Анализ существующих систем впрыскивания топлива в двигателей с принудительным воспламенением и особенностей их конструкции

Впрыскивание топлива в воздушный заряд двигателей под избыточным давлением как альтернатива образования горючей топливовоздушной смеси за счет использования «подсасывающего» действия потока воздуха возникло и развивалось в самом начале появления поршневых двигателей с искровым зажиганием (еще в конце XIX века).

Вместе с тем, первый серийный двигатель с непосредственным впрыскиванием бензина был применен на автомобиле Mersedes-Benz 300SL только в 1954 году, показавшем большие преимущества этого способа смесеобразования с точки зрения резкого улучшения динамики машины. Однако сложность и высокая стоимость аппаратуры непосредственного впрыскивания существенно тормозили их массовое применение. И только, начиная с 1961 года, когда сочли возможным перейти на впрыскивание бензина во впускной трубопровод, что существенно упростило топливную аппаратуру, применение таких систем стало стремительно расширяться. Дополнительным импульсом к этому послужил переход на электронное управление топливоподачей, что заметно улучшило функциональные характеристики двигателей.

Практически все последние модели бензиновых двигателей для новых автомобилей всех классов в подавляющем большинстве случаев оборудуются системами впрыскивания. При этом аппаратура для этих систем производится специализированными фирмами, в числе которых следует назвать немецкую фирму Bosch, General Motors (США), Lucas (Великобритания) и Hitaschi (Япония). О массовости применения систем впрыскивания бензина свидетельствует и тот факт, что в 1993 году одной только фирмой Bosch было выпущено более 11 миллионов комплектов этой аппаратуры.

Резкое увеличение применяемости систем впрыскивания топлива в двигателях с искровым зажиганием вызвано значительно большими возможностями удовлетворения возросшим требованиям в отношении экологических свойств и топливной экономичности автомобилей. При этом в наибольшей степени возможности и эффективность системы впрыскивания возросли с применением электронного управления топливоподачей.

Впрыскивание топлива позволило исключить недостатки, органически присущие карбюраторной системе топливопитания: высокие гидравлические сопротивления на впуске, сложность достижения необходимой точности дозирования компонентов горючей смеси, практическую невозможность равномерного распределения топлива по отдельным цилиндрам многоцилиндрового двигателя.

Отмеченные недостатки в значительной мере устраняют при применении взамен карбюрации смесеобразования, осуществляемого путем впрыскивания легкого топлива. Общая классификация систем впрыскивания приведена на рис. 1.1.1.

Рис. 1.1.1 Классификация систем впрыскивания топлива в двигатели с принудительным воспламенением

В современных ДВС впрыскивание может осуществляться либо непосредственно в цилиндр двигателя, либо во впускной трубопровод.

При применении непосредственного впрыскивания легкого топлива, осуществляемого в процессе сжатия, удается обеспечить высокую равномерность распределения топлива по цилиндрам, максимально повысить коэффициент наполнения. Последнее происходит как за счет отсутствия диффузора, увеличенного сечения впускного трубопровода и его настройки, обеспечивающей инерционный наддув, так и вследствие организации наполнения «чистым» воздухом, не содержащим паров топлива. Непосредственное впрыскивание позволяет также использовать охлаждающий эффект от испарения топлива в цилиндре, что дает возможность повысить степень сжатия и благоприятно влияет на снижение образования токсических оксидов азота. Однако системы непосредственного впрыскивания могут работать только при достаточно высоких давлениях впрыскивания (5 .12 МПа), что требует применения дорогостоящей прецизионной топливной аппаратуры.

В этой связи предпочтительнее использовать центральную систему впрыскивания бензина во впускной трубопровод. В этом случае требуемое давление впрыскивания снижается до 0,2 .0,4 МПа и является легко реализуемым.

Системы впрыскивания во впускной трубопровод (рис. 1.1.2) имеют минимальное гидравлическое сопротивление впускного тракта, а за счет подбора длин впускного трубопровода могут осуществлять инерционный наддув, что существенно повышает коэффициент наполнения.

Материалы о транспорте:

Назначение, устройство и работа трансмиссии
Трансмиссия трактора (автомобиля) объединяет агрегаты и механизмы, передающие крутящий момент двигателя ведущим колесам и изменяющие крутящий момент и частоту вращения по величине и направлению. Тран ...

Кривошипно-шатунный механизм двигателя ВАЗ 2108
Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования поступательного движения поршня под действием энергии расширения продуктов сгорания топлива во вращательное движение коленчатого вала. Механизм ...

Проверочный расчет цилиндрической зубчатой передачи на выносливость зубьев при изгибе
Коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении быстроходная ступень: где - удельная окружная динамическая сила, Н/мм где - коэффициент, учитывающий влияние разности шагов за ...