Надежность и работоспособность отечественных автомобилей

 

Инжекторная система позволяет улучшить эксплуатационные и мощностные показатели двигателя (такие как динамика разгона, расход топлива, экологические характеристики и т. д.). Основным преимуществом по сравнению с карбюраторной системой является самонастройка по датчику кислорода. Это позволяет длительное время соблюдать высокие экологические стандарты без ручных регулировок.

 

 

НЕДОСТАТКИ

 

Основные недостатки инжекторных двигателей по сравнению с карбюраторными:

* Высокая стоимость ремонта,

* Высокая стоимость узлов,

* Неремонтопригодность элементов,

* Высокие требования к   качеству топлива,

* Необходимость в специализированном  оборудовании для диагностики,  обслуживания и ремонта.

 

КОМПЬЮТЕРНОЕ  УПРАВЛЕНИЕ ИНЖЕКТОРНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

 

Высокие требования федеральных  стандартов к топливной экономичности  и экологической чистоте автомобилей  обусловили широкое применения компьютерно управляемых бензиновых двигателей с инжекторными системами впрыска топлива и каталитического дожига выхлопных газов.

Пожалуй это наиболее существенное отличие современных американских автомобилей от привычных нам моделей отечественного производства.

Обладая большей мощностью, инжекторный двигатель с рабочим объемом 3800 куб.см по топливной экономичности соизмерим с карбюраторным 1300 куб.см двигателем ВАЗа.

Функционирование  типовой  системы инжекторного впрыска

При включении зажигания, электрический бензиновый насос, расположенный  в топливном баке, через топливный  фильтр подает бензин под давлением (от 1 до 3-5 атм) к инжекторам.

Инжекторы расположены во впускном коллекторе двигателя, они  осуществляют распыление и впрыск топлива  в коллектор, где и начинается формирование топливно-воздушной смеси (в отличие от карбюраторного двигателя). Из впускного коллектора смесь попадает в цилиндры двигателя.

Бортовой компьютер управляет  инжектором, подавая электрические  импульсы на обмотку электромагнитного  клапана инжектора. Количество бензина  и обогащение топливно-воздушной  смеси, поступающей в цилиндры двигателя, зависит от длительности импульсов  и частоты их следования.

Угол опережения зажигания  определяется компьютером таким  образом, чтобы избегать детонации  топлива в цилиндрах, о чем  извещает датчик детонации.

 

Частота управляющих импульсов  зависит, обычно, от частоты вращения коленчатого вала двигателя - это  так называемый синхронный режим  управления инжектором. В асинхронном  режиме управляющие импульсы следуют  с постоянной частотой независимо от частоты вращения вала двигателя.

двигатель автомобиль инжекторный управление

Длительность импульсов  рассчитывается компьютером непрерывно в зависимости от режима работы двигателя, на основании сигналов различных  датчиков топлива.

Пуск двигателя- инжектор работает в синхронном режиме, длительность импульса определяется компьютером в зависимости от температуры двигателя исходя из необходимости создания более обогащенной топливно-воздушной смеси (от 1 : 1,5 при -36°С до 1 : 12 при +94°С). В этом режиме компьютер использует информацию от датчика температуры двигателя (для определения длительности импульса) и от датчика положения коленвала (для определения частоты импульсов и их синхронизации с работой цилиндров).

Продувка цилиндров- в некоторых случаях необходимо очистить цилиндры двигателя от избытка бензина (например, после нескольких неудачных попыток пуска двигателя). При открывании дроссельной заслонки более чем на 80% (компьютер принимает информацию от датчика дроссельной заслонки) и частоте вращения двигателя менее 400 об/мин компьютер обеспечит обеднение смеси до 1 : 20.

Работа двигателя в  рабочем диапазоне- после достижения частоты вращения вала двигателя свыше 400 об/мин компьютер переходит в рабочий диапазон управления инжектором. Первоначально компьютер рассчитывает время открытого состояния инжектора (длительность импульса) используя сигналы датчика температуры двигателя и датчика давления воздуха во впускном коллекторе. При изменении нагрузки двигателя изменяется давление во впускном коллекторе и, соответственно, изменяется длительность управляющего импульса. Но через некоторое время (при достижении двигателем определенной температуры) компьютер начинает принимать сигнал от датчика кислорода, расположенного в магистрали выпуска отработанных газов, и вести расчет длительности импульсов базируясь на информации кислородного датчика. В зависимости от количества кислорода в выхлопных газах (не принявшего участия в окислении бензина) компьютер изменяет длительность импульсов таким образом, чтобы обогащение топливно-воздушной смеси оставалось всегда оптимальным (1 : 14,7). Остатки несгоревшего бензина окисляются в каталитическом конверторе, который устанавливается перед глушителем.

Обогащение смеси на период ускорения- при резком нажатии на педаль газа происходит быстрое изменение давления во впускном коллекторе. Компьютер, анализируя изменение сигналов датчиков дроссельной заслонки и давления во впускном коллекторе, переводит инжекторы в асинхронный режим работы и обогащает смесь.

Обеднение смеси - происходит при закрытии дроссельной заслонки (например, торможение двигателем на спуске).

Режим отсечки подачи топлива- для предотвращения повреждений двигателя, при достижении максимально допустимых оборотов компьютер отключает подачу топлива в цилиндры.

 

ПУСК ДВИГАТЕЛЯ

 

Существенной особенностью эксплуатации инжекторного двигателя является операция пуска: установите рычаг автоматической коробки передач в положение "P" (PARK) или "N" (нейтраль). В любом другом положении рычага цепь питания стартера разомкнута и пуск двигателя невозможен (в целях безопасности). При необходимости рестарта двигателя в движении используйте положение "N" (нейтраль). На некоторых машинах, оснащенных ручной коробкой передач, перед пуском двигателя необходимо нажать на педаль сцепления, при ненажатой педали сцепления цепь питания стартера разомкнута.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ!

Не нажимайте на педаль акселератора (газа) при пуске двигателя. Компьютер сам обеспечит требуемую  подачу топлива в зависимости  от температуры.

Поверните ключ в положение START, после пуска двигателя верните  ключ в положение RUN. Компьютерная система  выберет необходимый режим работы двигателя для его прогрева и  затем установит обороты холостого  хода.

Если пуск двигателя не произошел, через приблизительно пятнадцать секунд повторите попытку.

Если двигатель не завелся  или завелся и сразу остановился, возможная причина - избыток бензина  в цилиндрах двигателя. Попробуйте нажать педаль акселератора до упора  ее в пол, и удерживая ее включите стартер на три секунды, если двигатель завелся и вновь остановился - повторите попытку, удерживая стартер включенным в течение 5-7 секунд.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ!

Включение стартера более  чем на 15 секунд может привести к  глубокому разряду аккумуляторной батареи, сокращению ее срока службы, перегреву и повреждению стартера.

Сложность системы управления инжекторным двигателем предполагает боґльшую вероятность возникновения различных неисправностей. Тем не менее разработчиками и конструкторами предусмотрены меры к сохранению работоспособности двигателя при выходе из строя многих из датчиков и, в некоторых случаях, даже при выходе из строя самого компьютера. Однако неисправность любого из датчиков или элементов компьютера может в значительной степени ухудшить топливную экономичность, снизить мощность, затруднить пуск.

В случае обнаружения неисправности  бортовой компьютер предпринимает, определенные его программой, меры для обеспечения работоспособности  двигателя и включает сигнальную лампу SERVICE ENGINE SOON.

Диагностика и устранение неисправностей системы управления требуют высокой квалификации обслуживающего персонала и наличия диагностического компьютера. Тем не менее в таких машинах предусмотрена возможность самодиагностики с помощью бортового компьютера.

Инжекторные двигатели очень чувствительны к качеству бензина. На приборной панели таких машин присутствует надпись UNLEADED FUEL ONLY (только неэтилированный бензин). Использование этилированных бензинов приводит к преждевременному выходу из строя катализатора. Примеси, засоряющие бензин, ухудшают распыляющие свойства инжекторов и нарушают дозирование, некоторые из примесей могут привести к выходу из строя бензонасоса. Заправляйте машину только высококачественным бензином. Периодически меняйте топливный фильтр и производите промывку системы специальными присадками в бензин.

 

ИСТОРИЯ

 

Появление и применение систем впрыска в авиации

Карбюраторные системы для  работы под углом к горизонту  необходимо дополнять множеством устройств, либо применять специально спроектированные карбюраторы. Инжекторная система питания авиационных двигателей -- удобная альтернатива карбюраторной, так как инжекционной системе впрыска в силу конструкции безразлично рабочее положение (вверх ногами или как обычно).

Первый мотор с системой впрыска был изготовлен в России в 1916 году Микулиным и Стечкиным. Он же стал первым авиационным двигателем, перешагнувшим 300-сильный рубеж мощности.

К 1936 году на фирме Robert Bosch были готовы первые комплекты топливной аппаратуры для непосредственного впрыска бензина в цилиндры, которую через год стали серийно ставить на V-образный 12-цилиндровый двигатель Daimler-Benz 601. Именно этими моторами объёмом 33,9 л оснащались, в частности, основные истребители люфтваффе Messerschmitt Bf 109. И если карбюраторный двигатель DB 600 развивал на взлетном режиме 900 л.с., то «шестьсот первый» с впрыском позволял поднять мощность до 1100 сил и более. Чуть позже в серию пошла девятицилиндровая «звезда» BMW 132 с подобной системой питания -- тот самый лицензионный авиадвигатель Pratt&Whitney Hornet, который на BMW делали с 1928 года и который устанавливался, к примеру, на транспортники Junkers Ju-52. Авиамоторы в Англии, США и СССР в те времена оставались ещё исключительно карбюраторными. Японская же система впрыска на истребителях «Зеро» требовала промывки после каждого полета, и поэтому не пользовалась популярностью в войсках.

Лишь к 1940 году, когда Советскому Союзу удалось закупить образцы  новейших германских авиамоторов с  впрыском, работы по созданию отечественных  инжекторных систем питания получили новый импульс. Однако серийное производство советских насосов высокого давления и форсунок, созданных на основе немецких, началось лишь к середине 1942 года -- первенцем стал звездообразный мотор АШ-82ФН, который ставили на истребители Ла-5, Ла-7 и бомбардировщики Ту-2. Мотор со впрыском -- АШ-82ФН оказался настолько удачным, что выпускался ещё долгие десятилетия, использовался на вертолете Ми-4 и до сих пор используется на самолетах Ил-14.

К концу войны довели до серии свой вариант впрыска и  американцы. Например, моторы «летающей  крепости» Boeing B-29 тоже питались бензином через форсунки.

Применение систем впрыска в  автомобилестроении

Впрыск топлива в автомобилестроении начал применяться с 1951 года, когда  механической системой непосредственного  впрыска бензина производства западногерманской  фирмы Bosch был оснащён двухтактный двигатель микролитражного купе 700 Sport, выпущенного небольшой фирмой Goliath из Бремена. В 1954 году появилось легендарное купе Mercedes-Benz 300 SL («Крыло чайки»), двигатель которого оснащался аналогичной механической системой впрыска Bosch.[4] Тем не менее, до эпохи появления дешёвых микропроцессоров и введения в странах Запада жёстких требований к экологической безопасности автомобилей идея инжекторного впрыска популярностью не пользовалась и только с конца 1970-х их массовым внедрением занялись все ведущие мировые автопроизводители.

Первой серийной моделью  с электронным управлением системы  впрыска бензина стал седан Rambler Rebel («Бунтарь») 1957 модельного года, который выпускала фирма Nash, входившая в качестве отделения в состав концерна AMC. Нижневальная V-образная «восьмерка» Rebel объёмом 5,4 л в карбюраторном варианте развивала 255 л.с., а в заказной версии Electrojector уже 290 л.с. Разгон до 100 км/ч у такого седана занимал менее 8 с.

К концу первого десятилетия 21 века системы распределённого  и прямого электронного впрыска  практически вытеснили карбюраторы  на легковых и легких коммерческих автомобилях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЫВОДЫ

 

В данной работе мы охватили большой спектр материала, касательно систем питания двигателей внутреннего. Эта работа была посвящена двигателем, системой питания которых служит впрыск бензина. Мы также узнали, что впрыск бензина является не такой и новой главой развития в мире двигателей. То, что впрыск бензина под давлением стали разрабатывать тогда, когда и сам двигатель внутреннего сгорания.

Промышленное развитие системы  впрыска топлива получили уже начиная с 50-х годов двадцатого века. В работе были рассмотрены самые распространённые системы впрыска топлива. Были подробно изложены их различия и принцип действия. Также было рассказано об изменениях, которые происходили с системами впрыска топлива по мере их развития. Были затронуты вопросы касаемые эксплуатации систем впрыска на современных примерах.

Главной же целью нашей  работы было исследовать процессы происходящие в инжекторе на различных режимах работы. Установить время через которое необходимо производить их техническое обслуживание. Также мы рассмотрели принципиальное устройство инжекторных отечественных двигателей. Принцип их действия. Также рассмотрели их возможное будущее, пример которых был изложен в нашей работе. Исходя из нашей проделанной работы можно сказать, что несмотря на превосходство систем впрыска топлива по экономии топлива и экологичности и ряду других показателей не все готовы в нашей стране поменять карбюратор на эту казалось бы не сложную системы, из-за того что система впрыска конечна хороша и надёжна, но собственными руками, без специального оборудования с ней сделать что либо сложно. Но прогресс не стоит на месте и даже в нашей стране автомобили без системы впрыска скоро перестанут выпускать, так что за системой впрыска будущее в автомобильной промышленности.