Как работает впрыск топлива?

Mar 15, 2023

Впрыск топлива — одна из главных причин, почему современные автомобили так хороши во всем.

Крисшасакамера

Крисшасакамера

Мы можем получать доход от продуктов, доступных на этой странице, и участвовать в партнерских программах. Узнать больше >

Впрыск топлива — это современное инженерное достижение, которое мы воспринимаем как нечто само собой разумеющееся. Еще не так давно технология, позволяющая нашим автомобилям надежно запускаться при любой температуре, любой высоте и любых условиях, находилась в зачаточном состоянии и имела свои особенности по сравнению с карбюраторами.

Но теперь впрыск топлива приводит в действие подавляющее большинство автомобилей с двигателем внутреннего сгорания, и так было на протяжении последних 30 лет.

С момента своего появления в качестве механической системы впрыска топлива она прошла долгий путь и во многом отвечает за невероятный баланс топливной экономичности, выбросов и мощности, которым обладают современные двигатели. Все сводится к точности, с которой современный впрыск топлива может выполнять свою работу. Но как это работает? Что ж, дорогие читатели, расслабьтесь и позвольте мне объяснить.

Чтобы понять впрыск топлива, вам необходимо в общих чертах понимать, как работает двигатель. В самом простом виде двигатель представляет собой воздушный насос, который всасывает топливовоздушную смесь, сжимает эту смесь, воспламеняет ее и выкачивает. Одним из наиболее важных параметров двигателя является смесь воздуха и топлива, и точный контроль этой смеси влияет на все. Мощность, экономия топлива, выбросы, тепло, эффективность, что угодно.

Раньше в автомобилях использовались карбюраторы для дозирования воздушно-топливной смеси. Они работали как механические компьютеры, которые использовали вакуум и дифференциалы давления на сложных участках, чтобы определить, находится ли автомобиль на холостом ходу, на крейсерском ходу или на полном газу. Проблема с карбюраторами заключается в том, что они предварительно настроены на топливные жиклеры определенного размера, а это означает, что изменение высоты или изменение температуры резко меняют мощность и поведение двигателя. По сути, он без особой точности смешивал топливо задолго до камеры сгорания. Это так называемая система «открытого цикла», в которой настройка двигателя предопределена.

Впрыск топлива работает совершенно по-другому и имеет несколько вариантов. Но решающее отличие состоит в том, что впрыск топлива точно рассчитан на его применение, а не карбюратор, который подает постоянный туман топлива. Впрыск топлива настраивается по количеству воздуха, попадающего во впуск. Затем для этого события в цилиндре впрыскивается соответствующий импульс топлива.

Разница между формами впрыска топлива заключается в том, как рассчитывается время впрыска топлива. Механический впрыск топлива работает без электроники и физически синхронизируется с двигателем, обычно с использованием одного из распределительных валов двигателя. Электронный впрыск топлива синхронизируется с помощью датчиков на коленчатом и распределительном валу двигателя или на обоих, чтобы определить правильный момент и продолжительность впрыска.

Самым большим преимуществом электронного впрыска топлива (EFI), безусловно, наиболее распространенной формы впрыска, является то, что он может работать по замкнутому контуру. Это означает, что EFI может активно настраиваться в зависимости от условий, всегда оптимизируя топливную смесь на основе показаний либо датчика массового расхода воздуха, либо датчика давления в коллекторе, либо датчика кислорода. Это означает, что автомобиль может легко завестись при температуре ниже нуля на высоте 14 000 футов, а затем сразу же сделать то же самое при температуре 110 градусов по Фаренгейту на уровне моря.

Современные системы EFI делятся на два основных типа: непосредственный впрыск и портовый впрыск. Прямой впрыск в настоящее время повсеместно рассматривается как доминирующая форма впрыска бензинового топлива, и в течение некоторого времени он был доминирующей системой впрыска дизельного топлива. Он впрыскивает топливо непосредственно в камеру сгорания под чрезвычайно высоким давлением, около 2900 фунтов на квадратный дюйм в случае нынешнего двигателя Volkswagen EA888. Это позволяет распылять топливо в виде почти атомарно мелкого тумана короткими порциями, обеспечивая максимальное смешивание воздуха и топлива и абсурдно точное количество топлива на импульс форсунки. Одним из его основных недостатков является то, что он требует большего обслуживания, чем впрыск в порт, и оставляет после себя печально известное накопление углерода на клапанах, поскольку топливо обычно очищает клапаны в двигателе с впрыском в порт.