К вопросу о системах питания инжекторных двигателей

Введение. Результаты научно-технического прогресса коснулись, в том числе сельскохозяйственного производства, что обеспечило его бурное развитие. Этому во многом способствовали инновационные разработки в области механизации сельского хозяйства, а также обеспечение необходимыми техническими средствами и технологиями аграрных предприятий. Существенный вклад при решении этих задач вносят ученые [1; 4-6; 13]. В работу современного агропромышленного комплекса тесно интегрирована автотракторная техника, с помощью которой выполняется большой объём работ. Ключевым источником энергии мобильных машин являются поршневые    двигатели    внутреннего    сгорания,    включая    бензиновые.

Совершенствование силовых агрегатов позволяют повысить эффективность тракторов и автомобилей. Этому способствуют работы исследователей [2; 3; 7-12; 14-19]. Корректное функционирование двигателя во многом зависит от работы системы питания. Поэтому изучение этих вопросов носит актуальный характер.

Цель работы – изучить функциональные отличия, конструктивные особенности и варианты применения актуальных систем впрыска инжекторных двигателей.

Методика проведения исследований. Обзор информации по рассматриваемой теме. Изучение структуры существующих систем впрыска питания силовых агрегатов, с последующим их анализом и установлением места применения.

Результаты исследования. Задача системы питания ДВС состоит в обеспечении:

• -    подачи требуемого количества топлива (дозирования);

• -    подачу требуемого количества очищенного воздуха в цилиндры;

• -    приготовление горючей смеси с высоким качеством;

• -    подачу топлива или горючей смеси в точно заданное время;

• -    высвобождения от продуктов сгорания, а также снижения шума в процессе выхлопа во внешнюю среду;

• -    минимизации количества токсичных веществ в выпускных газах.

Инжекторные системы питания структурируют в зависимости от места подвода топлива на центральный одноточечный впрыск, а также распределенный впрыск и кроме того, непосредственный впрыск в цилиндры двигателя.

Функционально система центрального впрыска не сложная (рис. 1, а). Действие ее заключается в работе одной форсунки, распыляющей бензин на постоянной основе во время функционирования двигателя в один впускной коллектор, обслуживающий все цилиндры. Во впускной коллектор также подается очищенный в воздушном фильтре воздух, который смешиваясь с топливом тут же образует горючую смесь. Которая в дальнейшем направляется в цилиндры, последующим воспламенением.

Положительные стороны этой системы: простота конструкции; варьирование режима работы силового агрегата достигается управлением одной форсунки; непосредственно собственно двигатель подвергается несущественным дополнениям – карбюратор заменяется форсункой.

Рисунок 1 – Типы систем впрыска

Отрицательные стороны данной системы включают в себя: не отвечает требованиям по экологии; в случае выхода из строя единственной форсунки функционирование двигателя прекращается.

Устройство системы распределенного впрыска предусматривает размещение отдельных форсунок в зоне впускных клапанов каждого отдельно взятого цилиндра (рис. 1, б). Системы распределительного впрыска в корреляции с режимом функционирования форсунок структурируются следующим образом:

• -    одновременный впрыск;

• -    попарно-параллельный впрыск;

• -    фазированный впрыск.

Функционирование системы одновременного впрыска предусматривает одновременное срабатывание каждой форсунки. Одновременный впрыск позволяет осуществлять индивидуальную корректировку впрыска топлива для каждого цилиндра. В общем, данная система характеризуется не сложностью, в том числе надежностью в работе. Однако, данная система по показателям качества функционирования хуже по сравнению с более совершенными.

Более совершенный вариант одновременного являет собой попарнопараллельный впрыск, для него характерно срабатывание форсунок по очереди парами. Порядок работы форсунок, следующий: одна форсунка открывается перед тактом впуска цилиндра, тогда как вторая перед тактом выпуска. На современных силовых агрегатах такая система впрыска применяется в случае аварийного функционирования двигателя. А именно, при нарушении работы датчиков положения распределительного вала, что исключает фазированный впрыск.

Фазированный впрыск представляет собой в наибольшей степени отвечающий современным требованиям к качественным показателям тип системы впрыска. В данной системе количество форсунок тождественно количеству цилиндров, и функционирование их коррелирует с тактом работы цилиндров, а именно подача бензина в цилиндры происходит исключительно при впуске каждой форсункой в заданный временной промежуток. В варианте нефазированного впрыска подача выполняется на каждом обороте коленвала синхронно всеми форсунками.

Следующим шагом в развитии систем впрыска является непосредственный впрыск (рис. 1, в). Конструкция предполагает размещение форсунок непосредственно в головку блока цилиндров, а впрыск выполняется прямо в камеру сгорания (рис. 2). Этот тип отличается своей сложностью и в том числе дороговизной, но в то же время по таким показателям как мощность, а также экономичность демонстрируют наилучшие результаты для двигателей, работающих на бензине. Данная система отличается быстро действенностью в корреляции с режимом функционирования двигателя, обладает высокой точностью варьирования подачи горючего в каждый цилиндр и т.д.

Рисунок 2 – Пример функционирования системы непосредственного впрыска [20]

Конструктивное решение этой системы довольно непростое: в головке цилиндра уже установлены клапаны и свеча. По этой причине непосредственный впрыск применяется обычно в силовых агрегатах высокой мощности и, соответственно, значительных габаритов. В том числе, некоторые проблемы имеют место быть, вызванные не легкими условиями функционирования форсунки, входящий в близкий контакт с камерой сгорания.

Решение этих аспектов влияет на стоимость конструкции в сторону повышения. Это обуславливает применение непосредственного впрыска исключительно на легковых машинах высокого класса.

Еще одной особенностью данной системы является ее повышенная чувствительность к качеству, используемого топлива, а также предполагают более строгий регламент выполнения технического обслуживания. В то же время реализация рассматриваемого типа системы впрыска демонстрируют превосходство по сравнению с другими системами по надежности и кроме того, качеству функционирования силового агрегата. Эта система, несомненно, более прогрессивная относительно вышеописанных систем впрыска топлива.

Вывод. Выполненный обзор информации, с последующим анализом процессов смесеобразования смеси в инжекторных силовых агрегатах в корреляции с используемым способом подачи топлива либо в определенных зонах впускного трубопровода, либо непосредственно в цилиндры двигателя, продемонстрировал, что могут применяться различные технические устройства для осуществления впрыска.