Система питания бензинового двигателя: характеристики, особенности, описание, предназначение

Система питания силового агрегата участвует непосредственно в образовании воздушно-топливной смеси. Система питания бензинового двигателя включает в себя достаточное количество элементов, которые имеют разные функции и предназначение.

Виды системы питания бензиновых двигателей

Среди всех возможных бензиновых двигателей различают две основополагающие системы питания силового агрегата — инжекторная и карбюраторная. Первой, оснащаются большинство современных транспортных средств. Вторая, считается морально устаревшей, но по сей день используется при эксплуатации старых автомобилей, таких как ВАЗ, Волги, Газоны и т.д.

Отличаются они пусковым механизмом закачки топлива во впускной коллектор и цилиндры. У карбюраторной системы — эту функцию выполняет карбюратор, а вот в инжекторе — электронная система впрыска топлива при помощи форсунок.

Элементы питания и их функции

Конструктивно сложилось так, что существует стандартный набор элементов топливной системы бензинового силового агрегата. Разницу составляет непосредственно система впрыска топлива в коллектор или цилиндры. Рассмотрим, все элементы инжекторного и карбюраторного моторов.

Топливный бак

Неотъемлемый элемент любого транспортного средства. Именно в нём храниться горючее, которое поступает в камеры сгорания. В зависимости от конструктивных особенностей автомобиля, объём топливного резервуара может быть разный. Изготавливается данный элемент из стали, нержавейки, алюминия или пластика.

Трубопроводы

Топливопроводы служат транспортной системой между топливным баком и системой впрыска. Обычно они изготавливаются из пластика или металла. На старых автомобилях можно встретить их медными. Для соединения с остальными элементами топливной системы могут использоваться переходники, соединители или прочие элементы.

Топливный фильтр

В связи с не особо качественным топливом, для фильтрации используется фильтр горючего. Располагаться этот элемент может в топливном баке, подкапотном пространстве или под автомобилем, вмонтированным в топливопроводы. Для каждой группы автомобилей используется разный элемент.

Каждый производитель автомобилей использует свои фильтры. Они бывают разные за формою и материалом. Наиболее распространенными считаются волокнистые или хлопчатобумажные. Эти элементы наиболее лучше задерживают сторонние элементы и воду, которые засоряют цилиндры и форсунки.

Некоторые автомобилисты устанавливают два разных фильтра в топливную систему для более эффективной защиты. Замену элемента рекомендуется проводить каждое второе техническое обслуживание.

Бензонасос

Бензонасос — это насос прогоняющий топливо по всей системе. Так, они бывают двух типов — электрический и механический. Многие бывалые автолюбители помнят, что на старых «Жигулях» и «Волгах» устанавливались бензонасосы механического действия с лапкой, которой можно было подкачать недостающее топливо для запуска. Располагался этот элемент на блоке цилиндров, зачастую с левой стороны.

Все современные бензиновые силовые агрегаты оснащаются электрическими бензиновыми насосами. Располагаются элементы, зачастую, непосредственно в топливном баке, но бывает и такое, что данный элемент находится в подкапотном пространстве.

Карбюратор

На старых транспортных средствах устанавливались карбюраторы. Это элемент, который при помощи механических действий подавал топливо в камеры сгорания. Для каждого производителя, они имели разную структуру и строение, но принцип работы оставался не сменным.

Наиболее запомнившимися для отечественного автолюбителя, стали карбюраторы ОЗОН и серии К для Жигулей и Волги.

Форсунки

Форсунки — часть топливной системы инжекторного бензинового силового агрегата, который выполняет функцию дозированной подачи бензина в камеры сгорания. По форме и видам, форсунки бывают разные, это индивидуально для каждого автомобиля.

Располагаются эти элементы на топливной рампе. Обслуживание форсунок стоит проводить регулярно, поскольку если они слишком засоряться, их уже вычистить может, не представится возможным и придётся менять детали полностью.

Вывод

Топливная система бензинового автомобиля имеет простую структуру и конструкцию. Так, топливо, которое храниться в баке, при помощи бензонасоса попадает в цилиндры. При этом, оно проходит очистку в фильтре и распределяется при помощи карбюратора или форсунок.

Система питания бензиновых двигателей — Система питания бензиновых двигателей —

Система питания бензиновых двигателей

Общая информация

Все рассматриваемые в настоящем Руководстве модели оборудованы электронной системой распределенного впрыска топлива (SFI). За счет использования в системе управления новейших технологических решений SFI обеспечивает оптимизацию компоновки воздушно-топливной смеси при любых условиях эксплуатации двигателя.

Топливо в системе питания находится под постоянным давлением и через инжекторы впрыскивается во впускные порты каждого из цилиндров двигателя. Дозировка подачи топлива осуществляется путем управления временем открывания электромагнитных клапанов инжекторов в соответствии с количеством нагнетаемого в двигатель воздуха, определяемым конкретными условиями функционирования. Продолжительность открывания инжекторов определяется параметрами формируемых модулем управления (ECM) электрических импульсов, что позволяет осуществлять весьма точную дозировку компонентов горючей смеси.

ECM определяет требуемую продолжительность времени открывания инжекторов на основании анализа непрерывно поступающих от информационных датчиков данных о количестве всасываемого в двигатель воздуха — термоанемометрический датчик измерения массы воздуха (MAF), текущих оборотах двигателя — датчик положения коленчатого вала (CKP), и положении дроссельных заслонок — TPS.

Помимо перечисленных функций система распределенного впрыска топлива осуществляет также контроль токсичности отработавших газов, оптимизацию соотношения расход топлива/эффективность отдачи двигателя, а также обеспечивает адекватные стартовые параметры и прогрев двигателя в холодную погоду, исходя из данных о температурах охлаждающей жидкости (датчик ECT) и всасываемого воздуха (датчик IAT).

Система подачи воздуха

Впускной воздушный тракт состоит из воздухозаборника, двух резонаторных камер, сборки воздухоочистителя и соединяющим его с корпусом дросселя воздуховодом. Первый резонатор помещается выше воздухоочистителя по потоку, при помощи отводного шланга соединен с задней частью воздухозаборника и эффективно способствует снижению уровня шумового фона, возникающего при всасывании воздуха в двигатель. Вторая резонаторная камера подключена к воздуховоду впускного воздушного тракта непосредственно впереди корпуса дросселя.

Конструкция впускного воздушного тракта бензинового двигателя

Прогоняемый через воздухоочиститель воздух поступает в корпус дросселя, откуда, в определяемом положением дроссельных заслонок (датчик TPS) количестве, по впускному трубопроводу подается к впускным портам цилиндров двигателя, где смешивается с впрыскиваемым через инжекторы топливом, формируя горючую смесь. Стабильность оборотов холостого хода обеспечивается за счет перепускания части воздушной массы в обход корпуса дросселя непосредственно во впускной трубопровод. Контроль количества перепускаемого воздуха осуществляется ECM посредством управления функционированием специального перепускного клапана стабилизации оборотов холостого хода (IAC).

Датчик температуры всасываемого воздуха (IAT)

Датчик IAT установлен на сборке воздухоочистителя и служит для измерения температуры всасываемого в двигатель воздуха. В основу конструкции датчика положен термистор, сопротивление которого обратно пропорционально температуре чувствительного элемента. Отслеживаемые датчиком параметры преобразуются в электрические сигналы и передаются на ECM, осуществляющий управление компоновкой воздушно-топливной смеси, а также моментами впрыска и воспламенения.

Датчик измерения массы воздуха (MAF)

Термоанемометрический датчик MAF установлен во впускном воздушном тракте непосредственно позади воздухоочистителя и выступает в качестве источника информации, поставляющего ECM данные о количестве всасываемого в двигатель воздуха. На основании анализа поступающей от датчика информации ECM осуществляет компоновку воздушно-топливной смеси.

Корпус дросселя

Помещенные в корпус дросселя заслонки управляются от педали газа, в соответствии с положением которой, в большей или меньшей степени перекрывают проходные дроссельные отверстия, что позволяет регулировать расход поступающего в камеры сгорания двигателя воздуха. На холостых оборотах, когда педаль газа полностью отпущена, заслонки практически полностью перекрывают дроссель и основная масса воздуха (более половины) поступает во впускной трубопровод через специальный электромагнитный клапан стабилизации оборотов холостого хода (IAC) в обход корпуса дросселя. Использование клапана IAC позволяет также осуществлять контроль стабильности оборотов холостого хода вне зависимости от изменений текущей нагрузки на двигатель (например, при включении кондиционера воздуха или других энергоемких потребителей).

Конструкция корпуса дросселя

Датчик положения дроссельных заслонок (TPS)

TPS устанавливается на корпусе дросселя и механически соединен с осью дроссельных заслонок. Датчик вырабатывает и посылает ECM сигнальное напряжение, величина которого прямо пропорциональна степени открывания заслонок. Закрытому и открытому положениям заслонок соответствуют четко определенные значения напряжения.

Электромагнитный клапан стабилизации оборотов холостого хода (IAC)

Клапан IAC включен во впускной воздушный тракт впереди корпуса дросселя и осуществляет управление величиной расхода воздуха, перепускаемого в обход последнего при работе двигателя на холостых оборотах. Клапан срабатывает по сигналам ECM, позволяя последнему поддерживать обороты холостого хода двигателя на заданном уровне.

Конструкция клапана IAC

Система подачи топлива

Помещенный в бензобак погружной топливный насос обеспечивает подачу горючего под давлением к каждому из инжекторов топливной магистрали. Бензин подается от насоса к инжекторам по топливному тракту с включенным в него фильтром тонкой очистки. Специальный регулятор поддерживает давление топлива в магистрали на заданном оптимальном уровне. Через инжекторы топливо в необходимом количестве впрыскивается непосредственно в камеры сгорания каждого из цилиндров двигателя, где смешивается с воздухом и образует горючую смесь. Количество топлива и момент впрыска вычисляются модулем управления. Избыток горючего по возвратной линии поступает обратно в топливный бак.

Схема организации системы подачи топлива

Топливный бак

Изготовленный из штампованной стали топливный бак объемом 60 л установлен под автомобилем, непосредственно перед задним мостом под сборкой заднего сиденья.

Бак оснащен защитным экраном, предохраняющим его от ударов камнями, и крепится под днищем автомобиля при помощи пяти болтов.

Конфигурация рабочего объема бака выбрана таким образом, чтобы топливозаборник бензонасоса оставался в погруженном положении при любом уровне заполнения бака, даже во время резкого маневрирования.

В заливную горловину бака встроен специальный односторонний клапан, предотвращающий проникновение топлива из рабочего объема бака обратно в горловину при движении по бездорожью и резком маневрировании.

Помните, что правильное (до срабатывания трещотки храповика) затягивание крышки заливной горловины является гарантией поддержания требуемого избыточного давления в топливном тракте.

Не забывайте время от времени загонять автомобиль на эстакаду и внимательно осматривать топливный бак и подведенные к нему линии на предмет выявления механических повреждений.

Топливный насос

Топливный насос объединен в единую сборку с датчиком запаса топлива. Насос имеет роторную конструкцию и помещен внутрь топливного бака, что позволяет в существенной мере снизить уровень производимого им при работе шумового фона.

Управление функционированием топливного насоса осуществляет ECM. При выработке модулем управления соответствующей команды происходит активация реле топливного насоса, после чего электромотор начинает вращаться, приводя в движение ротор насосной сборки. Засасываемое через сетчатый фильтр топливозаборника горючее по соединительным линиям поступает в топливную магистраль и под напором подается на инжекторы. Накачанное насосом давление в топливном тракте поддерживается на постоянном уровне при помощи специального регулятора. С целью предотвращения падения давления топлива при отключении бензонасоса в насосную сборку включен специальный запорный клапан.

Избыток топлива по возвратной линии отводится обратно в топливный бак.

Регулятор давления топлива

Регулятор давления установлен с подведенного к инжекторам конца линии подачи топлива и состоит из двух разделенных диафрагмой камер: топливной и пружинной. Топливная камера соединена с линией подачи топлива, пружинная — с впускным трубопроводом. При увеличении глубины разрежения во впускном трубопроводе оттягивание диафрагмы приводит к открыванию подведенной к топливной камере регулятора возвратной линии, — в результате давление в топливной магистрали снижается. Снижение глубины разрежения в трубопроводе приводит к отжиманию диафрагмы пружиной и увеличению подающего давления. Описанный механизм позволяет поддерживать разницу между давлением впрыска и разрежением во впускном трубопроводе на постоянном уровне, составляющем 290 кПа.

Топливные инжекторы

В системе распределенного впрыска используются инжекторы с верхней подачей топлива. Схема подключения инжекторов обеспечивает охлаждение их потоком топлива. Инжекторы такой конструкции отличаются компактными размерами, высокой термостойкостью, пониженным шумовым фоном и простотой в обслуживании.

Продолжительность открывания электромагнитного игольчатого клапана инжектора определяется длиной вырабатываемого ECM управляющего импульса. Ввиду того, что сечение сопла инжектора, величина открывания клапана и давление подачи топлива поддерживаются постоянными, количество впрыскиваемого в камеру сгорания топлива определяется исключительно продолжительностью времени открывания, соответствующего длине управляющего импульса.

Датчик запаса топлива

Датчик объединен в единую сборку с топливным насосом и состоит из закрепленного на рычаге поплавка и потенциометра.

Изменение уровня топлива отслеживается потенциометром по положению поплавка, соответствующее показание выводится на вмонтированный в комбинацию приборов измеритель.

Соединительные линии топливного тракта

Подача горючего от бензонасоса к топливной магистрали и возврат его в топливный бак осуществляется по металлическим трубками и шлангам линий подачи и возврата топлива. Линии посредством фиксаторов крепятся к днищу автомобиля. И должны регулярно проверяться на наличие механических повреждений.

Помимо подающего и возвратного бензопроводов к числу соединительных линий тракта системы питания следует также отнести линии отвода топливных испарений, по которым скапливающиеся в топливном баке во время стоянки пары топлива отводятся в специальный помещающийся в двигательном отсеке угольный адсорбер. При выжимании педали газа после прогрева двигателя до нормальной рабочей температуры по команде ECM осуществляется продувка адсорбера с выводом скопившегося в нем топлива во впускной трубопровод с последующим сжиганием его в нормальном рабочем цикле двигателя.

Фильтр тонкой очистки

Фильтр тонкой очистки включен в состав линии подачи топлива.

Корпус топливного фильтра способен выдерживать достаточно высокие температурные, вибрационные и ударные нагрузки. Внутрь корпуса вложен бумажный фильтрующий элемент, обеспечивающий очистку подаваемого в топливную магистраль горючего от посторонних частиц, не улавливаемых сеткой топливозаборника бензонасоса и способных вывести из строя инжекторы.

Рекомендации по экономии расхода топлива

Существенное влияние на расход топлива оказывает стиль вождения автомобиля. Приведенные ниже рекомендации позволят владельцу добиться экономии расхода топлива при получении адекватной отдачи от двигателя.

• Старайтесь избегать длительных прогревов двигателя, — начинайте движение сразу, как только обороты стабилизируются;
• При остановке автомобиля на время более на 40 секунд глушите двигатель;
• Всегда старайтесь двигаться на максимально высокой передаче, избегая резких разгонов;
• В дальних поездках по возможности старайтесь двигаться с равномерной скоростью. Избегайте движения на чрезмерно высоких скоростях. Управляйте автомобилем осмотрительно. Без надобности не тормозите;
• Не перевозите не автомобиле излишний груз. Если верхний багажник не используется, снимите его с крыши;
• Регулярно проверяйте давление накачки шин, не допуская чрезмерного его снижения.

бензиновый двигатель

| Эксплуатация, топливо и факты

V-образный двигатель

См. все СМИ

Ключевые сотрудники:

Зигфрид Маркус
Готлиб Даймлер
Карл Бенц

Похожие темы:

двигатель Отто
двигатель Ленуара
рядный двигатель
Г-образный двигатель
двигатель с верхним расположением распредвала

Просмотреть весь связанный контент →

Сводка

Прочтите краткий обзор этой темы

бензиновый двигатель , любой из классов двигателей внутреннего сгорания, которые вырабатывают энергию за счет сжигания летучего жидкого топлива (бензина или бензиновой смеси, такой как этанол) с воспламенением, инициируемым электрической искрой. Бензиновые двигатели могут быть построены для удовлетворения требований практически любого мыслимого применения силовых установок, наиболее важными из которых являются легковые автомобили, небольшие грузовики и автобусы, самолеты авиации общего назначения, подвесные и небольшие внутренние морские установки, стационарные насосные станции среднего размера, осветительные установки, станки, электроинструменты. Четырехтактные бензиновые двигатели используются в подавляющем большинстве автомобилей, легких грузовиков, средних и больших мотоциклов и газонокосилок. Двухтактные бензиновые двигатели менее распространены, но они используются для небольших подвесных судовых двигателей и во многих ручных садовых инструментах, таких как цепные пилы, кусторезы и воздуходувки.

Типы двигателей

Бензиновые двигатели можно разделить на несколько типов в зависимости от нескольких критериев, включая их применение, метод управления подачей топлива, зажигание, расположение поршня и цилиндра или ротора, ходы за цикл, систему охлаждения и клапан тип и расположение. В этом разделе они описаны в контексте двух основных типов двигателей: поршневых и цилиндровых двигателей и роторных двигателей. В поршне-цилиндровом двигателе давление, создаваемое сгоранием бензина, создает силу на головке поршня, которая совершает возвратно-поступательное или возвратно-поступательное движение по всей длине цилиндра. Эта сила отталкивает поршень от головки цилиндра и совершает работу. Роторный двигатель, также называемый двигателем Ванкеля, не имеет обычных цилиндров с возвратно-поступательными поршнями. Вместо этого давление газа действует на поверхности ротора, заставляя ротор вращаться и, таким образом, выполнять работу.

Большинство бензиновых двигателей представляют собой поршневые двигатели с возвратно-поступательным движением. Основные узлы поршневого двигателя показаны на рисунке. Почти все двигатели этого типа работают либо по четырехтактному, либо по двухтактному циклу.

Четырехтактный цикл

Из различных методов извлечения энергии из процесса сгорания наиболее важным до сих пор был четырехтактный цикл, концепция которого впервые была разработана в конце 19 века. Четырехтактный цикл показан на рисунке. При открытом впускном клапане поршень сначала опускается на такте впуска. Воспламеняющаяся смесь паров бензина и воздуха всасывается в цилиндр за счет создаваемого таким образом частичного вакуума. Смесь сжимается по мере того, как поршень поднимается в такте сжатия при закрытых обоих клапанах. По мере приближения к концу хода заряд воспламеняется электрической искрой. Затем следует рабочий такт, когда оба клапана все еще закрыты, а давление газа из-за расширения сгоревшего газа давит на головку или головку поршня. Во время такта выпуска восходящий поршень вытесняет отработавшие продукты сгорания через открытый выпускной клапан. Затем цикл повторяется. Таким образом, для каждого цикла требуется четыре хода поршня — впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск — и два оборота коленчатого вала.

Недостаток четырехтактного цикла состоит в том, что выполняется только половина рабочих тактов по сравнению с двухтактным циклом ( см. ниже ), и только вдвое меньше мощности можно ожидать от двигателя данного размера при заданная рабочая скорость. Однако четырехтактный цикл обеспечивает более надежную очистку от выхлопных газов (продувку) и перезагрузку цилиндров, уменьшая потерю свежего заряда в выхлопных газах.

Nissan достигает 50-процентного теплового КПД благодаря системе e-POWER нового поколения; СТАРК

Компания Nissan объявила о прорыве в эффективности двигателя, достигнув 50-процентного теплового КПД благодаря находящейся в разработке системе нового поколения e-POWER.

В системе Nissan e-POWER используется бортовой бензиновый двигатель для подачи электроэнергии на аккумуляторную батарею электронной трансмиссии. Новейший подход Nissan к разработке двигателей поднял планку до мирового уровня, превысив текущий средний показатель тепловой эффективности автомобильной промышленности в 40 %, что позволило еще больше снизить выбросы CO 9 в автомобиле.0047 2 выбросы.

Стремясь к 2050 году обеспечить углеродную нейтральность на протяжении всего жизненного цикла нашей продукции, Nissan планирует электрифицировать все новые модели, выпущенные на основные рынки, к началу 2030-х годов. Стратегия электрификации Nissan способствует разработке электронных силовых агрегатов и высокоэффективных аккумуляторов для электромобилей, при этом e-POWER представляет собой еще одну важную стратегическую опору.

— Тосихиро Хираи, старший вице-президент отдела разработки силовых агрегатов и электромобилей

Обычные автомобили с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) требуют от двигателя мощности и производительности в широком диапазоне скоростей (об/мин) и нагрузок. Это фундаментальное требование означает, что обычные двигатели не могут постоянно работать с оптимальной эффективностью.

Однако система Nissan e-POWER использует бортовой двигатель в качестве специального генератора электроэнергии для электронной трансмиссии системы. Работа двигателя ограничена его наиболее эффективным диапазоном, соответствующим образом регулируя выработку электроэнергии двигателем и количество электроэнергии, хранящейся в аккумуляторной батарее.

Благодаря этому специальному подходу, а также развитию аккумуляторных технологий и методов управления энергопотреблением Nissan удалось повысить тепловую эффективность по сравнению с нынешними уровнями. Разработка системы e-POWER следующего поколения продолжает этот путь повышения эффективности благодаря дизайну и разработке двигателя Nissan исключительно для e-POWER.

Концепция STARC. Для достижения теплового КПД 50 % компания Nissan разработала концепцию под названием «STARC», названную в честь ключевых слов «сильный», «падающий» и «надежно растянутый канал зажигания». Концепция позволяет улучшить термический КПД за счет усиления газового потока в цилиндре (потока воздушно-топливной смеси, которая втягивается в цилиндр) и воспламенения, надежно сжигая более разбавленную топливовоздушную смесь при высокой степени сжатия.

В обычном двигателе существуют ограничения на управление уровнем разбавления топливно-воздушной смеси для реагирования на изменение нагрузки при вождении с несколькими компромиссами между различными условиями работы, такими как поток газа в цилиндре, метод зажигания и степень сжатия, которые могут пожертвовать эффективностью ради выходной мощности.

Тем не менее, специальный двигатель, работающий в оптимальном диапазоне скорости и нагрузки для выработки электроэнергии, позволяет значительно повысить тепловую эффективность.

В ходе внутренних испытаний компания Nissan достигла термической эффективности 43 % при использовании метода разбавления рециркуляции отработавших газов и 46 % при использовании обедненной смеси (коэффициент избытка воздуха λ = 2) в многоцилиндровом двигателе. Уровень 50% был достигнут за счет работы двигателя на фиксированных оборотах и ​​нагрузке в сочетании с технологиями рекуперации тепла.

Система Nissan e-POWER. e-POWER впервые был представлен в Японии в 2016 году вместе с Nissan Note. В его основе лежит та же технология 100% электрического привода, что и в Nissan LEAF, обеспечивающая мгновенный крутящий момент, мощность, эффективность и волнение. Система состоит из бензинового двигателя с электрогенератором, инвертора, аккумуляторной батареи и электродвигателя.