Подача топлива в бензиновый двигатель — это система устройств, обеспечивающих бесперебойное поступление топлива в цилиндры двигателя. Подача топлива в бензиновый двигатель находится в постоянной динамике и совершенствуется до настоящего времени. Вот о том, что представляет собой подача топлива в бензиновом двигателе, мы и поговорим в этой статье.

 

 

 

Подачи топлива с впрыском во впускной трубопровод

 

В бензиновых двигателях используются системы подачи топлива с впрыском во впускной трубопровод различ­ной конфигурации, работающие при типичном значении давления 300 — 400 кПа (3-4 бар).

 

Система с возвратом топлива

 

Подача топлива и создание давления впрыска осуществляется электроприводным топливным насосом (см. рис. «Система подачи топлива с впрыском во впускной трубопровод с возвратом топлива в топливный бак» ). Топливо засасывается из топливного бака и, пройдя через топливный фильтр, по топливопроводу высокого давления поступает в смонтированную на двигателе то­пливную рампу. Из топливной рампы топливо подается к форсункам. Регулятор давления то­плива, установленный на рампе, поддерживает постоянный перепад давления между топлив­ными форсунками и впускным трубопроводом независимо от абсолютного давления во впуск­ном трубопроводе, т.е. нагрузки двигателя.

Излишки топлива возвращаются в топлив­ный бак по возвратной линии, подсоединенной к регулятору давления топлива. Избыточное то­пливо, нагретое в моторном отсеке, вызывает повышение температуры топлива в топливном баке. При этом увеличивается выделение па­ров топлива. В соответствии с требованиями к защите окружающей среды пары топлива собираются системой улавливания паров то­плива. Далее они направляются в угольный фильтр для временного хранения до возврата во впускной трубопровод для сжигания в двигателе (см. «Система улавливания паров топлива»).

 

Система без возврата топлива

 

В такой системе подачи топлива регулятор давления располагается в топливном баке или вблизи него, что исключает необходи­мость в линии возврата топлива из двига­теля в топливный бак.

Поскольку регулятор давления топлива, за счет места его установки, не связан с впуск­ным трубопроводом, относительное давление впрыска не зависит от нагрузки двигателя. Это учитывается при вычислении продолжитель­ности впрыска в блоке управления двигателем

В топливную рампу подается только такое количество топлива, которое подлежит впры­ску. Излишнее топливо, подаваемое электроприводным топливным насосом, возвращается прямо в топливный бак, не проходя длинный путь через моторный отсек. Таким образом, нагрев топлива в топливном баке и, следова­тельно, выделение паров топлива значительно ниже, чем в системах с возвратом топлива.

В связи с этими преимуществами в на­стоящее время в основном используются системы подачи без возврата топлива.

Подача топлива без возврата топлива с регулированием по потребности

 

В системе подачи топлива с регулированием по потребности топливный насос подает только количество топлива, требуемое в данный мо­мент времени для двигателя и необходимое для создания требуемого давления. Регулирова­ние давления топлива осуществляется блоком управления двигателем в режиме замкнутого регулирования. Текущее давление топлива регистрируется датчиком низкого давления (см. рис. «Система подачи топлива с впрыском во впускной трубопровод с регулированием по потребности» ). Это исключает необходимость в регуляторе давления топлива. Регулирование объемного расхода топлива осуществляется посредством изменения напряжения питания топливного насоса, осуществляемого специаль­ным модулем в блоке управления двигателем.

Система снабжена предохранительным клапаном, предотвращающим чрезмерное повышение давления даже после отсечки подачи топлива или выключения двигателя.

Регулирование по потребности позволяет избежать подачи избыточного топлива и, сле­довательно, свести к минимуму требуемую производительность топливного насоса. Это дает снижение расхода топлива по сравнению с системами с неуправляемым электроприводным топливным насосом. Применение таких систем позволяет в еще большей степени сни­зить температуру топлива в топливном баке.

Еще одно преимущество системы регули­рованием по потребности заключается в воз­можности регулирования давления топлива. С одной стороны, давление может быть уве­личено во время пуска горячего двигателя во избежание образования пузырьков паров топлива. С другой стороны, прежде всего, на двигателях с наддувом появляется возмож­ность впрыска как очень больших, так и очень малых количеств топлива, повышая давление топлива при полной нагрузке и снижая его при низкой нагрузке двигателя.

Кроме того, измерение давления топлива в та­кой системе дает дополнительные возможности диагностики по сравнению с другими системами. За счет учета текущего давления топлива при вычислении продолжительности впрыска обе­спечивается более точное дозирование топлива.

 

Подача топлива прямым впрыском топлива

 

По сравнению с системами с впрыском то­плива во впускной трубопровод при прямом впрыске имеется только ограниченное вре­менное окно для впрыска топлива прямо в камеру сгорания. Поэтому здесь более ва­жен процесс смесеобразования, и давление впрыска должно быть до 50 раз больше по сравнению с системами с впрыском топлива во впускной трубопровод. Топливная система подразделяется на контур низкого давления и контур высокого давления.

 

Система подачи топлива низкого давления

 

В системах прямого впрыска топлива для бензиновых двигателей система низкого дав­ления служит для питания топливом системы высокого давления с использованием тех же компонентов, что и в системах с впрыском топлива во впускной трубопровод. Вследствие высоких температур в насосе высокого дав­ления в условиях пуска горячего двигателя и работы двигателя при высоких температурах наружного воздуха для предотвращения об­разования пузырьков газа в топливе требуется более высокое предварительное давление (давление на впуске). Отсюда вытекает целе­сообразность использования систем с регули­руемым низким давлением. Эти системы обе­спечивают давление на впуске, оптимальное для любого рабочего состояния двигателя; давление на впуске обычно регулируется в диапазоне 300 — 600 кПа (3-6 бар).

 

Система подачи топлива высокого давления

 

В системах высокого давления в основном используются регулируемые насосы высо­кого давления или насосы высокого давления с постоянной подачей. Система включает то­пливный распределитель (топливную рампу высокого давления) с топливными форсун­ками высокого давления и датчик высокого давления (см рис. ниже) Для системы с по­стоянной подачей топлива также требуется отдельный клапан регулирования давления.

Требуемое давление устанавливается в соответствии с сигналом давления, измеряе­мым системой управления двигателя и обра­батываемым программой регулирования вы­сокого давления. В зависимости от рабочей точки двигателя в системах с непрерывной подачей топлива давление регулируется в диапазоне от 5 до 11 МПа (50 — 110 бар), а в системах с регулированием давления по по­требности — до 20 МПа (200 бар). Сигнал дат­чика давления используется для вычисления продолжительности впрыска топлива и для диагностики топливной системы.

 

Непрерывная подача топлива

 

Насос высокого давления, приводимый во вра­щение распределительным валом двигателя, обычно представляет собой трехцилиндровый радиально-поршневой насос (см. «Насосы высо­кого давления для систем прямого впрыска то­плива» ), который нагнетает топливе в топливную рампу, преодолевая давление в системе (см. рис. «Система прямого впрыска топлива для бензиновых двигателей с непрерывной подачей топлива» ). Величина подачи топлива насоса не регули­руется. Давление излишнего топлива не требуе­мого для впрыска, или поддержания давления, сбрасывается клапаном регулирования давле­ния. После этого топливо возвращается в контур низкого давления. С этой целью блок управления двига­телем управляет клапаном регулирования дав­ления таким образом, чтобы получить давление впрыска, требуемое для данного режима работы. Клапан регулирования давления также служит в качестве клапана ограничения давления.

 

 

В системах с непрерывной подачей топлива в большинстве рабочих точек двигателя в си­стему высокого давления подается значительно больше топлива, чем требуется двигателю. Это приводит к потерям энергии и, следовательно, к более высокому расходу топлива по сравнения с системами с регулированием по потребности. Кроме того, излишнее топливо, сбрасываемое через клапан регулирования давления, спо­собствует повышению температуры в топлив­ной системе. По этой причине в современных двигателях с прямым впрыском топлива при­меняются только системы высокого давления с регулированием по потребности.

 

Система подачи топлива с регулированием по потребности

 

В системе с регулированием по потребности топливный насос высокого давления, обычно одноцилиндровый радиально-поршневой насос (см. «Насосы высокого давления для систем прямого впрыска топлива» ), подает топливо в топливную рампу только в количе­стве, фактически необходимом для впрыска и обеспечения требуемого давления. Насос обычно приводится в действие распреде­лительным валом (однопоршневые насосы приводятся в действие специальными ку­лачками, приводящими в движение плунжер насоса). Подача топлива регулируется встро­енным в насос высокого давления регули­ровочным клапаном. (см.рис. «Система прямого впрыска топлива для бензиновых двигателей с регулированием подачи топлива по потребности» ). Блок управления дви­гателем управляет этим клапаном с высокой точностью, что обеспечивает подачу топлива в количестве, требуемом для создания необ­ходимого для данного режима работы двига­теля давления в топливной рампе.

 

 

В целях обеспечения безопасности контур высокого давления включает предохрани­тельный клапан, обычно встраиваемый в на­сос высокого давления. В случае превышения давлением допустимого уровня топливо воз­вращается через клапан ограничения давле­ния в контур низкого давления.

 

Система улавливания паров топлива

 

Система улавливания паров топлива требу­ется для автомобилей с двигателями с ис­кровым зажиганием (SI). Ее назначением является улавливание и сбор паров топлива из топливного бака в целях соблюдения требований законодательства в отношении предельно допустимого выделения паров то­плива. Следует отметить, что интенсивность испарения топлива возрастает при повы­шении его температуры. Повышение темпе­ратуры топлива может вызываться высокой температурой наружного воздуха, нагревом топливного насоса, встроенного в топливный бак или, в зависимости от системы подачи топлива, возвратом в топливный бак топлива, нагретого в двигателе. Выделение паров то­плива также усиливается при понижении атмосферного давления или вовремя дви­жения на подъем.

Система улавливания паров топлива вклю­чает угольный фильтр, к которому присоеди­нен шланг вентиляции топливного бака, а также регенерационного клапана, подсоеди­ненного к угольному фильтру и впускному трубопроводу (см. рис. «Система улавливания паров топлива» ). Активированный уголь поглощает пары топлива и позволяет выходить в атмосферу только воздуху. Вследствие разрежения во впускном трубо­проводе свежий воздух прогоняется через угольный фильтр, когда во время движения автомобиля продувочный клапан открывает линию, соединяющую угольный фильтр с впускным трубопроводом. Свежий воздух за­хватывает поглощенное фильтром топливо и уносит его в двигатель для сжигания. Этот процесс известен под названием продувки угольного фильтра.

Регулирование объемного расхода про­дувочного воздуха осуществляется блоком управления двигателем в зависимости от режима работы двигателя. Чтобы угольный фильтр всегда был способен поглощать пары топлива, активированный уголь необходимо регулярно регенерировать. В системах с прямым впрыском топлива из-за небольшой разности атмос­ферного давления и давления во впускном трубопроводе при работе в режиме послойного распределения заряда топлива, для про­дувки необходимо перейти в режим работы на гомогенной смеси.