двойном впрыске топлива, составляющего 0,16 МПа / ° CA, немного выше, чем при впрыске топлива в порт — 0,15 МПа. / ° CA. Характер этих отличий очень похож на результаты, полученные на испытательном стенде.

• Цикл двигателя с двойным впрыском топлива характеризуется примерно на 3% более высоким значением указанного среднего эффективного давления, чем для двигателя с многоточечным впрыском топлива.Увеличение ИМЭП также было достигнуто в экспериментах.

В заключение, результаты, полученные в ходе моделирования, стали важным дополнением к результатам экспериментальных испытаний.

5. Выводы

На основании результатов проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

• Результаты вычислительной части работы сходятся с результатами экспериментальных исследований. Это подтверждает правильность конструкции модели и указывает на возможность ее дальнейшего использования.

• При использовании топливной системы с двойным впрыском в проанализированных условиях эксплуатации двигателя было получено повышение общего КПД на несколько процентов, что в нынешнем состоянии развития двигателей внутреннего сгорания является важной ценностью. Этот факт однозначно указывает на желательность проведения исследований по рассматриваемым вопросам.

• Анализ индикаторных диаграмм, зарегистрированных для работы с непрямым впрыском топлива и двойным впрыском топлива, выявил увеличение указанного среднего эффективного давления и улучшение теплового КПД двигателя при двойном впрыске топлива.

• Существенных изменений в составе ОГ вместе с изменением доли топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндры, не произошло. По сравнению со значениями, полученными для непрямого впрыска топлива, при увеличении доли топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр, происходит снижение концентрации оксида азота с небольшим увеличением концентрации оксида углерода и углеводородов.

• С точки зрения общей эффективности оптимальное значение доли топлива, впрыскиваемого непосредственно в цилиндр, растет при увеличении нагрузки двигателя при заданной частоте вращения,

6.Будущее системы двойного впрыска

С учетом результатов описанных выше тестов авторы могут представить темы для дальнейших исследований по теме:

• Анализ применения описанной топливной системы для образования слоистых бедных смесей. ,

• Исследование влияния применения системы двойного впрыска на рабочие параметры двигателя, сжигающего квазиоднородные бедные смеси,

• Оценка влияния применения формовочной смеси по распылению -управляемая модель по рабочим параметрам двигателя с двойным впрыском топлива

Что касается концепции компании Toyota, то, похоже, у системы впрыска D-4S есть будущее.Помимо упомянутого во введении 2GR-FSE, после 2005 года система D-4S используется в 4,6-литровых двигателях 1UR-FSE, а также в 5,0-литровых двигателях V8 2UR-FSE и 2UR-GSE, устанавливаемых на различные автомобили Lexus [19]. С 2012 года четырехцилиндровый двигатель Subaru с оппозитными поршнями FA20, используемый в автомобилях Toyota GT86 / Scion FS-R и называемый 4U-GSE, также оснащен системой двойного впрыска топлива D-4S.

Сокращения и обозначения

α — угол поворота коленчатого вала, [°]

α _th — открытие дроссельной заслонки, [%],

ε — скорость рассеивания кинетической энергии турбулентности

α _10% –угол сожженной 10% массовой доли, [º CA]

α _90% –угол сожженной 90% массовой доли, [º CA]

α _ign — угол воспламенения, [º CA]

Δα _o — угол полного сгорания, [º CA]

Δα _r — угол распространения пламени, [° CA]

Δα _с — угол быстрого горения, [° CA]

Δη _{DI + MPI} — повышение общего КПД, [%]

η _th — тепловой КПД двигателя, [-]

η _tot — общий КПД двигателя, [-]

ABS — Антиблокировочная тормозная система,

BDC — нижняя мертвая точка,

BMEP — среднее эффективное давление тормоза, [МПа]

BSFC — удельное топливо для тормозов Расход, [г / кВтч]

BTDC — до верхней мертвой точки,

CA — угол поворота коленчатого вала,

CGI — стратифицированный впрыск бензина с наддувом — система прямого впрыска Daimler,

D-4 — 4-тактный бензин с прямым впрыском двигатель — непосредственный впрыск топлива Toyota,

D-4S — 4-х тактный бензиновый двигатель с непосредственным впрыском Superior version — система двойного впрыска Toyota,

DI – Direct Injection

dMFB / dα — скорость сгорания заряда, [% масс / ° CA]

dp _c / dα — скорость повышения давления, [МПа / °]

FSI — Fuel Stratified Injection — система непосредственного впрыска Volkswagen,

G _e — топливо расход, [кг / ч]

GDI — Gasoline Direct Injection — система прямого впрыска Mitsubishi,

HC — фракция углеводородов, [ppm]

HPi — Haute Pression d’Injection — система прямого впрыска Peugeot — группа компаний Citroën ,

IDE — Сущность направленного впрыска — d Система прямого впрыска Renault,

IMEP — указанное среднее эффективное давление, [МПа]

JTS — Jet Thrust Stoichiometric — система прямого впрыска Alfa Romeo,

k — кинетическая энергия турбулентности,

K _tot — угловой момент заряда, [г · см ² / с]

MFB – сожженная массовая доля, [-]

MPI – Multipoint Injection,

n — частота вращения двигателя, [об / мин]

N _c — тепловой поток от сгорания бензина в двигателе, [кВт]

N _i — мощность указанная, [кВт]

p _c — давление в цилиндре, [МПа]

ПК — ПК,

PFI — впрыск топлива,

об / мин — оборотов в минуту,

SCi — Smart Charge Injection — система прямого впрыска Ford,

SI — Spark Ignition,

SPI — Single Point Injection,

т _exh –Температура выхлопных газов, [° C]

T — крутящий момент двигателя, [Нм]

TBI — впрыск дроссельной заслонки,

ВМТ — верхняя мертвая точка,

V _c — объем цилиндра, [см ³ ]

V _ss — объем двигателя , [dm ³ ]

W _d — теплотворная способность бензина, [кДж / кг]

x _DI — доля топлива, впрыснутого непосредственно в цилиндры двигателя в общем количестве топлива, [- ],

PPT — Основы впрыска топлива и принципы регулятора Глава 20 Презентация в PowerPoint

PPT — Дозирующие насосы Port-Helix Глава 22 Презентация в PowerPoint

Принцип работы электронной системы впрыска топлива | authorSTREAM

Принцип работы электронной системы впрыска топлива: