Системы впрыска газа схема

Устройство автомобилей

Система питания двигателя от газобаллонной установки

Система впрыска газа

Рассмотренная в предыдущих статьях конструкция системы питания двигателя на газообразном топливе является механической системой с вакуумным управлением и относится к первому поколению газобаллонных установок.
В последнее время газобаллонные установки получили широкое применение. На смену первому поколению пришло второе – механические системы с электронным управлением, в которых сохраняются те же схема установки газового оборудования и цепочка: заправочное устройство — баллонная арматура – газовый баллон – магистральный запорный клапан (вместо вентиля) – редуктор – газосмесительное устройство – система подогрева.

Однако подача газа в системах второго поколения регулируется электронным блоком управления (ЭБУ), который обеспечивает стехиометрический состав смеси на всех режимах работы двигателя и, кроме того, автоматически закрывает запорные клапаны в случае аварийного повреждения газовой магистрали или при остановке двигателя.

Исполнительным элементом по регулированию подачи газа является электрический дозатор газа – устройство, работающее по принципу шагового электродвигателя. Изменение положения его поршня по сигналу ЭБУ обеспечивает оптимальный состав газовоздушной смеси, подаваемой в цилиндры двигателя.

Системы питания двигателя второго поколения могут устанавливаться и на автомобилях, оборудованных системами впрыска бензина. В этом случае при переходе на газ отключается электрический топливный насос (в системах с механическими форсунками). При этом они замещаются эмуляторами – устройствами, эмитирующими работу форсунок.
Необходимость применения эмуляторов обусловлена тем, что электронный блок управления двигателем, не получая информацию о срабатывании форсунок, отключает всю систему, в том числе и систему зажигания, предполагая, что произошло повреждение в электрической цепи.

Датчик расхода воздуха защищают «хлопушкой» — устройством, предотвращающим повреждение датчика и воздушного фильтра при возможной обратной вспышке газа из впускной трубы. Дополнительно устанавливают датчики количества газа, поступающего в двигатель, и газосмесительное устройство, которое устанавливают на дроссельный узел.

На рис. 1 показана схема установки на автомобиль газовой аппаратуры Landi Renzo производимой в Италии.

Электронный блок управления выполняет те же функции, что и ЭБУ в системе впрыска бензина, и, кроме того, имитирует нормальный сигнал датчика кислорода, предназначенного для работы на газе. Он же обеспечивает пуск двигателя только на бензине, автоматически отключая подачу газа, а также дает возможность с помощью переключателя 2 в любой момент перейти на желаемый вид топлива без остановки двигателя.

К третьему поколению газобаллонных установок можно отнести систему впрыска газа. Одним из вариантов данной системы является система IGS, показанная на рис. 2. Она отличается пониженным расходом газа по сравнению с системами предыдущих поколений.

Динамические характеристики автомобиля, оборудованного такой системой, при работе на газе максимально приближаются к параметрам автомобиля, работающего на бензине.

Электронный блок управления 2 корректирует подачу газа в цилиндры двигателя на основе анализа сигналов от датчиков кислорода, положения дроссельной заслонки, частоты вращения коленчатого вала и абсолютного значения давления во впускном трубопроводе.
Получив необходимую информацию, ЭБУ определяет позицию открытия дозирующего узла и положение находящегося в нем блокирующего клапана.

Дозирующий узел 3 по сигналам ЭБУ открывается на определенную величину, увеличивая или уменьшая количество поступающего газа.
Блокирующий клапан при торможении автомобиля двигателем прекращает подачу газа.

Распределитель 4 подает газ в каждый цилиндр двигателя через специальные форсунки, установленные во впускном трубопроводе вблизи впускных клапанов.

Редуктор-испаритель 5 оснащен датчиком температуры охлаждающей жидкости, определяющим момент переключения питания двигателя с бензина на газ.
После пуска двигателя на бензине, как только запрограммированная температура будет достигнута, ЭБУ переводит двигатель на питание газом.

Газ поступает из баллона в редуктор-испаритель 5, который устанавливает величину давления газа в зависимости от величины разрежения во впускном трубопроводе.
Далее газ поступает в дозирующий узел 3, который по сигналу электронного блока управления 2 мгновенно определяет и выдает необходимое для двигателя количество газа, поступающее затем к распределителю 4.
Распределитель не только разделяет поток газа по цилиндрам, но и поддерживает на постоянном уровне оптимальное давление на участке системы после дозирующего узла.

При увеличении нагрузки на двигатель редуктор увеличивает давление газа на входе в дозирующий узел, чтобы гарантированно обеспечить подачу требуемого на этом режиме газа, в то время как на выходе из дозатора давление остается неизменным.

Постоянно ведется поиск новых решений в совершенствовании газобаллонных установок для сжатого природного газа. Разработана новая газотопливная система «САГА-7» для автомобилей марки «ЗИЛ», особенностью которой являются облегченные баллоны повышенной прочности, имеющие металлический корпус, покрытый слоем стеклопластика.

Также разработано газотопливное оборудование для хранения и подачи сжиженного природного газа в теплообменник, где газ испаряется и далее через редуктор подается в цилиндры двигателя по обычной схеме.

Особенностью газотопливного оборудования автомобиля «Газель» является наличие сосуда с высокими вакуумно-телоизоляционными свойствами (рис. 3), позволяющими хранить метан при температуре -150 ˚С в жидком состоянии, что значительно уменьшает его объем.
Сосуд представляет собой своеобразный термос — двойной цилиндрический резервуар, изготовленный из нержавеющей стали. Внутренний сосуд рассчитан на избыточное давление (0,5 МПа).

Для поддержания требуемого разрежения в изоляционном пространстве между внутренним сосудом и наружным кожухом и обеспечения термоизоляции наружная поверхность внутреннего сосуда покрыта высокоэффективным адсорбирующим материалом (вакуумная рубашка), образующим слоистую термоизоляцию.
Сосуд закреплен в кожухе двумя цилиндрическими опорными втулками из стеклопластика.

В верхней полости внутреннего сосуда установлена ловушка, предотвращающая выброс жидкой фазы газа в дренажный трубопровод при движении автомобиля по неровной дороге.
На днище кожуха расположен вакуумный вентиль, с помощью которого можно создавать и долго поддерживать разрежение.
Вместимость газового сосуда 100 л.
Сосуд наполняют газом не более, чем на 90%. Запас газа в сосуде обеспечивает примерно такой же пробег автомобиля без дозаправки, как и на бензине.

Как уже упоминалось в предыдущих статьях, дизельные двигатели в настоящее время менее широко используются для работы на газовом топливе. Основная причина – высокая температура самовоспламенения нефтяного и природного газа по сравнению с дизельным топливом, поэтому для переоборудования дизеля для работы на газе необходимо решить проблему с воспламенением горючей смеси.
Решение этой проблемы возможно двумя путями – осуществлять впрыск газа совместно с небольшой «запальной» порцией дизельного топлива, либо оборудовать дизельный двигатель системой зажигания.

Источник статьи: http://k-a-t.ru/dvs_pitanie/54-gaz_vprysk/index.shtml

Виды и особенности работы систем впрыска бензиновых двигателей

Система впрыска топлива применяется для дозированной подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания в строго определенный момент времени. От характеристик данной системы зависит мощность, экономичность и экологический класс двигателя автомобиля. Системы впрыска могут иметь различную конструкцию и варианты исполнения, что характеризует их эффективность и сферу применения.

Краткая история появления

Инжекторная система подачи топлива начала активно внедряться в 70-х годах, явившись реакцией на возросший уровень выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Она была заимствована в авиастроении и являлась экологически более безопасной альтернативой карбюраторному двигателю. Последний был оснащен механической системой подачи топлива, при которой топливо поступало в камеру сгорания за счет разницы давлений.

Первая система впрыска была практически полностью механической и отличалась малой эффективностью. Причиной этого был недостаточный уровень технического прогресса, который не мог полностью раскрыть ее потенциал. Ситуация изменилась в конце 90-х годов с развитием электронных систем управления работой двигателя. Электронный блок управления стал контролировать количество впрыскиваемого топлива в цилиндры и процентное соотношение компонентов топливовоздушной смеси.

Виды систем впрыска бензиновых двигателей

Существует несколько основных видов систем впрыска топлива, которые отличаются способом образования топливовоздушной смеси.

Моновпрыск, или центральный впрыск

Схема с центральным впрыском предусматривает наличие одной форсунки, которая расположена во впускном коллекторе. Такие системы впрыска можно найти только на старых легковых автомобилях. Она состоит из следующих элементов:

• Регулятор давления – обеспечивает постоянную величину рабочего давления 0,1 МПа и предотвращает появление воздушных пробок в топливной системе.
• Форсунка впрыска – осуществляет импульсную подачу бензина во впускной коллектор двигателя.
• Дроссельная заслонка – выполняет регулирование объема подаваемого воздуха. Может иметь механический или электрический привод.
• Блок управления – состоит из микропроцессора и блока памяти, который содержит эталонные данные характеристики впрыска топлива.
• Датчики положения коленчатого вала двигателя, положения дроссельной заслонки, температуры и т.д.

Системы впрыска бензина с одной форсункой работают по следующей схеме:

• Двигатель запущен.
• Датчики считывают и передают информацию о состоянии системы в блок управления.
• Полученные данные сравниваются с эталонной характеристикой, и, на основе этой информации, блок управления рассчитывает момент и длительность открытия форсунки.
• На электромагнитную катушку направляется сигнал об открытии форсунки, что приводит к подаче топлива во впускной коллектор, где он смешивается с воздухом.
• Смесь топлива и воздуха подается в цилиндры.

Распределенный впрыск (MPI)

Система с распределенным впрыском состоит из аналогичных элементов, но в такой конструкции предусмотрены отдельные форсунки для каждого цилиндра, которые могут открываться одновременно, попарно или по одной. Смешение воздуха и бензина происходит также во впускном коллекторе, но, в отличие от моновпрыска, подача топлива осуществляется только во впускные тракты соответствующих цилиндров.

Схема работы системы с распределенным впрыском

Управление осуществляется электроникой (KE-Jetronic, L-Jetronic). Это универсальные системы впрыска топлива Bosch, получившие широкое распространение.

Принцип действия распределенного впрыска:

• В двигатель подается воздух.
• При помощи ряда датчиков определяется объем воздуха, его температура, скорость вращения коленчатого вала, а также параметры положения дроссельной заслонки.
• На основе полученных данных электронный блок управления определяет объем топлива, оптимальный для поступившего количества воздуха.
• Подается сигнал, и соответствующие форсунки открываются на требуемый промежуток времени.

Непосредственный впрыск топлива (GDI)

Система предусматривает подачу бензина отдельными форсунками напрямую в камеры сгорания каждого цилиндра под высоким давлением, куда одновременно подается воздух. Эта система впрыска обеспечивает наиболее точную концентрацию топливовоздушной смеси, независимо от режима работы мотора. При этом смесь сгорает практически полностью, благодаря чему уменьшается объем вредных выбросов в атмосферу.

Схема работы системы непосредственного впрыска

Такая система впрыска имеет сложную конструкцию и восприимчива к качеству топлива, что делает ее дорогостоящей в производстве и эксплуатации. Поскольку форсунки работают в более агрессивных условиях, для корректной работы такой системы необходимо обеспечение высокого давления топлива, которое должно быть не менее 5 МПа.

Конструктивно система непосредственного впрыска включает в себя:

• Топливный насос высокого давления.
• Регулятор давления топлива.
• Топливная рампа.
• Предохранительный клапан (установлен на топливной рампе для защиты элементов системы от повышения давления больше допустимого уровня).
• Датчик высокого давления.
• Форсунки.

Электронная система впрыска такого типа от компании Bosch получила наименование MED-Motronic. Принцип ее действия зависит от вида смесеобразования:

• Послойное – реализуется на малых и средних оборотах двигателя. Воздух подается в камеру сгорания на большой скорости. Топливо впрыскивается по направлению к свече зажигания и, смешиваясь на этом пути с воздухом, воспламеняется.
• Стехиометрическое. При нажатии на педаль газа происходит открытие дроссельной заслонки и осуществляется впрыск топлива одновременно с подачей воздуха, после чего смесь воспламеняется и полностью сгорает.
• Гомогенное. В цилиндрах провоцируется интенсивное движение воздуха, при этом на такте впуска происходит впрыск бензина.

Непосредственный впрыск топлива в бензиновом двигателе – наиболее перспективное направление в эволюции систем впрыска. Впервые он был реализован в 1996 году на легковых автомобилях Mitsubishi Galant, и сегодня его устанавливают на свои автомобили большинство крупнейших автопроизводителей.

Источник статьи: http://techautoport.ru/dvigatel/toplivnaya-sistema/sistemy-vpryska-topliva-benzinovyh-dvigateley.html

Системы впрыска газа схема

©Братков Олег (aka Олег_Б, Пятигорск, CTTeam)

I. С чего все начиналось

Контролер Электроника МС 271302 выпускался для автомобилей ВАЗ. Сделан на базе специализированной серии микросхем – КМ 1823 , разработанной для построения электронных систем зажигания. Выпускался в Минске. Первые инжекторные Волги и карбюраторные Газели имели такой контролер зажигания. Все они были переделаны из МС 271302 . Переделка заключалась в замене резистора в цепи датчика давления во впускном коллекторе и замене масочного ПЗУ серии 1823 на к 537 рф 2 / 5 . Так как венец маховика у автомобилей ВАЗ и ГАЗ имеет разное число зубов, прямая установка МС 271302 вместо МС 271303 приводила к неправильному углу зажигания, кроме того разница опережения УОЗ для 1 – 4 и 2 – 3 цилиндров составляла около 20 градусов. В обозначении переделанного контролера последняя цифра перебита на « 3 » – МС 271303 .

Для замены контролера Электроника МС 271303 , который был снят с производства, в г. Жуковском был налажен выпуск контролера КМ 101 . Функционально он полностью заменяет Электроннику МС 271303 , построен на базе микропроцесора «Интел 8031 », в отечественном исполнении – К 1830 ВЕ 31 .

Особенностью КМ 101 было использование АЦП 1113 ПВ 1 , для работы которой необходимо напряжение + 5 и ‑ 15 вольт. Поэтому для питания АЦП, а так же остальных микросхем, использован импульсный стабилизатор. Сначала на одном стабилизаторе получается + 5 вольт, которые используются для питания цифровых микросхем, а затем второй импульсный стабилизатор вырабатывает напряжение + 15 и ‑ 15 вольт, которыми запитаны операционные усилители и АЦП. В контролере было больше 30 микросхем. Контролер содержал и заводской «косяк» – импульс начала отсчёта часто содержал повторный короткий импульс на заднем фронте, что приводило к подёргиваниям двигателя на оборотах от 2 до 4 тысяч в минуту. На фотографии можно разглядеть лекарство – одновибратор на таймере 1006 ви 1 . Синхроимпульс делался немного длинее, чтобы гонки автоматов закончились. Управление клапаном ЭППХ – микросхема BTS 611 . Управление коммутатором – транзистор, вторая распостранённая неисправность – пробой этого транзистора.

Контролер БУМ-Р 4 так же выпускался в Жуковском, и собственно был родным братом КМ- 101 . Разработчики так же максимально облегчили жизнь процесора. Например на плате установлено 8 програмируемых таймеров 580 ВИ 53 , каждый из которых содержит три независимых таймера. Управление форсунками, РХХ, реле – транзисторы КТ 829 , никакой защиты от КЗ. Однако чаще всего в нём сгорали микросхемы аналоговый коммутаторов 590 КН 5 и 590 КН 6 , коммутировавшие сигналы датчиков для 1 ‑канального АЦП. Как и в КМ- 101 контролер содержит имульсный стабилизатор на 5 и +- 15 вольт. В отличии от контролеров зажигания используется третий однотипный индуктивный датчик, который установлен для считывания положения распредвала. То есть все датчики взаимозаменяемы. На фотографии БУМ-Р 4 отсутствуют силовые составные транзисторы каналов зажигания.

Источник статьи: http://chiptuner.ru/content/gaz_ecus/