Топливная система автомобиля, система подачи топлива — устройство, назначение, принцип работы

Автомобили

Немного истории

Активно устанавливаться такая система питания на автомобилях стала со средины 80-х годов, когда начали вводиться нормы экологичности выбросов. Сама идея инжекторной системы впрыска топлива появилась значительно раньше, еще в 30-х годах. Но тогда основная задача крылась не в экологичном выхлопе, а повышении мощности.

Первые инжекторные системы применялись в боевой авиации. На то время, это была полностью механическая конструкция, которая вполне неплохо выполняла свои функции. С появлением реактивных двигателей, инжекторы практически перестали использоваться в военной авиатехнике. На автомобилях же механический инжектор особо распространения не получил, поскольку он не мог полноценно выполнять возложенные функции.

Но активное развитие электроники дало «вторую жизнь» инжекторной системе. И немаловажную роль в этом сыграла борьба за уменьшение выброса вредных веществ. В поисках замены карбюратору, который уже не соответствовал нормативам экологии, конструкторы вернулись к инжекторной системе впрыска топлива, но кардинально пересмотрели ее работу и конструкцию.

Работа топливной системы автомобиля

Время показало ее преимущества в сравнении с моторами, где топливо подается посредством карбюратора. Инжекторная схема мотора имеет немалые достоинства:

  1. Расход горючего в двигателях внутреннего сгорания меньше, что подтверждается инжекторной системой подачи топлива ВАЗ 2109;
  2. ДВС запускается проще, улучшаются его эксплуатационный режим;
  3. Система впрыска регулируется автоматически с помощью датчика кислорода;
  4. Отработанные газы содержат меньше углеводородов;
  5. При одинаковых объемах карбюраторного и инжекторного мотора у последнего мощность выше примерно на 10 %;
  6. В 2016 году производители автомобилей полностью отказались от карбюраторов в легковых и малых грузовых машинах.

Чтобы понять, как подается топливная смесь в инжекторный двигатель, необходимо представить себе устройство инжектора.

Обычно он состоит из:

  • Электробензонасоса;
  • Контроллера или электронного блока управления;
  • Регулятора давления;
  • Различных датчиков;
  • Собственно инжектора или форсунок.

Схема устройства инжекторной системы подачи топлива

Принцип работы инжектора достаточно прост. Контроллер анализирует поступающую от датчиков информацию и запускает бензонасос. Тот закачивает топливо в систему. С помощью регулятора давления обеспечиваются нужные параметры давления во впускном коллекторе и в инжекторах. Эти элементы хорошо работают в инжекторной системе подачи топлива ВАЗ 2107.

Топливная система автомобиля, система подачи топлива - устройство, назначение, принцип работы

Принцип работы его основывается на четкой работе контроллера, который включает электромагнитный клапан форсунки с иглой. Он обеспечивает хорошее функционирование систем зажигания, подачи топлива, диагностики, охлаждения двигателя и других. В результате впрыск происходит точно в нужный момент. При этом топливовоздушная эмульсия подается в нужном количестве и составе.

Для того чтобы грамотно эксплуатировать автомобиль, у которого имеется система питания бензинового двигателя с впрыском топлива, необходимо иметь представление о его работе. Особенно когда речь идет об отечественных автомобилях, инжекторной системе подачи топлива ВАЗ 2114 и других машин.

Без этого будет сложно самому понимать и устранять возможные неисправности машины. Усвоив особенности конструкции, принцип работы, устройство инжекторного двигателя можно разобраться в неисправности и даже устранить ее, не обращаясь на СТО.

Инжекторным двигателем управляет контроллер. В отечественных машинах его обычно размещают справа под приборной панелью. Задача этого прибора — непрерывно обрабатывать информацию о состоянии мотора и обеспечивать надежную работу его систем. Блок управления включает различные реле, форсунки, датчики.

С помощью встроенной системы диагностики происходит распознавание неполадки в двигателе, сигнализируя контрольной лампой, хранит коды диагностики неисправностей. Она располагает тремя запоминающими устройствами, позволяющими оперативно анализировать техническое состояние за разные периоды времени.

Принципиальной особенностью двигателя является наличие форсунок, которые обеспечивают дозированный впрыск топливовоздушной смеси во впускную трубу после получения команды от управляющего блока. При этом необходимый воздух подается при помощи дроссельного узла и регулятора холостого хода. Форсунки крепятся к рампе, которая установлена на впускной трубе.

Форсунка представляет собой электромеханический клапан, который при помощи пружины запирается иглой. Когда от блока управления подается на обмотку электромагнита форсунки импульс, игла поднимается, открывая сопло распылителя. Через него смесь подается во впускную трубу мотора. Форсунки требуют постоянного контроля. Малейшее их засорение может негативно сказаться на работе двигателя.

Устройство электромагнитной форсунки бензинового двигателя

Также важной частью этого двигателя является нейтрализатор, который преобразует вредные компоненты отработанных газов.

Инжектор дословно переводится как «впрыскивание», поэтому второе название его – система впрыска с помощью специальной форсунки. Если в карбюраторе топливо подмешивалось к воздуху за счет разрежения, создаваемого в цилиндрах мотора, то в инжекторном моторе бензин подается принудительно. Это самое кардинальное различие между карбюратором и инжектором.

Достоинствами инжекторного двигателя, относительно карбюраторных, такие:

  1. Экономичность расхода;
  2. Лучший выход мощности;
  3. Меньшее количество вредных веществ в выхлопных газах;
  4. Легкость пуска мотора при любых условиях.
Еще по теме  Какие автомобили марки машин привлекают внимание девушек

И достигнуть этого всего удалось благодаря тому, что бензин подается порционно, в соответствии с режимом работы мотора. Из-за такой особенности в цилиндры мотора поступает топливовоздушная смесь в оптимальных пропорциях. В результате, практически на всех режимах работы силовой установки в цилиндрах происходит максимально возможное сгорание топлива с меньшим содержанием вредных веществ и повышенным выходом мощности.

Поскольку система распределенного впрыска – самая распространенная, то на именно на ее примере рассмотрим конструкцию и принцип работы инжектора.

Условно эту систему можно разделить на две части – механическую и электронную. Первую дополнительно можно назвать исполнительной, поскольку благодаря ей обеспечивается подача компонентов топливовоздушной смеси в цилиндры. Электронная же часть обеспечивает контроль и управление системой.

Система питания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

К механической части инжектора относится:

  • топливный бак;
  • электрический бензонасос;
  • фильтр очистки бензина;
  • топливопроводы высокого давления;
  • топливная рампа;
  • форсунки;
  • дроссельный узел;
  • воздушный фильтр.

Топливная система автомобиля, система подачи топлива - устройство, назначение, принцип работы

Конечно, это не полный список составных частей. В систему могут быть включены дополнительные элементы, выполняющие те или иные функции, все зависит от конструктивного исполнения силового агрегата и системы питания. Но указанные элементы являются основными для любого двигателя с инжектором распределенного впрыска.

Главная функция любой топливной системы — это подача необходимого количества топлива из бака в камеру сгорания в определенный момент времени. Функционально она разделяется на две основных системы:

  • транспортировка топлива, его фильтрация и создание давления в системе — выполняется механическими и гидравлическими устройствами;
  • расчет количества и момента впрыска топлива, а также распределение его по цилиндрам — осуществляется электронными устройствами.
фото 1
Топливная система автомобиля

В состав топливной системы входят следующие элементы:

  • Бак — герметичная емкость для хранения топлива.
  • Трубопроводы (прямой и обратный) — трубки и гибкие шланги, по которым осуществляется транспортировка топлива.
  • Фильтры (грубой и тонкой очистки) — выполняют очистку от механических загрязнений.
  • Регулятор давления — необходим для обеспечения заданного уровня давления.
  • Насос — как правило, погружной, приводимый в движение электродвигателем.
  • ТНВД — для систем непосредственного впрыска (дизельных двигателей).
  • Топливные форсунки.

В зависимости от типа бензинового двигателя, различают топливные системы:

  • карбюраторные;
  • инжекторные.

Они имеют отличия в конструкции и рабочих параметрах.

Карбюраторные

Топливная система автомобиля, система подачи топлива - устройство, назначение, принцип работы

Работа карбюраторной системы осуществляется по следующему принципу:

  1. Насос всасывает топливо из бака. При этом он обеспечивает невысокое давление, достаточное лишь для подачи топлива.
  2. Двигаясь по трубопроводу, топливо проходит фильтрацию.
  3. В специальной камере (карбюраторе) горючее смешивается с воздухом.
  4. Готовая смесь подается напрямую в цилиндры двигателя, где она сгорает.

Инжекторные

Топливная система инжекторного двигателя отличается тем, что имеет систему впрыска, принудительно нагнетающую топливо в камеру сгорания. Какое давление в топливной системе инжекторного двигателя создает насос зависит от типа впрыска:

  • С индивидуальными форсунками для каждого цилиндра (распределенный впрыск). Создаваемое насосом давление в топливной рампе составляет от 2,5 бар до 4 бар.
  • С одной форсункой (моновпрыск), подающей топливо для всех цилиндров двигателя. Простая схема, которая в современном автомобилестроении практически не используется из-за низкой экономичности.
  • Непосредственный впрыск. Форсунки установлены в головке блока цилиндров, что позволяет выполнять прямой впрыск топлива в цилиндры. В этом случае рабочее давление составит около 155 бар.

Схема работы топливной системы инжекторного бензинового двигателя:

  1. Насос через фильтры подает бензин в топливную рампу.
  2. Регулятор на рампе обеспечивает заданный уровень давления топлива.
  3. Форсунки, установленные на рампе, впрыскивают топливо в цилиндры.
  4. В момент подачи бензина в цилиндры подается и воздух, образуется топливовоздушная смесь.
фото 2
Схема топливной системы common rail

Системы подачи дизельного топлива имеют свои особенности. Различают три типа конструкций:

  • Сommon rail (или аккумуляторная);
  • С насос-форсунками;
  • Разделенные.

Common rail

Наиболее популярная топливная система для дизелей — аккумуляторная (или common rail). Она соответствует более высоким экологическим стандартам. Это обеспечивается благодаря независимости процессов впрыскивания дизеля от режимов работы двигателя.

Конструктивно система питания дизеля common rail имеет два основных контура:

  1. Участок низкого давления — состоит из топливного бака, насоса низкого давления, трубопроводов и фильтра.
  2. Участок высокого давления — состоит из топливного насоса высокого давления (ТНВД), трубопровода, рампы (аккумулятора) и форсунок.

Принцип работы топливной системы дизеля представляет собой следующую последовательность:

  1. Насос низкого давления нагнетает дизель из топливного бака в трубопровод.
  2. Проходя по трубопроводу через фильтры грубой и тонкой очистки дизель подается в насос высокого давления.
  3. ТНВД подает топливо в форсунки, с помощью которых происходит впрыск в цилиндры.
  4. Одновременно с впрыском топлива происходит подача воздуха.
Еще по теме  Течь Алюминиевого Радиатора Автомобиля, Что Делать Если Потек Антифриз, Как Проверить и Устранить Протекание Своими Руками
фото 3
Насос-форсунка

Разделенная топливная система состоит из топливного бака, трубопроводов, ТНВД и форсунок. При этом насос и форсунки соединены длинными трубопроводами, рассчитанными на высокое давление. Разделенная схема активно применяется в отечественном автомобилестроении, поскольку отличается низкой стоимостью и простотой конструкции.

фото 4
Топливные системы

Работа топливной системы автомобиля

В момент прохождения топливного фильтра или системы фильтров, по пути к двигателю, топливо очищается от различных механических примесей. Воздух, поступает к камере сгорания или карбюратору через воздушный фильтр, где так же очищается.

В зависимости от конструкции двигателя топливо-воздушная смесь может готовиться как непосредственно внутри камеры сгорания цилиндра двигателя, так и до попадания в цилиндр, например, в карбюраторе. Возможен так же комбинированный способ приготовления топливо-воздушной смеси.

После того, как топливо-воздушная смесь готова и поступила в камеру сгорания, происходит ее воспламенение. Для продолжения работы двигателя требуется постоянная подача все новых порций топлива, за что и отвечает топливная система.

Топливная система автомобиля, система подачи топлива - устройство, назначение, принцип работы

Датчик массового расхода воздуха служит для расчета циклового наполнения цилиндров. Измеряется массовый расход воздуха, который потом пересчитывается программой в цилиндровое цикловое наполнение. При аварии датчика его показания игнорируются, расчет идет по аварийным таблицам.

Датчик положения дроссельной заслонки служит для расчета фактора нагрузки на двигатель и его изменения в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки, оборотов двигателя и циклового наполнения.

Датчик температуры охлаждающей жидкости служит для определения коррекции топливоподачи и зажигания по температуре и для управления электровентилятором. При аварии датчика его показания игнорируются, температура берется из таблицы в зависимости от времени работы двигателя.

Датчик положения коленвала служит для общей синхронизации системы, расчета оборотов двигателя и положения коленвала в определенные моменты времени. ДПКВ – полярный датчик. При неправильном включении двигатель заводится не будет. При аварии датчика работа системы невозможна. Это единственный “жизненно важный” в системе датчик, при котором движение автомобиля невозможно. Аварии всех остальных датчиков позволяют своим ходом добраться до автосервиса.

Датчик кислорода предназначен для определения концентрации кислорода в отработавших газах. Информация, которую выдает датчик, используется электронным блоком управления для корректировки количества подаваемого топлива. Датчик кислорода используется только в системах с каталитическим нейтрализатором под нормы токсичности Евро-2 и Евро-3 (в Евро-3 используется два датчика кислорода- до катализатора и после него).

Датчик детонации служит для контроля за детонацией. При обнаружении последней ЭБУ включает алгоритм гашения детонации, оперативно корректируя угол опережения зажигания.

Здесь перечислены только некоторые основные датчики, необходимые для работы системы. Комплектации датчиков на различных автомобилях зависят от системы впрыска, от норм токсичности и пр.

Про результатам опроса определенных в программе датчиков, программа ЭБУ осуществляет управление исполнительными механизмами, к которым относятся: форсунки, бензонасос, модуль зажигания, регулятор холостого хода, клапан адсорбера системы улавливания паров бензина, вентилятор системы охлаждения и др. (все опять же зависит от конкретной модели)

Из всего перечесленного, возможно, не все знают, что такое адсорбер. Адсорбер является элементом замкнутой цепи рециркуляции паров бензина. Нормами Евро-2 запрещен контакт вентиляции бензобака с атмосферой, пары бензина должны собираться (адсорбироваться) и при продувке посылаться в цилиндры на дожиг.

Common rail

Бак является емкостью для бензина, где он хранится и подается в систему. Электробензонасос располагается в баке, то есть забор топлива производится непосредственно им, причем этот элемент обеспечивает подачу топлива под давлением.

Далее в систему установлен топливный фильтр, обеспечивающий очистку бензина от сторонних примесей. Поскольку бензин находится под давлением, то передвигается он по топливопроводу высокого давления.

Для предотвращения превышения давления, в систему входит регулятор давления. От фильтра, через него по топливопроводам бензин движется в топливную рампу, соединенную со всеми форсунками. Сами же форсунки устанавливаются во впускном коллекторе, недалеко от клапанных узлов цилиндров.

Современная форсунка – электромагнитная, в ее основе лежит соленоид. При подаче электрического импульса, который поступает от ЭБУ, в обмотке образуется магнитное поле, воздействующее на сердечник, заставляя его переместиться, преодолев усилие пружины, и открыть канал подачи. А поскольку бензин подается в форсунку под давлением, то через открывшийся канал и распылитель бензин поступает в коллектор.

С другой стороны через воздушный фильтр в систему засасывается воздух. В патрубке, по котором движется воздух, установлен дроссельный узел с заслонкой. Именно на эту заслонку и воздействует водитель, нажимая на педаль акселератора. При этом он просто регулирует количество воздуха, подаваемого в цилиндры, а вот на дозировку топлива водитель вообще никакого воздействия не имеет.

Еще по теме  Советы и нюансы по шумоизоляции автомобиля

Основным элементом электронной части является электронный блок, состоящий из контроллера и блока памяти. В конструкцию также входит большое количество датчиков, на основе показаний которых ЭБУ выполняет управление системой. Для своей работы ЭБУ использует показания датчиков:

  • Лямбда-зонд, устанавливается в выпускной системе авто, определяет остатки несгоревшего воздуха в выхлопных газах;
  • Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ), расположен в корпусе воздушного фильтрующего элемента, определяет количество проходящего через дроссельный узел воздуха при всасывании его цилиндрами;
  • Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ), установлен в дроссельном узле, подает сигнал о положении педали акселератора;
  • Датчик температуры силовой установки, располагается возле термостата, регулирует состав смеси в зависимости от температуры мотора;
  • Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ), установлен возле шкива коленчатого вала;
  • Датчик детонации, расположен на блоке цилиндров;
  • Датчик скорости, установлен на коробке передач;
  • Датчик фаз,предназначен для определения углового положения распредвала, установлен в головке блока.

Элекробензонасос заполняет всю систему топливом. Контролер получает показания от всех датчиков, сравнивает их с данными, занесенными в блок памяти. При несовпадении показаний, он корректирует работу системы питания двигателя так, чтобы добиться максимального совпадения получаемых данных с занесенными в блок памяти.

На основе данных от датчиков, контролером высчитывается время открытия форсунок, чтобы обеспечить оптимальное количество подаваемого бензина для создания топливовоздушной смеси в необходимой пропорции.

При поломке какого-то из датчиков, контролер переходит в аварийный режим. То есть, он берет усредненное значение показаний неисправного датчика и использует их для работы. При этом возможно изменение функционирование мотора – увеличивается расход, падает мощность, появляются перебои в работы. Но это не касается ДПКВ, при его поломке, двигатель функционировать не может.

Какими бывают инжекторы?

От форсунок в решающей степени зависит подача топлива в инжекторном двигателе. Долгое время весьма распространенной была система моновпрыска, при которой через одну форсунку можно осуществлять впрыск во все цилиндры. Определенное время она существовала наряду с многоточечным впрыском.

Эти виды инжекторов развивались по-разному. Моновпрыск не соответствовал Евро-3, быстро устарел и встречается не часто. Сегодня доминирует более совершенная система, с помощью которой осуществляется распределенный впрыск топлива.

Здесь на коллектор впуска цилиндра ставится отдельная форсунка или посредством нее топливная смесь попадает непосредственно в камеру сгорания. Распределенный впрыск топливной смеси может быть:

  • Одновременным;
  • Попарно-параллельным;
  • Фазированным или последовательным.

Особого внимания требуют машины, на которые ставятся несовершенные инжекторные системы подачи топлива. «Газель» является одним из примеров тому. Замена карбюраторного двигателя на инжекторный порой не уменьшала большой расход топлива.

Основные системы

Сегодня большинство легковых автомобилей имеют инжекторный двигатель. Устройство его помимо блока управления и нейтрализатора предполагает наличие некоторых других важных систем. Среди них системы зажигания, подачи топлива и улавливания паров бензина.

Первая предусматривает наличие расположенного в топливном баке двухступенчатого электробензонасоса, фильтра для очистки топлива, топливопроводов и форсунок вместе с регулятором давления топлива. Фильтр расположен на топливной магистрали между топливной рампой и бензонасосом.

Например, в инжекторной системе подачи топлива ВАЗ 2110 не предполагаются наличия обычной катушки зажигания и распылителя в системе зажигания. В ней используется модуль и две катушки зажигания. Управляется она контроллером. Искра образуется одновременно в двух цилиндрах методом «холостой искры». Система не нуждается в обслуживании и регулировках.

Пары бензина улавливаются при помощи угольного адсорбера, устанавливаемого в моторном отсеке и соединенным с бензобаком и патрубком дросселя трубопроводами. Сверху этого устройства смонтирован электромагнитный клапан. При неработающем двигателе он закрыт.

Когда мотор запускается, он открывается. Блок управления посылает сигнал, воздухом продувается адсорбер. Бензиновые пары попадают в дроссельный патрубок, после чего сжигаются в цилиндрах.

Зачем нужны датчики?

Работа инжектора невозможна без наличия различных датчиков, которые сообщают контроллеру необходимую информацию. Работа датчиков инжекторного двигателя позволяет контролировать параметры работы мотора, предупредить его поломки.

Так, эти приборы различного назначения подают информацию:

  • О частоте, направлении вращения и положении коленвала;
  • Объеме всасываемого воздуха и его температуре;
  • О нагреве охлаждающей жидкости, что позволяет управлять впрыском и зажиганием;
  • О степени открытости дроссельной заслонки позволяет определить нагрузку двигателя;
  • О наличии кислорода в выхлопных газах, что помогает корректировать время впрыска и зажигание;
  • О появлении детонации, что предупреждает поломки мотора;
  • О состоянии распредвала для обеспечения синхронного впрыска.

https://www.youtube.com/watch?v=4wV6yxy2SSg

В двигатель могут устанавливаться и другие датчики, обеспечивающие его надежную работу. Они помогают четко выявить причину, почему нет подачи топлива в двигатель.

Оцените статью
Авторейтинг
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я даю согласие на обработку персональных данных и принимаю политику конфиденциальности.