Общие сведения о системах впрыска бензина

Двигатели с системами впрыска легкого топлива производятся в Германии, США, Великобритании, Японии, Франции, Италии. Ведутся работы по этим системам и в России. Из всех выпускаемых в 1995 году во всем мире легковых автомобилей, а это около 1800 моделей, впрыск применяется на 76%, а с учетом дизельных двигателей, на 90% машин. Если не принимать во внимание выпускаемые до сих пор устаревшие типы двигателей, разработки 10—15-летней давности, а взять только самые новые, выйдет, что почти 100% современных автомобилей имеют либо моторы с впрыском бензина, либо дизели.

Причина такого «увлечения» впрыском — повышение топливной экономичности и снижение токсичности отработавших газов. Так, например, средний расход топлива автомобиля BMW 528i с рабочим объемом двигателя 2,8 л и мощностью 193 л.с. равен 10—12 л/100 км, т.е. примерно на уровне автомобиля ГАЗ-24 «Волга», имеющей двигатель вдвое меньшей мощности.

Компания Бош созданием системы бензинового впрыска открыла новые горизонты автомобилестроения. Компания Бош начала эксперименты по созданию бензинового впрыска еще в 1921 году. В результате многочисленных экспериментов (1923 - 1928 г.) была создана первая система бензинового впрыска, которая нашла свое применение на авиационных двигателях. Эта система обеспечивала двигателю большую надежность и мощность, что было основным для авиационной техники того времени. На автомобильной выставке 1951 года в г.Франкфурте был представлен первый серийный автомобиль с двухтактным двигателем, оснащенным системой бензинового впрыска компании Бош. По сравнению со своими карбюраторными «братьями» он потреблял на 20% меньше бензина и одновременно имел на 5 л.с. большую мощность, которая составляла 28 л.с. вместо 23 л.с. карбюраторного двигателя. На первом серийном «четырехтактнике» (Mercedes 300 SL, 1954 г.) с системой бензинового впрыска, разработанной и произведенной компанией Бош, увеличение мощности сыграло важнейшую роль в выборе системы питания.

1967 В США принят закон по ограничению токсичности выхлопных газов. Появление первой электронной системы бензинового впрыска Бош D-Джетроник. В 1967 году компания Фольксваген выпустила свою модель 1600 TL с системой D-Джетроник. Качественный товар долго не залеживается и уже в 1972 году 18 автопроизводителей перешли на выпуск автомобилей с системой впрыска Бош.

1973 Энергетический кризис: все научные разработки направлены на снижение расхода топлива. Внедрение электронной системы бензинового впрыска Бош L-Джетроник и механической системы К-Джетроник.

1979 Внедрение системы Мотроник. Разработанная на основе цифровой обработки многих параметров работы двигателя система Бош Мотроник была единственной на тот момент системой бензинового впрыска, которая объединила управление системой питания (L-Джетроник) и полностью электронной системы зажигания в первом в мире микропроцессоре в автомобиле.

1981 Внедрение системы LН-Джетроник. Вместо расходомера воздуха с механической воздушной заслонкой системы L-Джетроник, система Бош LН-Джетроник оснащалась измерителем массы воздуха, который использовал принцип изменения сопротивления платиновой нити, охлаждаемой потоком воздуха, всасываемого в цилиндры двигателя.

1982 Внедрение системы КЕ-Джетроник. Система К-Джетроник была дополнительно оснащена кислородным датчиком и электронным контуром регулирования и была использована в серийном производстве автомобилей под названием КЕ-Джетроник.

1987 Внедрение системы Моно-Джетроник. Система Бош Моно-Джетроник была разработана для использования в автомобилях с небольшими объемами двигателя. Её невысокая стоимость позволила оснастить автомобили малого и среднего класса системой бензинового впрыска без существенного увеличения их стоимости.

1989 Внедрение системы Моно-Мотроник. Система Моно-Джетроник, оснащенная полностью электронным зажиганием и микропроцессором, была использована в серийном производстве автомобилей под названием Бош Моно-Мотроник.

1989 EGAS - система. Система EGAS оснащена датчиком педали газа. Блок управления Мотроник анализирует сигнал датчика и с учетом параметров двигателя меняет расположение дроссельной заслонки, которая приводится в движение электромотором.

1997 Возрастающее использование комплектных впускных модулей. Впускные модули, на которые предварительно установлены все компоненты, состоящие из впускного коллектора, включая форсунки, дроссельную заслонку, регулятор давления и т.д. были предложены и широко использованы в серийном производстве автомобилей.

2000 Система непосредственного впрыска бензина Мотроник MED 7. Система Мотроник MED 7, управляя крутящим моментом двигателя, позволяет благодаря работе двигателя на особо обедненных горючих смесях, сочетать минимальное потребление топлива (экономия до 15-20%) с хорошей динамикой движения автомобиля.

Из нашего краткого экскурса в историю систем питания ДВС очевидно, что идея впрыска не нова. В чем же дело, почему впрыск раньше широко не применялся? Причины этому две. Первая, — системы впрыска первоначально были более сложными конструктивно и в эксплуатации, чем системы с карбюраторами. Вторая, и может быть главная причина, — технологическая. Если дизельное топливо — это хоть и маловязкое, но все же масло, то бензин имеет кинематическую вязкость вдвое меньшую, чем вода. В обычных гидравлических системах рабочая жидкость — это масло, что позволяет довольно просто решить вопросы смазки деталей гидроаппаратуры и предотвращения утечек.

Системы впрыскивания бензина, как отмечалось, более сложны, чем карбюраторные из-за наличия большого числа прецизионных подвижных и электронных элементов и, кроме того, требуют более квалифицированного обслуживания при эксплуатации.

Однако, впрыск бензина позволяет более точно распределить топливо по цилиндрам. При распределенном впрыске состав смеси в разных цилиндрах может отличаться только на 6—7%, а при питании от карбюратора — на 11—17%.

Отсутствие добавочного сопротивления потоку воздуха на впуске в виде карбюратора и диффузора и вследствие этого более высокий коэффициент наполнения цилиндров обеспечивает получение более высокой литровой мощности.

При впрыске возможно использование большего перекрытия клапанов (когда открыты одновременно оба клапана) для лучшей продувки камеры сгорания чистым воздухом, а не горючей смесью.

Лучшая продувка и большая равномерность состава смеси по цилиндрам снижают температуру стенок цилиндра, днища поршня и выпускных клапанов, что в свою очередь позволяет уменьшить требуемое октановое число топлива на 2—3 единицы, т.е. поднять степень сжатия без опасности детонации. Кроме того, снижается образование окислов азота при сгорании и улучшаются условия смазки зеркала цилиндра.

При всех этих преимуществах необходимо отметить, что состав смеси при впрыске топлива должен быть связан с режимом работы двигателя так же, как и при карбюраторном двигателе. Другими словами, для оптимальной работы двигателя стехиометрическое соотношение бензина и воздуха практически может выдерживаться только в определенном диапазоне частичных нагрузок, а при пуске, холостом ходе, малых и максимальных нагрузках, при резком открытии дроссельной заслонки необходимо обогащение смеси.

В настоящее время системы впрыска бензина классифицируют по различным признакам:

·        по месту подвода топлива: центральный одноточечный впрыск, распределенный впрыск, непосредственный впрыск в цилиндры;

·        по способу подачи топлива: непрерывный и прерывистый впрыск;

·        по типу узлов дозирующих топливо: плунжерные насосы, распределители, форсунки, регуляторы давления;

·        по способу регулирования количества смеси: пневматическое, механическое, электронное;

·        по основным параметрам регулирования состава смеси: разрежению во впускной системе, углу поворота дроссельной заслонки, расходу воздуха.