Впрыск бензина

Впрыск бензина

Принцип раздельного впрыска в четырехцилиндровом двигателе

1 — бензин,
2 — воздух,
3 — дроссельная заслонка,

4 — впускной трубопровод,
5 — фосунки,
6 — двигатель.


Форсунка фирмы Bosch

1 — кольца круглого сечения,
2 — сетка фильтра,
3 — корпус,
4 — токовая катушка,

5 — пружина,
6 — игла клапана с магнитным якорем,
7 — седло клапана с шайбой отверстия впрыска.


Узлы системы впрыска в четырехцилиндровых двигателях

1 — запорная крышка масла,
2 — корпус воздушного фильтра,
3 — крепежный зажим,
4 — направляющая трубопровода в пружинном зажиме на распределителе бензина,
5/8/19/28 и 32 — болты или гайки,
6 — вентиляционный клапан топливной системы,
7 — распределитель бензина с клапанами впрыска,
9 — от тормозного усилителя,
10 — шестиполюсный соединительный разъем,
11 — от магнитного клапана N80 угольного фильтра,
12 — впускной трубопровод,
13/21 и 26 — прокладка, уплотнительное кольцо или кольцо круглого сечения,
14 — от клапана рециркуляции отработавших газов,

15 — лямбда-зонд 2 после каталитического конвертора (G130) с
16 — четырехштырьковым соединительным разъемом,
17 — лямбда-зонд перед каталитическим конвертором (G39) с
18 — шестиштырьковым соединительным разъемом,
20 — датчик G28 числа оборотов двигателя,
22 — крепежный зажим, Mдвухполюсный соединительный разъем,
23 — датчик G62 температуры охлаждающей жидкости,
24 — заглушка,
25 — корпус регулятора охлаждающей жидкости,
27 — соединительный разъем блока управления двигателем,
29 — блок управления двигателем с 31 крепежной рамой,
33 — подающий трубопровод от топливного фильтра.

Узлы впускного трубопровода в четырехцилиндровом двигателе

1 — блок управления дроссельной заслонкой J338,
2/6 и 10 — болты,
3/5/7 и 9 — прокладки, уплотнительные кольца и кольца круглого сечения,
4 — впускной патрубок,

8 — направляющий щиток,
11 — датчик G71 давления во впускном трубопроводе с датчиком G42 температуры всасываемого воздуха,
12 — впускной трубопровод.

Существует две принципиальные модели системы впрыска: центральный впрыск с единственным распылителем для всех цилиндров и раздельный впрыск для каждого цилиндра. Бензиновые двигатели VW последнего поколения снабжены в настоящее время самой современной системой впрыска бензина. Она представляет собой интегрированную систему управления раздельным впрыском для каждого цилиндра и систему зажигания, Motronik, с последовательным впрыском.

Раздельный впрыск создает идеальные условия для высокоэффективной системы приготовления рабочей смеси. У каждого цилиндра имеется форсунка, которая впрыскивает топливо прямо перед впускным клапаном. Электромагнитные впускные клапаны с электронным управлением работают в пульсирующем режиме.

Внешнее образование топливно-воздушной смеси

В этих двигателях, которыми в основном представлены ДВС в Polo, еще происходит внешнее образование топливно-воздушной смеси: бензин впрыскивается перед впускным клапаном. Топливно-воздушная смесь, впущенная в цилиндр, как правило, находится в гомогенном состоянии.

Даже в этом непрямом раздельном впрыске рабочая смесь за счет плотно расположенных рядом друг с другом форсунок и впускных клапанов не должна проделывать большой путь во впускном топливопроводе. При этом уменьшается опасность оседания бензина на стенках впускного трубопровода, когда двигатель холодный.

Системы впрыска с электронным управлением (нем. Motronik, фирменное название фирмы Bosch: Motronic, фирмы Siemens: Simos. В Polo применяются также изделия от Magneti Marelli) различаются в зависимости от типов двигателей. Но принцип их работы одинаковый. Существуют лишь небольшие различия в конструкциях, параметрах и монтажных местах.

Система впрыска

На приведенной ниже иллюстрации наглядно показаны узлы системы впрыска. При этом речь идет о впрыске в четырехцилиндровых двигателях с буквенными обозначениями AUA, AUB, BBY или BBZ. Последующая демонстрация работы системы впрыска также относится к четырехцилиндровому двигателю. Разумеется, конструкция и определенные этапы работы в трехцилиндровых двигателях (AWY, AZQ) слегка отличаются. Но в целом четырехцилиндровый двигатель может служить примером.

Между тем сложность современных систем впрыска, это ясно по рисунку, уже стала огромной. Без специальных вспомогательных средств и дорогостоящего испытательного и измерительного оборудования уже немыслимы профессиональное обращение с системой и ее осмысленный ремонт. Поэтому мы сами отказываемся от предложения оценивать работу отдельных датчиков или даже отдельных фосунок путем электрического измерения сопротивления. В большей степени мы хотели бы продемонстрировать, как осуществляется важная проверка впускных клапанов с помощью соответствующих измерительных средств.

Важно знать о гармоничной связи отдельных элементов системы Motronic и, например, место их монтажа. Это облегчает ваше понимание данных мастерской для диагностики возможных дефектов и создает мостик для партнерского обмена мнениями о возможном ремонте. Часто к тому же необходима замена элементов или даже целых конструктивных узлов. Следующая иллюстрация поможет вам получить представление о другом важном узле системы впрыска бензина: впускном трубопроводе.

Так работает система впрыска

При запуске холодного двигателя блок управления дроссельной заслонкой впускает воздух в дополнение к всасываемому воздуху. Через датчик температуры охлаждающей жидкости блок управления распознает низкую температуру двигателя и рассчитывает более продолжительное время впрыска. Когда датчик посылает сигнал о возрастающем нагревании двигателя, стабилизация холостого хода закрывается, и продолжительность впрыска уменьшается.

Тогда продолжительность впрыска в обычном режиме работы зависит, прежде всего, от положения дроссельной заслонки и от информации, поступающей от измерителя потока свежего воздуха.

На холостом ходу блок управления изменяет момент зажигания, если число оборотов снижается ниже разрешенной величины. Дополнительно блок управления дроссельной заслонкой может увеличить поток проходящего воздуха и вместе с этим количество впрыскиваемого топлива.

Если водитель интенсивно нажимает на педаль газа, т.к. он, например, идет на обгон, то блок управления распознает это по резкому движению датчика положения дроссельной заслонки. Продолжительность впрыска на короткое время удлиняется. При полной нагрузке с полностью отжатой педалью газа двигатель нуждается в еще большем количестве топлива. Блок управления регулирует продолжительность впрыска в соответствии с сигналами датчика дроссельной заслонки и измерителя потока свежего воздуха. Если превышается допустимое максимальное число оборотов, блок управления отключает форсунки.

В противоположном случае при снятии ноги с педали газа клапаны остаются полностью закрытыми. Блок управления активизирует так называемое отключение тяги, но только в том случае, если двигатель прогрет и датчик сообщает о частоте вращения двигателя свыше 1500 об/мин. Отключение тяги экономит бензин.

 ТЕХНИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ

Главные узлы системы впрыска

Топливный насос с электроприводом накачивает бензин через распределительный трубопровод (распределитель бензина) к фосункам. Регулятор давления поддерживает давление в системе на постоянном уровне и отправляет не использованный бензин обратно в топливный бак.

Другим важным элементом является блок управления дроссельной заслонкой. В нем находится дроссельная заслонка, которая соединена с педалью газа посредством датчика и блока управления. Чем сильнее водитель нажимает на педаль газа, тем шире открывается дроссельная заслонка. При полном газе она открыта полностью. Здесь смонтирован уже упомянутый датчик дроссельной заслонки, а также клапан стабилизации холостого хода. При высокой нагрузке на двигатель на холостом ходу, например, при работающей климатической установке или при полностью активизированном сервоуправлении, этот клапан впускает дополнительный воздух. Блок управления получает информацию от измерителя потока свежего воздуха о поступлении повышенного количества воздуха и впрыскивает немного больше бензина. Таким путем стабилизируется холостой ход.

Система E-Gas с электронной педалью газа еще немного модифицирует процесс, принцип действия которого здесь описан. В главе об управлении двигателем уже говорилось об этом более подробно.

Для того чтобы автомобиль сразу не остановился, если выходит из строя датчик или если выдает невероятные величины, запрограммирована функция аварийного режима работы. В зависимости от дефекта водитель должен это заметить не один раз. Возможны также недостаточная мощность или плохой запуск двигателя.

Непосредственный впрыск бензина

Принцип действия непосредственного впрыска бензина:

1 — бензин,
2 — воздух,
3 — дроссельная заслонка (E-Gas),
4 — впускной трубопровод,
5 — форсунки,
6 — двигатель.


Режим послойного заряда в двигателе FSI.


Гомогенный режим работы двигателя FSI.

В последнее время непосредственный впрыск бензина стал успешно реализованной технологией. Только путем применения двигателей FSI достижимы все более уменьшающийся или не повышающийся расход топлива при возрастании мощности и выполнение все более ужесточающихся стандартов на отработанные газы.

С помощью технологии FSI такие известные изготовители, как Volkswagen, вводят новое поколение двигателей, которые означают качественный скачок в отношении степени эффективности. По сравнению с традиционным впрыском во впускной трубопровод, непосредственный впрыск дает большую динамику, повышение крутящего момента и мощности, а также снижение расхода топлива до 15%.

Это становится возможным, прежде всего, благодаря послойному распределению топлива в заряде в диапазоне частичной нагрузки. Т.е.: способная к воспламенению рабочая смесь нужна только в области свечи зажигания, остальное пространство камеры сгорания заполняется с заметным превышением количества воздуха. За счет этого двигатель может работать без опасности заглохнуть. Дополнительное преимущество непосредственного впрыска заключается в пониженных потерях теплоты. Это означает: слои воздуха вокруг облака топливно-воздушной смеси изолируют его от цилиндра и головки блока цилиндров.

В отличие от традиционного впрыска с впускным трубопроводом, бензин впрыскивается непосредственно в камеру сгорания. Распылитель, в который подается бензин однопоршневым насосом и общей системой направляющих, находится сбоку в головке блока цилиндров. Клапан впрыска осуществляет дозировку с точностью до миллисекунд при давлении впрыска до 110 бар.

Топливо впрыскивается в режиме послойного заряда на фазе сжатия. Благодаря этому оно включается в движение впущенного воздуха в камере сгорания, которому с помощью подвижной заслонки во впускном коллекторе, впускного канала и особой формы основания поршня было придано целенаправленное движение. Это называется эффектом опрокидывания («Tumble»).

Таким образом достигается желаемый эффект послойного заряда: облако топлива, которое вместе с воздухом образует способную к воспламенению топливно-воздушную смесь в ограниченном пространстве, точно в момент зажигания располагается вокруг свечи. Т.к. угол впрыска довольно плоский, то облако топлива практически не контактирует с основанием поршня. В дополнение к этому после сгорания между рабочей смесью и стенкой цилиндра находится изолирующий слой воздуха. Это приводит к снижению отвода теплоты через блок двигателя, что также повышает степень эффективности двигателя.

 ТЕХНИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ

Система «Tumble»

Чтобы добиться послойного заряда, должны быть максимально гармонизированы друг с другом впрыск, поток внутри цилиндра и геометрия камеры сгорания. Для управления потоками воздуха на пути всасывания применяется система «Tumble». Так называемый щиток опрокидывания разделяет воздушный впускной канал на верхнюю и нижнюю половину. Каналы всасывания находятся в головке блока цилиндров, заслонки опрокидывания сбоку от него в прифланцованном многофункциональном модуле. Предвключенная заслонка направляет подачу воздуха либо только через верхнюю часть, либо с использованием всего поперечного сечения.

В модуле послойного заряда заслонка «Tumble» и, следовательно, один из двух каналов закрываются для того, чтобы создать в камере сгорания интенсивное течение цилиндрической формы. При таком режиме топливо впрыскивается лишь в последней трети движения поршня вверх, т.е. во время сжатия. За счет сочетания целенаправленного потока воздуха и специальной геометрии поршня, располагающего выраженной выемкой для топлива и потока воздуха, вокруг свечи зажигания в виде настоящего комка из рабочей смеси оптимально концентрируется и надежно воспламеняется особо тонко распыленное топливо.

Эта система «Tumble» впервые позволяет получить сочетание режима послойного заряда, благоприятного в отношении расхода топлива, с очень хорошими показателями мощности и крутящего момента. На очень высоких оборотах двигатель FSI работает аналогично традиционному двигателю с впрыском во впускной трубопровод, но за счет более высокой компрессии степень его эффективности выше.

Для того чтобы развить полную мощность, блок управления вашего Polo с двигателем FSI, начиная с определенной нагрузки на двигатель и с соответствующего числа оборотов, автоматически переключается на режим гомогенной рабочей смеси. При этом топливо впрыскивается уже во время процесса всасывания для того, чтобы добиться получения максимально однородной топливно-воздушной смеси.

Самопомощь в системе впрыска

Как мы уже говорили вначале, система Motronic дает небольшое поле деятельности для любителя. Не нужно устанавливать обороты холостого хода, они регулируются стабилизацией холостого хода. Блок управления может распознавать многие дефекты в электрических узлах системы зажигания и впрыска и сохранять эту информацию в запоминающем устройстве неисправностей. При этом также принимается решение о том, идет ли речь о постоянном дефекте или о спорадическом сбое в работе. Но эту информацию блок управления может дать только тем, кто может считать запоминающее устройство с помощью специальных приборов для диагностики двигателя.

Кроме того, при дефектах должен быть проведен ряд тестов в определенной последовательности для того, чтобы точно определить неисправность. При неправильных действиях не исключаются повреждения электронных узлов, которые повлекут за собой дорогостоящий ремонт. Блок управления вообще нельзя проверить бытовыми средствами. На практике в этих узлах, не подлежащих техническому обслуживанию, неполадки встречаются очень редко. А вот датчики, выключатели и соединения проводов иногда дают повод для претензий, и здесь можно самому поискать причину дефекта.

Правила и указания
  • Перед ремонтом и при поиске неисправностей вы должны вначале опросить запоминающее устройство блока управления двигателем. Это делается с помощью диагностической системы VAS 5051 (в мастерской). Самодиагностика укажет правильный путь.
  • Все вакуумные шланги и соединения должны быть проверены на поступление побочного воздуха.
  • Топливные шланги в двигательном отсеке должны быть зафиксированы только пружинными ленточными хомутами. Применение зажимных и шланговых хомутов недопустимо.
  • Подключение и отключение аккумулятора должно осуществляться только при выключенном зажигании. Иначе можно повредить блок управления двигателем. Провода, в том числе провода измерительных приборов, также отключаются и подключаются только при выключенном зажигании.
  • Для безупречного функционирования электрических узлов требуется напряжение минимум 11,5 В.
  • Электрические провода и трубопроводы должны всегда прокладываться таким образом, чтобы было восстановлено их первоначальное положение. Обратите внимание на свободный доступ ко всем подвижным или горячим узлам.
  • Перед открытием топливной системы нужно вынуть из кронштейна предохранитель 41. В ином случае дверным контактным выключателем в двери водителя может быть активизирован топливный насос. Выньте из кронштейна также предохранитель 25. За счет этого будет прервана подача напряжения на клапаны впрыска.
  • Если двигатель должен быть приведен в движение на оборотах стартера, отсоедините четырехштырьковый разъем на трансформаторе высокого напряжения (двигатели AUA, AUB) или все четырехштырьковые разъемы катушек зажигания.
  • Как и при всех сходных работах на вашем автомобиле, нужно обязательно придерживаться правила соблюдения чистоты: тщательно очистите соединительные участки перед их отсоединением, кладите демонтированные детали на чистую и не волокнистую подкладку, тщательно прикройте узлы, открытые на длительное время, монтируйте только чистые упакованные детали и новые детали вынимайте из упаковки только непосредственно перед монтажом.