Изотермический фургон: как он устроен, отличие от промтоварного

Легковой авто с изотермической будкой

Изотермический фургон: как он устроен, отличие от промтоварного

Здравствуйте, наши дорогие читатели! В рамках сегодняшнего материала поговорим с вами про изотермический фургон. Думаю, многим будет интересно узнать, что это такое, в каких сферах он применяется и чем отличается от промтоварного фургона.

В нашей стране популярность фургонов достаточно высока, как и во множестве других государств. Это отличный способ для доставки скоропортящейся продукции. Если обычная будка-фургон не обладает ничем кроме короба, то изотермические конструкции располагают куда большими возможностями.

При выходе изотермика из строя в некоторых случаях ремонт можно провести своими руками. Советую изначально приобретать качественные и желательно новые модели. Если купить бу вариант, продажа которых ведется довольно активно через Авито и прочие подобные площадки, наверняка придется устранять косяки предыдущего владельца.

Разновидности фургонов

Автомобильные фургоны являются достаточно общим понятием, и под ними понимают несколько разнообразных транспортных средств, обладающих одной общей особенностью. Это закрытый грузовой кузов. Также у них есть шасси, крыша и жесткие стенки.

Еще осуществляется изготовление иных изотермических конструкций. Тут речь идет про прицеп, который можно закрепить на грузовой или легковой автомобиль. Изотермики часто устанавливаются на Газель Некст, модельный ряд автомобилей ГАЗ, Камаз, импортные коммерческие и грузовые автомобили Форд, Ивеко, МАН и пр. Думаю, каждый из вас отличит фургон, закрепленный на шасси грузового автомобиля, от прицепа или полуприцепа с изотермическим кузовом. Тут ничего сложного нет, а потому отдельно на этом вопросе останавливаться не буду.

Цена на изделие зависит от целого ряда факторов, характеристик и конструктивных особенностей. Также на стоимость влияет установка дополнительного оборудования и комплектующих. Здесь проще обратиться к производителям.

Важно понимать, что изотермический фургон и рефрижератор это вовсе не одно и то же. Возможно, по фото найти отличия вы не сумеете, но разница действительно существенная.

Говоря про автофургоны, тут стоит выделить 4 разновидности.

Каркасные и бескаркасные изофургоны

Каждый фургон рассчитан на определенный вес перевозимых товаров. Если сравнивать изофургон с рефкузовом, то здесь разница очевидная.

Изотермические конструкции направлены на поддержание определенной заданной температуры в течение определенного времени. В такие кузова грузят товары, которые не потеряют свои свойства или товарный вид за время доставки из одной точки в другую. Характеристики и оснащение изотермика не позволяет ему замораживать продукцию, а только поддерживать температуру. Это главное отличие от рефрижераторов, где для снижения или увеличения температуры предусмотрены холодильные установки.

Если же говорить конкретно про изотермические фургоны, то их также делят на 2 подкатегории.

Различают каркасные и бескаркасные конструкции. Предлагаю отдельно рассмотреть оба варианта.

Каркасные модели

Выбирая каркасный изотермик, стоит учитывать, что они бывают достаточно эффективными, но долговечность оставляет желать лучшего.

С помощью каркаса создаются дополнительные тепловые мостики, разделяющие внешнюю и внутреннюю обшивку. Это способствует ухудшению теплоизоляции и повышению коэффициента теплопередачи. Но утеплитель будет постепенно разрушаться, что обусловлено негативным воздействием вибраций, температурных перепадов, разницей между наружной и внутренней температурой, осадками и пр. Тем самым с течением времени кузов хуже держит заданную внутри температуру.

В каркасных изофургонах в роли утеплителя в основном используется пенопласт. Его толщина варьируется в пределах от 25 до 50 мм. Выбор зависит от того, какими характеристиками в плане теплоизоляции должен обладать кузов.

Пенопласт бывает закладным и клееным. Во втором случае происходит склеивание между пенопластом, внутренней и наружной обшивкой. Это позволяет каркасному фургону приобрести вид бескаркасного, о котором речь пойдет дальше. Но это только внешнее сходство. По факту эффективность в сравнении с бескаркасными моделями будет все равно ниже. Это важно учитывать тем, кто впервые приобретает изотермический фургон. Многие продавцы могут попытаться вас обмануть, выдав каркасную модель за бескаркасную.

Что же касается наружной обшивки, то тут обычно применяют металлические щиты и оцинкованную сталь. Срок службы каркасного изофургона составляет в среднем от 3 до 5 лет.

Бескаркасные фургоны

Те, кто хочет вложиться в бизнес по грузоперевозкам, и получить долгоиграющий фургон, длительное время не теряющий своих изотермических свойств, отдавайте предпочтение бескаркасным моделям.

Здесь речь идет о фургонах на основе сэндвич-панелей. Тепловые мосты здесь отсутствуют, в панелях не образуются пустоты. Конструкция получается монолитной, то есть внутренней и внешний обшивочный материал, а также утеплитель представлены в виде единого целого. Для фургонов применяются 3 и 5-слойные сэндвич-панели. При процедуре соединения панелей применяют специальные прокладочные материалы и двухкомпонентный клей. Тем самым обеспечивается высокая прочность и существенно снижаются тепловые потери в зоне стыков.

В качестве материалов стенок применяют плакированный металл, пластик, алюминий, ламинированную фанеру и оцинкованную сталь со специальным полимерным покрытием.

Да, бескаркасные изотермические фургоны стоят дороже, но их эффективность, качество и долговечность значительно выше. Выбор за вами.

Изофургоны и промтоварные модели

Промтоварные фургоны обладают максимально простой конструкцией, к ним не предъявляются высокие требования по герметичности, они легкие и имеют минимальную стоимость.

Популярность промтоварных фургонов обусловлена тем, что есть ряд товаров, которые не сильно требовательные к условиям окружающей среды, а потому могут сохранять свои свойства, характеристики и товарный вид, находясь под воздействием разных температур и влажности.

Промтоварные фургоны подходят для транспортировки различной техники, мебели, бытовой химии и продуктов, не относящихся к категории скоропортящихся.

Что же касается изотермических фургонов, то к ним предъявляют наиболее высокие требования по герметичности и способности обеспечивать стабильную внутреннюю температуру. С их помощью перевозят медикаменты, продукты, питания, цветы, газон и пр.

Читайте также:  Кондиционер металла для двигателя что это такое плюсы и минусы

Если в изотермический фургон установить холодильное оборудование, он уже будет по праву считаться рефрижераторным.

Думаю, с этим вопросом мы разобрались. Если у вас остались какие-нибудь вопросы, задавайте их в комментариях. С удовольствием на них ответим.

Подписывайтесь на наш сайт, оставляйте комментарии, рассказывайте о нас своим друзьям и не забывайте приходить к нам снова!

Отличия изотермических фургонов.

Преимущества и отличия клееных сендвич-панельных фургонов с экструдированным пенополистиролом над фургонами изгоготовленными по технологии заливных пенополиуретановых панелей.

Наши покупатели нередко спрашивают: «Хочу купить автомобиль с изотермическим автофургоном из сэндвич-панелей, но Вы делаете фургоны из клеёных панелей с использованием экструдированного пенополистирола, а я слышал, что пенополиуретановые заливные сэндвичи – лучше, к тому же они дешевле». Первое, что приходит на ум нашим менеджерам, действительно знающим преимущества того и другого вида фургонов, – это «как жаль, что человеческим сознанием так легко управлять, так просто вбить в наши головы то, что кому-то выгодно, что кому-то приносит большие деньги. Как часто нас обманывают…». Поройтесь в своем сознании, Вы наверняка уверены, что: бифидобактерии есть только в йогуртах Danone, в вареной колбасе есть мясо, бытовая техника BORK делается в Германии, выбросы углекислого газа человечеством ведут к росту температуры. Хотя на самом деле все это – обман: бифидобактерии есть практически во всех кисломолочных продуктах, в вареной колбасе если мясо и есть, то такое, которое, не переработав, продать уже невозможно, BORK к Германии не имеет никакого отношения, а углекислый газ, выбрасываемый человечеством, никак не влияет на изменения температуры, скорее наоборот – рост температуры приводит к увеличению СО2 в атмосфере Земли.

Теперь давайте раскроем ещё один заговор. Начнем с определений.
Клееные сэндвич-панели. В них соединение слоев панели происходит посредством двухкомпонентного полиуретанового клея в вакуумном прессе. При этом сэндвич-панель может быть как трехслойной (внешняя обшивка + теплоизолирующий материал + внутренняя обшивка), так и пятислойной (добавляются ещё 2 слоя фанеры – если требуется повысить жесткость панелей, или если в фургоне будет работать погрузчик).

Заливные сэндвич-панели. Внешняя и внутренняя обшивка будущей панели помещается в пресс, при этом между обшивками выбирается нужное расстояние. Далее по трубке в пространство между обшивками поступает пенополиуретан, который также как и полиуретановый клей состоит из двух компонент, только эти компоненты при смешивании выделяют газ, в результате происходит вспенивание смеси. Самое сложное здесь добиться равномерности распределения смеси, т.е. чтобы плотность смеси была одинаковой по всему объему панели. Смесь твердеет под прессом, и получается панель заданной толщины.

Не углубляясь в технологии изготовления пенополиуретана (ППУ) и экструдированного пенополистирола (ЭППС), рассмотрим преимущества и недостатки фургонов из клееных и заливных сэндвич-панелей:
Говорят, что изотермические фургоны из ППУ дешевле. Действительно, автофургоны из заливных сэндвич-панелей дешевле, но не лучше. Вы обратили внимание, что промышленность идет не то чтобы в сторону совершенствования технологий, а скорее – в сторону снижения затрат. Так, проще и дешевле создавать здания из модульных конструкций, дешевле выращивать генномодифицированные овощи и фрукты. Вот и в Европе фургоны никто не производит в полном смысле слова «производить», скорее их там собирают. На весь Евросоюз есть несколько производителей заливных сэндвич-панелей. На этих заводах панели обрезаются под конкретные шасси и отправляются фурами сборщикам фургонов. Поэтому на довод покупателя «в Европе все автофургоны – из ППУ», мы отвечаем: «Во-первых, не все, а бюджетные фургоны. Во-вторых, делают их буржуи из ППУ лишь потому, что технология заливки панелей дешевле склейки, т.к. задействует меньшее количество рабочей силы». Обращаем Ваше внимание, что ко всему прочему фургоны из ППУ отечественного производства отличаются по качеству от европейских, но об этом – позже.

Автофургоны из ППУ отечественного производства отличаются от европейских, и вот почему. Мы при изготовлении клееных сэндвич-панелей для своих изотермических автофургонов используем жесткий ЭППС. Он производится на сертифицированных предприятиях в соответствии с требованиями ГОСТа. Производители изотермов из заливных панелей покупают компоненты, при смешении которых, как уже говорилось выше, образуется вспененный полиуретан (ППУ). От того, насколько правильно выбрано соотношение компонентов, зависит не только качество теплоизоляции, но и адгезия к внешней и внутренней обшивке фургона. Поэтому к нам часто приходят клиенты, поэкспериментировавшие с российскими автофургонами из ППУ, и жалуются, что спустя некоторое время на стенках кузовов появляются «хлопуны», иначе – вздутия. Это и свидетельствует о том, что ввиду неправильного состава или некачественного исходного сырья имела низкую адгезию к металлам.

Ещё одно отличие российских фургонов из ППУ от европейских – это непрерывная работа над снижением затрат. Так, смесь, сделанную дядей Васей, уже дядя Ваня впрыскивает в пространство между обшивками панели, зажатыми в прессе. Если дяде Ване руководство поставит задачу уменьшить себестоимость фургона, то он будет впрыскивать меньше смеси, чем положено, в результате вместо требуемой 35 кг/м³ пенополиуретан будет иметь плотность 25-30 кг/м³, что ухудшит теплоизолирующие свойства и жесткость панели.

Ещё один довод в пользу экструдированного пенополистирола. Если разрезать кусок ЭППС и по срезу провести рукой, то рука останется чистой, а если разрезать ППУ, то на руке останется труха – точно такая же, какая образуется от монтажной строительной пенки. К слову сказать, монтажная пена – это тоже пенополиуретан, под высоким давлением содержащийся в закрытой ёмкости. Если Вы когда-либо пользовались этим строительным инструментом, то, наверняка, знаете что с ним происходит под воздействием окружающей среды.

Читайте также:  Ауди А6 универсал 2018 года — новое поколение от Audi представлен официально

Панель из ППУ по периметру всегда будет более хрупкой, нежели панели из ЭППС, так как при изъятии из пресса оба типа панелей обрезаются по краям. На крепость ЭППС это не влияет, а вот из-за особенностей ППУ нарушается его структура, снижается прочность и начинается процесс дальнейшего разрушения. Это Вы также можете проверить на монтажной пене: верхний слой её сложно проткнуть пальцем, но если его срезать, то пену можно проковырять на сквозь.
Пенополиуретан и экструдированный пенополистирол используются и в других отраслях. Так, из ППУ с добавлением специальных присадок делают ортопедические подушки и сиденья для диванов и кресел, а экструдированным пенополистиролом утепляют перекрытия зданий и заливают бетоном. О чем Вам это говорит?

При производстве панелей из ППУ в них невозможно предусмотреть закладные для установки холодильного оборудования в отличие от панелей из ЭППС. Поэтому монтаж холодильно-отопительных установок, как правило, производится следующим образом: на соединение крыши и фронтальной панели фургона с внутренней и внешней стороны устанавливаются стальные уголки (чаще всего из профильной трубы сечением 20х25 мм), скрепленные между собой болтами насквозь панелей. К этим уголкам и крепится холодильник. Второй способ- применение пластин(достаточно большого размера) с наружней и внутренней стороны для того чтобы распределить нагрузку от рефрижераторного по фронтальной стенке фургона. Кстати, в Европе, чтобы не портить внешний вид, фронтальные стенки фургонов делают из ЭППС и предусматривают в них закладные под холодильные установки.

Немаловажно отметить, что мы производим автофургоны из армированных сэндвич-панелей. В фургонах из ППУ ни о каком армировании не может быть и речи – технология не позволит. Поэтому в них ни в коем случае нельзя перевозить товары валом, нельзя работать внутри фургона погрузчиком и, вообще, перевозить груз можно только на паллетах, так как любое силовое воздействие на стенки фургона может привести к их деформации.

Прочность клееных панелей подтверждена исследованиями. Компания «Мосдизайнмаш» провела испытания на прогиб сэндвич-панелей из ППУ и ЭППС для изотермических фургонов и авторефрижераторов. Так, заливная панель сломалась под нагрузкой 3 тонны, а клееная – только лишь при 6.
Но, самое важное – это теплоизоляционные свойства материалов, так, коэффициент теплопередачи ППУ равен 0,035 Вт/м•ºС, а ЭППС – много меньше – 0,028 Вт/м•ºС.

Поэтому производя монтаж транспортных холодильно-отопительных установок мы рекомендуем на кузова из ППУ ставить более мощные установки, что, безусловно, отражается на цене. В результате экономия на фургоне приведет к дополнительным затратам при покупке холодильно-отопительной установки, а разница в цене кузовов не так уж и велика, чтобы рисковать и экспериментировать на продуктах питания которые Вы перевозите.

Для чего используется изотермический фургон?

Отдельные виды товаров требуют особых температурных условий для своего хранения и перевозки. Если при этом холодильная камера не обязательна, такие грузы перевозят в особом транспорте. Он носит название изотермического. Такие фургоны отличаются от рефрижераторов тем, что не имеют холодильной камеры и нагревательных элементов.

Благодаря изотермическим свойствам особые фургоны защищают перевозимые товары от перегрева. Это обусловлено теплоизоляцией внутренних стен. Она обеспечивает запас тепловой энергии, который сохраняется в фургоне от погрузки товара до прибытия на место. Действие изотермического автомобиля аналогично действию термоса. Груз сохраняется свежим во время транспортировки без дополнительных затрат на поддержание установленной температуры. Такие перевозки экономичны, чем привлекают заказчиков.

Изготовление изотермических фургонов может осуществляться с нуля. А можно преобразовать в изотермический обычный фургон. Стены транспорта обшивают особым профилем, стойким к коррозии. Материалы могут применяться разные: сталь, ламинированная фанера. Иногда используется пластик. Утеплитель фургона также способствует сохранению температуры. В результате получается транспорт, устойчивый к внешней температуре и атмосферным осадкам.

Изотермический автомобиль может настраиваться на температурный уровень от минус 20 градусов до плюс 12 градусов и сохраняться долгое время. Однако ввиду отсутствия в таком транспорте специальных устройств для сохранения температуры на очень большие расстояния перевозить грузы нельзя. Увеличить возможный маршрут можно при помощи сухого льда.

Изотермический транспорт подходит для перевозки замороженных или охлажденных продуктов. Часто такие фургоны перевозят и медикаменты.

На уровень теплоизоляции влияет толщина панелей обшивки авто. Стенки толщиной 60 см. позволяют сохранять температуру 5-12° со знаком плюс. Они позволяют транспортировать овощи, фрукты, кондитерские изделия, свежезамороженную рыбу, морепродукты. Стенки толщиной 100 мм удерживают температурный уровень минус 10-20° С. В таких фургонах можно перевозить мясо и другие холодные продукты. Рекомендуется совершать погрузку в изотермический транспорт как можно быстрее, чтобы сохранить нужную температуру.

Компания «Нордик-Кемперс» осуществляет преобразование любых фургонов в изотермические. В результате переоборудования расширяются возможности применения автомобиля, он приобретает новые свойства. Изотермический транспорт прост в уходе и обслуживании.
Отдельные виды товаров требуют особых температурных условий для своего хранения и перевозки. Если при этом холодильная камера не обязательна, такие грузы перевозят в особом транспорте. Он носит название изотермического. Такие фургоны отличаются от рефрижераторов тем, что не имеют холодильной камеры и нагревательных элементов.

Благодаря изотермическим свойствам особые фургоны защищают перевозимые товары от перегрева. Это обусловлено теплоизоляцией внутренних стен. Она обеспечивает запас тепловой энергии, который сохраняется в фургоне от погрузки товара до прибытия на место. Действие изотермического автомобиля аналогично действию термоса. Груз сохраняется свежим во время транспортировки без дополнительных затрат на поддержание установленной температуры. Такие перевозки экономичны, чем привлекают заказчиков.

Читайте также:  Какой автомобиль лучше для новичка?

Изготовление изотермических фургонов может осуществляться с нуля. А можно преобразовать в изотермический обычный фургон. Стены транспорта обшивают особым профилем, стойким к коррозии. Материалы могут применяться разные: сталь, ламинированная фанера. Иногда используется пластик. Утеплитель фургона также способствует сохранению температуры. В результате получается транспорт, устойчивый к внешней температуре и атмосферным осадкам.

Изотермический автомобиль может настраиваться на температурный уровень от минус 20 градусов до плюс 12 градусов и сохраняться долгое время. Однако ввиду отсутствия в таком транспорте специальных устройств для сохранения температуры, на очень большие расстояния перевозить грузы нельзя. Увеличить возможный маршрут можно при помощи сухого льда.
Изотермический транспорт подходит для перевозки замороженных или охлажденных продуктов. Часто такие фургоны перевозят и медикаменты.

На уровень теплоизоляции влияет толщина панелей обшивки авто. Стенки толщиной 60 см. позволяют сохранять температуру 5-12° со знаком плюс. Они позволяют транспортировать овощи, фрукты, кондитерские изделия, свежезамороженную рыбу, морепродукты. Стенки толщиной 100 мм удерживают температурный уровень минус 10-20° С. В таких фургонах можно перевозить мясо и другие холодные продукты. Рекомендуется совершать погрузку в изотермический транспорт как можно быстрее, чтобы сохранить нужную температуру.

Компания «Нордик-Кемперс» осуществляет преобразование любых фургонов в изотермические. В результате переоборудования расширяются возможности применения автомобиля, он приобретает новые свойства. Изотермический транспорт прост в уходе и обслуживании.

Принцип работы инжекторного двигателя

Что такое инжекторный двигатель? Это разновидность двигателя с инжекторной системой подачи топлива. Данный вид двигателя обеспечивает экономичный расход топлива и уменьшение выбросов продуктов его сгорания в атмосферный воздух.

Основное его отличие от других типов состоит в особенностях работы системы подачи топлива. А именно, впрыскивание топлива осуществляется принудительно при помощи специального элемента для его дозирования (форсунки) в цилиндр или систему трубок и заслонок (впускной коллектор).

Инжекторные двигатели начали устанавливать с 1930х годов, но популярность они смогли завоевать только в конце 90хх годов.


Рис.№ 1. Современный инжекторный двигатель.

Типы инжекторных систем

Различают несколько типов данных систем в зависимости от способа подачи топлива, а именно:

  • Инжекторная система с центральной подачей топлива. Одна форсунка поставляет смесь топлива и воздуха в коллектор¸ после чего происходит её распределение по всем цилиндрам;
  • С многоточечной подачей. В этом варианте на каждый цилиндр имеется своя форсунка. Этот тип наиболее распространен. Чаще подача смеси осуществляется напрямую по цилиндру с последовательным топливовспрыском.

Выделяют также двух- и четырехтактные системы.

Такт – это все процессы, которые происходят в цилиндре за время одного ходя поршня.

Принцип работы инжекторного двигателя основан на сборе и оценке информации о состоянии двигателя и его работы с помощью специальных датчиков:

  • Датчик оборотов. Производит передачу сигнала о скорости, на основании этих данных блок управления рассчитывает необходимый расход топлива;
  • Датчик массового расхода воздуха. Измеряет силу воздушного потока;
  • Температуры антифриза. Проводит замеры температурного режима системы охлаждения и активирует работу вентилятора при необходимости;
  • Дроссельной заслонки. Осуществляет контроль положения заслонки дросселя и регулирует распределение топлива, которое попадает в камеру сгорания;
  • Кислорода в выхлопных газах. Фиксирует концентрацию кислорода в выхлопных газах. А также обеспечивает необходимую концентрацию газов и топлива в камере сгорания;
  • Детонации. Определяет силу взрыва в камере сгорания;
  • Положения распределительного вала. Участвует в согласовании подачи топлива и работы двигателя;
  • Температуры воздуха. Определяет температуру, которая поступает в двигатель. Контролёр инжектора (его «мозги») в результате обработки полученной информации, собранной от всех перечисленных приборов и устройств, регулирует работу следующих систем:
  • Форсунок. Это электромагнитный клапан, который осуществляет распыление топлива за счёт давления;
  • Электронасоса подачи топлива. Он контролирует давление в системе;
  • Модуля зажигания. Соответствует количеству свечей зажигания. Управляет их работой;
  • Регулятор холостого хода. Корректирует подачу воздуха в обход дроссельной заслонки на нейтральной передаче;
  • Вентилятор, охлаждающий мотор.


Рис. №2. Форсунки – основной элемент инжекторного двигателя, отвечающий за распыление топлива (жидкости или газа).

Как работает инжектор

Каждый двигатель оснащен поршнями и цилиндрами. В них происходит преобразование тепловой энергии в механическую.


Рис. №3. Схема работы инжекторного двигателя и его устройство.

Для осуществления этого процесса в инжекторном двигателе существует несколько этапов:

1 этап – такт впуска. Поршень в начале этого этапа находится в верхней мертвой точке. С началом работы двигателя стартер проворачивает посредством маховиков коленчатый вал. Датчик коленвала посылает блоку управления инжектора информацию о положении конкретного цилиндра. Датчик фаз анализирует такты. Блок управления получив данную информацию, открывает в нужном цилиндре форсунку на строго определенное время.

А вы знаете, что у некоторых двигателей имеется несколько клапанов впуска? Они увеличивают мощность двигателя, а соответственно и скоростные характеристики автомобиля;

2 этап – сжатие топливовоздушной смеси. Когда поршень достигает нижней мертвой точки, он начинает снова подниматься. Что приводит к сжатию смеси топлива и газов до размеров камеры сгорания. Клапаны в этот момент закрыты;

3 – этап рабочего хода. На этом этапе происходит поджигание свечой зажигания сжатой смеси воздуха и топлива. Что провоцирует взрыв, посредством увеличения давления на дне поршня. Это приводит к тому, что поршень опускается вниз до уровня нижней мертвой точки.

Читайте также:  Mercedes Sprinter 2019 в Германии прошла презентация нового поколения машин

Клапаны впуска и выпуска закрыты для того, чтобы сила давления на поршень была достаточной для проворачивания коленчатого вала.

После взрыва блок управления регулирует момент зажигания для последующего цилиндра. А так же нормирует газовый состав топливовоздушной смеси. Это позволяет предельно эффективно использовать топливо и его сгорание;

4 этап – такт выпуска. Предыдущий этап приводит к открытию выпускного клапана. Поршень начинает двигаться вверх, выбрасывая газы, образовавшиеся в результате взрыва и сгорания.

Важно! Прогрев двигателя не оказывает влияния на показания датчика массового расхода воздуха и датчика взрыва, так как блок управления работает по специальным запрограммированным таблицам.

Чем отличается инжекторный двигатель от карбюраторного


Рис. №4. Инжекторный и карбюраторный двигателя.

В работе и устройстве инжектора и карбюратора можно выделить следующие отличия:

  • В инжекторном двигателе подача смеси газов и топлива осуществляется в специальную камеру, в карбюраторном двигателе образование топливовоздушной смеси происходит в самом карбюраторе;
  • Смесь в инжекторном двигателе подается форсунками в цилиндры и в впускной коллектор принудительно. В карбюраторе этот процесс происходит само по себе;
  • В инжекторном двигателе форсунки подают строго дозированное количество топлива;
  • Инжекторная система обеспечивает мощность двигателя на 15% больше, чем карбюратор;
  • Инжектор более экономичен и экологически безопасен, чем карбюратор.

Применение инжекторных двигателей

Изначально инжекторные двигатели устанавливали в авиации. Особую популярность получили во времена Второй Мировой войны. Авиамоторы тогда создавали именно с этой системой.

Затем инжекторы стали устанавливать в автомобили. В процессе ввода в широкие круги, инжекторы стали вытеснять карбюраторные варианты двигателей. И с 2005 года автомобильные двигателя оснащены именно инжекторной системой подачи топлива.

Достоинства и недостатки инжекторного двигателя

К его плюсам можно отнести:

  • Экономичное потребление топлива;
  • Большая динамика двигателя;
  • Отсутствуют проблемы с запуском двигателя в холодное время года;
  • Более надежный в эксплуатации, чем карбюраторный вариант;
  • Нет необходимости ручного регулирования режимов его работы.

К недостаткам относят:

  • Дороговизна запчастей;
  • Сложная диагностика неисправностей;
  • Некоторые детали не подлежат ремонту;
  • Дорогие обслуживание и регулировка работы инжектора, ремонт требуется проводить в автомастерских;
  • Чувствительны к топливу плохого качества.

Заключение

Не смотря на перечисленные недостатки, инжекторные двигатели представляют собой современный вариант топливной системы, обеспечивающий большую мощность и экономичное расходование топлива. А также более безопасную комплектацию двигателей в плане влияния на экологию.

Как работает инжекторный двигатель?

Инжекторный двигатель – это довольно сложный механизм, работа которого должна быть хорошо отлажена, чтобы получить от него максимальную производительность. В статье подробно рассмотрен принцип работы инжекторного двигателя.Инжекторный двигатель – это довольно сложный механизм, работа которого должна быть хорошо отлажена, чтобы получить от него максимальную производительность. В статье подробно рассмотрен принцип работы инжекторного двигателя.

Прежде чем начать разговор об этом чуде техники, развеем некоторые мифы. Инжекторный двигатель работает по тому же принципу, что и дизельный, за исключением системы зажигания, однако, это не придает ему гораздо большей мощности, чем карбюраторному. Прибавка составит максимум 10%.

Центром всей системы является ЭБУ (электронный блок управления). Он носит много названий, «мозги», «компьютер» и так далее. По сути да, это компьютер, в который заложено огромное количество таблиц по составу смеси, времени впрыска топлива и прочего. Например, если обороты двигателя равны 1500, дроссельная заслонка открыта на 10 градусов, а расход воздуха составляет 23 кг, то в цилиндр будет поступать одно количество топлива. Если же вводные параметры изменяются, то и результат будет другим. Если с блоком управления возникают какие-то проблемы, например, слетает прошивка, то все идет прахом, двигатель либо начинает как попало работать, либо и вовсе перестает.

Датчики инжекторного двигателя

Все элементы можно поделить на исполнительные и датчики. Для начала мы рассмотрим датчики.

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ)

Этот элемент устанавливается перед воздушным фильтром, прямо на входе. В основе его работы лежит принцип разницы показаний. Так, через две платиновые нити проходит электричество. В зависимости от температуры их сопротивление меняется. Одна из нитей надежно укрыта от потока воздуха, что делает ее сопротивление неизменным. Вторая же охлаждается потоком, и на основании разницы величин, по тем же таблицам, о которых сказано выше, ЭБУ рассчитывает количество воздуха.

Датчик абсолютного давлении и температуры двигателя (ДАД)

Он используется либо в качестве альтернативы, либо вместе с вышеописанным для более высокой точности снятия показаний. Если вкратце, в нем имеется две камеры, одна из которых герметична и имеет внутри абсолютный вакуум. Вторая же камера подсоединяется к впускному коллектору, где создается разрежение во время такта впуска. Между этими камерами имеется диафрагма, а так же пьезоэлементы. Они вырабатывают напряжение при движении диафрагмы. Далее сигнал идет на ЭБУ.

Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ)

Если посмотреть на шкив коленвала инжекторного двигателя, то можно рассмотреть на нем гребенку. Она магнитная. По всему периметру установлены зубцы. Всего их должно быть 60 штук, через каждые 6 градусов. Но двух из них нет, они нужны для синхронизации. Датчик положение коленчатого вала имеет в своем составе намагниченный стальной сердечный, а так же медную обмотку. При прохождении зубцов в обмотке возникает индукционный ток, напряжение которого зависит от скорости вращения шкива.

Датчик фаз (ДФ)

Не все двигатели им оснащались раньше, но сейчас его можно встретить практически везде. Он работает по принципу датчика Холла, то есть имеет диск с катушкой, а так же прорезь. Как только прорезь попадает на датчик, выходное напряжение на нем нулевое. Этот момент означает верхнюю мертвую точку такта сжатия первого цилиндра. Нужно это для того, чтобы ЭБУ мог генерировать напряжение для зажигания в нужном цилиндре, а так же контролировать такты. Чтобы, например, форсунка не открылась во время рабочего хода.

Читайте также:  Зачем нужны присадки для гидрокомпенсаторов, какие выбрать

Датчик детонации

Он устанавливается на блоке цилиндров инжекторного двигателя. Как только в двигателе возникает детонация, по блоку передается вибрация. Датчик представляет собой пьезоэлемент, который генерирует напряжение, чем сильнее вибрации, тем выше напряжение. Соответственно, ЭБУ на основании его показаний корректирует момент зажигания. Но об этом позже.

Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ)

По сути своей, это обычный потенциометр. Опорное напряжение на нем, как правило, составляет 5 вольт. Так вот, в зависимости от того, на какой угол отклоняется дроссельная заслонка, меняется напряжение на контрольном выводе. Все просто.

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ)

Этот датчик нужен для определения температуры двигателя. Если на карбюраторном двигателе он нужен просто для включения и выключения электровентилятора, то здесь он представляет собой более сложное устройство. Это термосопротивление, величина которого меняется в зависимости от температуры. Соответственно, меняется и напряжение, при прохождении через него.

Датчик кислорода

Он устанавливается в выхлопной системе, существуют системы с двумя датчиками. Его задача – отслеживать количество свободного кислорода в выхлопных газах. Например, если его слишком много, то это значит, что смесь вся не сгорает, а значит, надо обогатить. Если же кислорода меньше, чем значится в нормативных таблицах ЭБУ, то ее надо обеднить.

Исполнительные элементы

Исполнительные элементы получили свое название за то, что именно они вносят коррективы в работу двигателя. ТО есть, блок управления получает сигнал от датчика, анализирует его, после чего отправляет сигнал на исполнительный элемент.

Топливный насос

Начнем с системы питания. Он установлен в баке и подает топливо в топливную рампу под давлением 3,2 – 3,5 Мпа. Это позволяет гарантировать качественный распыл топлива в цилиндры. Как только повышаются обороты двигателя, повышается и аппетит, а значит в рампу надо подавать большее количество топлива для сохранения давления. Насос начинает вращаться быстрее по команде блока управления. Большинство современных автомобилей, начиная примерно с 2013 года выпуска, оснащаются топливным модулем, который включает в себя насос и встроенный фильтр. Это существенно сказывается на стоимости замены фильтра, потому что менять надо весь модуль. Некоторые производители в инструкциях пишут, что модуль устанавливается на весь срок службы авто, однако не стоит верить, что какой-то фильтр способен проходить больше 2 сезонов.

Форсунка

После того, как топливо прошло всю цепь провода, оно попадает в форсунку, которая дозирует его подачу в цилиндр. Форсунка представляет собой электромагнитный клапан очень маленького диаметра, который обеспечивает распыл бензина в камеру сгорания. ЭБУ изменяет количество топлива, которое подается, при помощи временных промежутков, пока открыта форсунка. Как правило, это десятые доли секунды.

Дроссельная заслонка

Все мы когда-то видели карбюратор, заглядывали в него сверху. Так вот в нем имелись заслонки, которые перекрывали воздух. Здесь принцип тот же. Пожалуй, и рассказать больше нечего.

Регулятор холостого хода (РХХ)

Это тоже электромагнитный клапан, шток которого закрывает воздуховод, проходящий в обход дроссельной заслонки. В зависимости от напряжения, которое на него подает блок управления, он открывает этот самый канал.

Модуль зажигания

В принципе, это та же катушка зажигания, только их здесь четыре. При прохождении тока через первичную обмотку во вторичной коммутируется высокочастотный ток высокого напряжения, который подается на свечу.

Принцип работы инжекторного двигателя

Итак, после того, как мы разобрались в основных узлах инжекторного двигателя, посмотрим, как же он работает. После того как стартер провернул коленчатый вал, ДПКВ сообщил блоку управления, какой цилиндр в каком положении находится. В свою очередь, датчик фаз сообщил о тактах. Блок управления принял эту информацию к сведению и открыл форсунку в том цилиндре, в котором начинается такт впуска. Но открыл ее не просто так, а на строго определенный промежуток времени, который по таблицам соответствует показаниям ДМРВ или ДАД. Так сформировалась рабочая смесь.

Видео: как работает бензиновый инжекторный двигатель внутреннего сгорания

После того как здесь такт впуска закончился, начинается сжатие, в это время впуск происходит в другом цилиндре. Здесь же поршень доходит до верхней мертвой точки, о чем говорит ДПКВ и ДФ, соответственно, пора подавать напряжение на модуль зажигания, в нужный цилиндр. Для этого в блоке управления стоит два транзистора, которые берут на себя по два цилиндра.

Дальше, когда взрыв произошел, ЭБУ смотрит на показания датчик детонации и корректирует момент зажигания уже для следующего по ходу цилиндра. Но это еще не все. После этого, когда газы дошли до датчика кислорода, блок управления корректирует состав смеси, а именно, время открывания форсунки, что позволяет максимально эффективно использовать топливо и его сгорание. Если ЭБУ распознает недостаток кислорода, но при этом дроссельная заслонка остается открытой, то приоткрывается регулятор холостого хода.

Прогрев двигателя и датчик температуры двигателя

Этот момент стоит рассмотреть отдельно, скажем так, это небольшое уточнение. Итак, прогревочный режим двигателя никак не связан с показаниями некоторых датчиков, то есть, от них ничего не зависит. В частности, это ДМРВ и ДАД, а так же датчик детонации. В блоке, как уже говорилось, заложены определенные таблицы, их очень много, миллионы. Так вот, во время прогревочного режима ЭБУ работает строго по этим таблицам и никак иначе. Это значит, что если в него прописано соотношение воздуха к топливу 14,1:1, то так оно и будет. Эта цифра является общепринятой нормой для рабочей температуры. Так вот, пока температура двигателя не достигнет той, которая прописана в прошивке блока управления, то прогревочный режим не отключится. После ЭБУ начинает работать по датчикам.

Читайте также:  Буксует сцепление ваз 2110 - Автожурнал MyDucato

Что лучше, инжекторный или карбюраторный двигатель?

Этот вопрос достаточно спорный, у каждой точки зрения есть много противников и приверженцев как среди простых водителей, так и среди специалистов, которые полностью понимают принцип работы инжекторного двигателя. Итак, карбюраторный двигатель отличает простота и прозрачность работы. То есть, если механик отрегулировал холостые обороты, то они такими и остались.

Что касается инжекторного двигателя, то ту все дело сводится к своевременному обслуживанию, а так же к качеству применяемых деталей.

Устройство и принцип работы инжектора

На сегодняшний день инжекторный (или, говоря по-научному, впрысковый) двигатель практически полностью заменил устаревшие карбюраторные двигатели. Инжекторный двигатель существенно улучшает эксплуатационные и мощностные показатели автомобиля (динамика разгона, экологические характеристики, расход топлива).

Инжекторные системы подачи топлива имеют перед карбюраторными следующие основные преимущества:

  • Точное дозирование топлива и, следовательно, более экономный его расход;
  • Снижение токсичности выхлопных газов. Достигается за счет оптимальности топливно-воздушной смеси и применения датчиков параметров выхлопных газов;
  • Увеличение мощности двигателя примерно на 7-10% за счет улучшения наполнения цилиндров, оптимальной установки угла опережения зажигания, соответствующего рабочему режиму двигателя;
  • Улучшение динамических свойств автомобиля. Система впрыска незамедлительно реагирует на любые изменения нагрузки, корректируя параметры топливно-воздушной смеси;
  • Легкость пуска независимо от погодных условий.

Виды инжекторных систем

Первые инжекторы, которые массово начали использовать на бензиновых моторах все еще были механическими, но у них уже начал появляться некоторые электрические элементы, способствовавшие лучшей работе мотора.

Современная же инжекторная система включает в себя большое количество электронных элементов, а вся работа системы контролируется контроллером, он же электронный блок управления.

Всего существует 3 типа инжекторных систем, различающихся по типу подачи топлива:

  1. Центральная;
  2. Распределенная;
  3. Непосредственная.

Центральная (моновпрыск) инжекторная система

Центральная инжекторная система сейчас уже является устаревшей. Суть ее в том, что топливо впрыскивается в одном месте – на входе во впускной коллектор, где оно смешивается с воздухом и распределяется по цилиндрам. В данном случае, ее работа очень схожа с карбюратором, с единственной лишь разницей, что топливо подается под давлением. Это обеспечивает его распыление и более лучшее смешивание с воздухом. Но ряд факторов мог повлиять на равномерную наполняемость цилиндров.

Центральная система отличалась простотой конструкции и быстрым реагированием на изменение рабочих параметров силовой установки. Но полноценно выполнять свои функции она не могла Из-за разности наполнения цилиндров не удавалось добиться нужного сгорания топлива в цилиндрах.

Распределенная (мультивпрыск) инжекторная система

Распределенная система – на данный момент самая оптимальная и используется на множестве автомобилей. У этого инжектора топливо подается отдельно для каждого цилиндра, хоть и впрыскивается оно тоже во впускной коллектор. Чтобы обеспечить раздельную подачу, элементы, которыми подается топливо, установлены рядом с головкой блока, и бензин подается в зону работы клапанов.

Благодаря такой конструкции, удается добиться соблюдения пропорций топливовоздушной смеси для обеспечения нужного горения. Автомобили с такой системой являются более экономичными, но при этом выход мощности – больше, да и окружающую среду они загрязняют меньше.

К недостаткам распределенной системы относится более сложная конструкция и чувствительность к качеству топлива.

Система непосредственного впрыска

Система непосредственного впрыска – разновидность распределенной и на данный момент самая совершенная. Она отличается тем, что топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры, где уже и происходит смешивание его с воздухом. Эта система по принципу работы очень схожа с дизельной. Она позволяет еще больше снизить потребление бензина и обеспечивает больший выход мощности, но она очень сложная по конструкции и очень требовательна к качеству бензина.

Виды электронных форсунок

Существует классификация электронных форсунок, основывающихся на способе впрыска топлива. Выделяют такие три разновидности:

  • Электромагнитная. Зачастую характерна для бензиновых ДВС (и с прямым впрыском тоже). Конструкцию нельзя назвать очень сложной, а основными составляющими её частями выступают клапан с иголкой (электромагнитный), сопло. Контроль за работой указанной форсунки выполняется с помощью ЭБУ, обеспечивающего на обмотке клапана напряжение в наиболее подходящий для этого момент.
  • Электрогидравлическая. По большей части используют на дизельных движках. Являет собой электромагнитный клапан, дополненный камерой управления, а также сливным и впускным дросселями. Рабочий принцип этой разновидности форсунок основывается на участии давления самой топливной смеси в любой момент работы. За деятельностью электрогидравлической форсунки следит ЭБУ, именно он отправляет рабочие сигналы электромагнитному клапану.
  • Пьезоэлектрическая. Считается наиболее удачным устройством среди всех представленных, но может работать только на дизельных агрегатах с системой впрыска Common Rail. Основное преимущество этого типа — быстрота реакции, что гарантирует многократную подачу топлива за один полный цикл. В основе работы пьезоэлемента — гидравлический принцип действия (как и в предыдущем варианте), предусматривающий срабатывание поршня толкателя за счёт увеличения длины пъезоэлемента под воздействием электрического сигнала ЭБУ. Количество подаваемого за один раз топлива определяется продолжительностью такого воздействия и давлением топливной смеси в топливной рампе.
Читайте также:  Как правильно выбрать видеорегистратор по его характеристикам

Принцип работы инжектора

Принцип работы инжектора на автомобилях можно условно поделить на 2 части — механическую составляющую и электронную.

  • топливный бак;
  • электрический бензонасос;
  • фильтр очистки бензина;
  • топливопроводы высокого давления;
  • топливная рампа;
  • форсунки;
  • дроссельный узел;
  • воздушный фильтр.

Конечно, это не полный список составных частей. В систему могут быть включены дополнительные элементы, выполняющие те или иные функции, все зависит от конструктивного исполнения силового агрегата и системы питания. Но указанные элементы являются основными для любого двигателя с инжектором распределенного впрыска.

Бак является емкостью для бензина, где он хранится и подается в систему. Электробензонасос располагается в баке, то есть забор топлива производится непосредственно им, причем этот элемент обеспечивает подачу топлива под давлением.

Далее в систему установлен топливный фильтр, обеспечивающий очистку бензина от сторонних примесей. Поскольку бензин находится под давлением, то передвигается он по топливопроводу высокого давления.

Для предотвращения превышения давления, в систему входит регулятор давления. От фильтра, через него по топливопроводам бензин движется в топливную рампу, соединенную со всеми форсунками. Сами же форсунки устанавливаются во впускном коллекторе, недалеко от клапанных узлов цилиндров.

Современная форсунка – электромагнитная, в ее основе лежит соленоид. При подаче электрического импульса, который поступает от ЭБУ, в обмотке образуется магнитное поле, воздействующее на сердечник, заставляя его переместиться, преодолев усилие пружины, и открыть канал подачи. А поскольку бензин подается в форсунку под давлением, то через открывшийся канал и распылитель бензин поступает в коллектор.

С другой стороны через воздушный фильтр в систему засасывается воздух. В патрубке, по котором движется воздух, установлен дроссельный узел с заслонкой. Именно на эту заслонку и воздействует водитель, нажимая на педаль акселератора. При этом он просто регулирует количество воздуха, подаваемого в цилиндры, а вот на дозировку топлива водитель вообще никакого воздействия не имеет.

Для своей работы ЭБУ использует показания датчиков:

  • Лямбда-зонд, устанавливается в выпускной системе авто, определяет остатки несгоревшего воздуха в выхлопных газах;
  • Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ), расположен в корпусе воздушного фильтрующего элемента, определяет количество проходящего через дроссельный узел воздуха при всасывании его цилиндрами;
  • Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ), установлен в дроссельном узле, подает сигнал о положении педали акселератора;
  • Датчик температуры силовой установки, располагается возле термостата, регулирует состав смеси в зависимости от температуры мотора;
  • Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ), установлен возле шкива коленчатого вала;
  • Датчик детонации, расположен на блоке цилиндров;
  • Датчик скорости, установлен на коробке передач;
  • Датчик фаз,предназначен для определения углового положения распредвала, установлен в головке блока.

Элекробензонасос заполняет всю систему топливом. Контролер получает показания от всех датчиков, сравнивает их с данными, занесенными в блок памяти. При несовпадении показаний, он корректирует работу системы питания двигателя так, чтобы добиться максимального совпадения получаемых данных с занесенными в блок памяти.

На основе данных от датчиков, контролером высчитывается время открытия форсунок, чтобы обеспечить оптимальное количество подаваемого бензина для создания топливовоздушной смеси в необходимой пропорции.

При поломке какого-то из датчиков, контролер переходит в аварийный режим. То есть, он берет усредненное значение показаний неисправного датчика и использует их для работы. При этом возможно изменение функционирование мотора – увеличивается расход, падает мощность, появляются перебои в работы. Но это не касается ДПКВ, при его поломке, двигатель функционировать не может.

Преимущества инжектора и его недостатки

Если бы в этой системе не было преимуществ, инжекторы не получили бы столь широкое распространение. Надежность инжектора многие могут оспорить, ведь автомобилисты нередко сталкиваются с проблемами и неизлечимыми болезнями системы. Тем не менее, в технологии намного больше плюсов, которые привлекают покупателей и дарят определенные выгоды в поездке.

+ Преимущества — Недостатки
реальное понижение расхода топлива — инжектор может экономить, благодаря интеллектуальному управлению подачей топлива; чистка форсунок — если вы заливаете не слишком качественный бензин или не меняете вовремя фильтры топлива, форсунки будут забиваться и перестанут распылять бензин;
полное сгорание бензина — при правильных настройках инжектор обеспечивает полное сгорание топлива и определенную интенсивность поездки; прошивка «мозгов» в нужных режимах — на старых машинах иногда получается достичь невероятных результатов от перепрошивки, ведь технологии движутся вперед;
более выразительная динамика двигателя — водителю не приходится долгое время ожидать реакции при нажатии педали газа; замена бортового компьютера на более функциональный вариант ЭБУ для вашей модели автомобиля с подходящими настройками;
возможность смены прошивки — с помощью простой процедуры чип-тюнинга можно полностью изменить параметры авто; регулярная смена фильтров, как воздушного, так и топливного, с целью обеспечения нормальной работы инжектора;
технологичность и современность — машина с инжектором зачастую выбрасывает в атмосферу значительно меньше вредных веществ; использование качественного топлива в соответствии с предписанными производителем нормами и подходящим октановым числом;
устойчивая работа в любых условиях — для хорошей работы инжектора не требуется ручное управление заслонкой воздуха, двигатель хорошо заводится в мороз. регулярный сервис, своевременное обращение внимания на определенные недостатки работы автомобиля.

Несмотря на то, что инжектор дороже в обслуживании и более прихотлив к качеству бензина, его надежность и возможность широкой настройки параметров опережает на сотни шагов вперед карбюратор. В конце концов, за определенный пробег два типа мотора могут выйти одинаково в цене, только карбюратору нужно будет чаще уделять внимание, а инжектор сделать один раз и надолго.

И напоследок представляем вашему вниманию видео для более полного понимания принципа работы инжектора.

Система впрыска топлива (инжектор)

В конце 60х-начале 70х годов ХХ века остро встала проблема загрязнения окружающей среды промышленными отходами, среди которых значительную часть составляли выхлопные газы автомобилей. До этого времени состав продуктов сгорания двигателей внутреннего сгорания никого не интересовал. В целях максимального использования воздуха в процессе сгорания и достижения максимально возможной мощности двигателя состав смеси регулировался с таким расчетом, чтобы в ней был избыток бензина.

В результате в продуктах сгорания совершенно отсутствовал кислород, однако оставалось несгоревшее топливо, а вредные для здоровья вещества образуются главным образом при неполном сгорании. В стремлении повышать мощность конструкторы устанавливали на карбюраторы ускорительные насосы, впрыскивающие топливо во впускной коллектор при каждом резком нажатии на педаль акселератора, т.е. когда требуется резкий разгон автомобиля. В цилиндры при этом попадает чрезмерное количество топлива, не соответствующее количеству воздуха.

В условиях городского движения ускорительный насос срабатывает практически на всех перекрестках со светофорами, где автомобили должны то останавливаться, то быстро трогаться с места. Неполное сгорание имеет место также при работе двигателя на холостых оборотах, а особенно при торможении двигателем. При закрытом дросселе воздух проходит через каналы холостого хода карбюратора с большой скоростью, всасывая слишком много топлива.

Из-за значительного разрежения во впускном трубопроводе в цилиндры засасывается мало воздуха, давление в камере сгорания остается к концу такта сжатия сравнительно низким, процесс сгорания чрезмерно богатой смеси проходит медленно, и в выхлопных газах остается много несгоревшего топлива. Описанные режимы работы двигателя резко повышают содержание токсических соединения в продуктах сгорания.

Развитие систем питания двигателя

Стало очевидно, что для понижения вредных для жизнедеятельности человека выбросов в атмосферу надо кардинально менять подход к конструированию топливной аппаратуры.

Для снижения вредных выбросов в систему выпуска было предложено устанавливать каталитический нейтрализатор отработавших газов. Но катализатор эффективно работает только при сжигании в двигателе так называемой нормальной топливо-воздушной смеси (весовое соотношение воздух/бензин 14,7:1). Любое отклонение состава смеси от указанного приводило к падению эффективности его работы и ускоренному выходу из строя. Для стабильного поддержания такого соотношения рабочей смеси карбюраторные системы уже не подходили. Альтернативой могли стать только системы впрыска.

Первые системы были чисто механическими с незначительным использованием электронных компонентов. Но практика использования этих систем показала, что параметры смеси, на стабильность которых рассчитывали разработчики, изменяются по мере эксплуатации автомобиля. Этот результат вполне закономерен, учитывая износ и загрязнение элементов системы и самого двигателя внутреннего сгорания в процессе его службы. Встал вопрос о системе, которая смогла бы сама себя корректировать в процессе работы, гибко сдвигая условия приготовления рабочей смеси в зависимости от внешних условий.

Выход был найден следующий. В систему впрыска ввели обратную связь – в выпускную систему, непосредственно перед катализатором, поставили датчик содержания кислорода в выхлопных газах, так называемый лямбда-зонд. Данная система разрабатывалась уже с учетом наличия такого основополагающего для всех последующих систем элемента, как электронный блок управления (ЭБУ). По сигналам датчика кислорода ЭБУ корректирует подачу топлива в двигатель, точно выдерживая нужный состав смеси.

На сегодняшний день инжекторный (или, говоря по-русски, впрысковый) двигатель практически полностью заменил устаревшую
карбюраторную систему. Инжекторный двигатель существенно улучшает эксплуатационные и мощностные показатели автомобиля
(динамика разгона, экологические характеристики, расход топлива).

Инжекторные системы подачи топлива имеют перед карбюраторными следующие основные преимущества:

  • точное дозирование топлива и, следовательно, более экономный его расход.
  • снижение токсичности выхлопных газов. Достигается за счет оптимальности топливно-воздушной смеси и применения датчиков параметров выхлопных газов.
  • увеличение мощности двигателя примерно на 7-10%. Происходит за счет улучшения наполнения цилиндров, оптимальной установки угла опережения зажигания, соответствующего рабочему режиму двигателя.
  • улучшение динамических свойств автомобиля. Система впрыска незамедлительно реагирует на любые изменения нагрузки, корректируя параметры топливно-воздушной смеси.
  • легкость пуска независимо от погодных условий.

Устройство и принцип работы (на примере электронной системы распределенного впрыска)

В современных впрысковых двигателях для каждого цилиндра предусмотрена индивидуальная форсунка. Все форсунки соединяются с топливной рампой, где топливо находится под давлением, которое создает электробензонасос. Количество впрыскиваемого топлива зависит от продолжительности открытия форсунки. Момент открытия регулирует электронный блок управления (контроллер) на основании обрабатываемых им данных от различных датчиков.

Датчик массового расхода воздуха служит для расчета циклового наполнения цилиндров. Измеряется массовый расход воздуха, который потом пересчитывается программой в цилиндровое цикловое наполнение. При аварии датчика его показания игнорируются, расчет идет по аварийным таблицам.

Датчик положения дроссельной заслонки служит для расчета фактора нагрузки на двигатель и его изменения в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки, оборотов двигателя и циклового наполнения.

Датчик температуры охлаждающей жидкости служит для определения коррекции топливоподачи и зажигания по температуре и для управления электровентилятором. При аварии датчика его показания игнорируются, температура берется из таблицы в зависимости от времени работы двигателя.

Датчик положения коленвала служит для общей синхронизации системы, расчета оборотов двигателя и положения коленвала в определенные моменты времени. ДПКВ – полярный датчик. При неправильном включении двигатель заводится не будет. При аварии датчика работа системы невозможна. Это единственный “жизненно важный” в системе датчик, при котором движение автомобиля невозможно. Аварии всех остальных датчиков позволяют своим ходом добраться до автосервиса.

Датчик кислорода предназначен для определения концентрации кислорода в отработавших газах. Информация, которую выдает датчик, используется электронным блоком управления для корректировки количества подаваемого топлива. Датчик кислорода используется только в системах с каталитическим нейтрализатором под нормы токсичности Евро-2 и Евро-3 (в Евро-3 используется два датчика кислорода- до катализатора и после него).

Датчик детонации служит для контроля за детонацией. При обнаружении последней ЭБУ включает алгоритм гашения детонации, оперативно корректируя угол опережения зажигания.

Здесь перечислены только некоторые основные датчики, необходимые для работы системы. Комплектации датчиков на различных автомобилях зависят от системы впрыска, от норм токсичности и пр.

Про результатам опроса определенных в программе датчиков, программа ЭБУ осуществляет управление исполнительными механизмами, к которым относятся: форсунки, бензонасос, модуль зажигания, регулятор холостого хода, клапан адсорбера системы улавливания паров бензина, вентилятор системы охлаждения и др. (все опять же зависит от конкретной модели)

Из всего перечесленного, возможно, не все знают, что такое адсорбер. Адсорбер является элементом замкнутой цепи рециркуляции паров бензина. Нормами Евро-2 запрещен контакт вентиляции бензобака с атмосферой, пары бензина должны собираться (адсорбироваться) и при продувке посылаться в цилиндры на дожиг. На неработающем двигателе пары бензина попадают в адсорбер из бака и впускного коллектора, где происходит их поглощение. При запуске двигателя адсорбер по команде ЭБУ продувается потоком воздуха, всасываемого двигателем, пары увлекаются этим потоком и дожигаются в камере сгорания.

Типы систем впрыска топлива

В зависимости от количества форсунок и места подачи топлива, системы впрыска подразделяются на три типа: одноточечный или моновпрыск (одна форсунка во впускном коллекторе на все цилиндры), многоточечный или распределенный (у каждого цилиндра своя форсунка, которая подает топливо в коллектор) и непосредственный (топливо подается форсунками непосредственно в цилиндры, как у дизелей).

Моновпрыск

Одноточечный впрыск проще, он менее начинен управляющей электроникой, но и менее эффективен. Управляющая электроника позволяет снимать информацию с датчиков и сразу же менять параметры впрыска. Немаловажно и то, что под моновпрыск легко адаптируются карбюраторные двигатели почти без конструктивных переделок или технологических изменений в производстве. У одноточечного впрыска преимущество перед карбюратором состоит в экономии топлива, экологической чистоте и относительной стабильности и надежности параметров. А вот в приёмистости двигателя одноточечный впрыск проигрывает. Еще один недостаток: при использовании одноточечного впрыска, как и при использовании карбюратора до 30% бензина оседает на стенках коллектора.

Системы одноточечного впрыска, безусловно, являлись шагом вперед по сравнению с карбюраторными системами питания, но уже не удовлетворяют современным требованиям.

Многоточечный впрыск

Более совершенными являются системы многоточечного впрыска, в которых подача топлива к каждому цилиндру осуществляется индивидуально. Распределенный впрыск мощнее, экономичнее и сложнее. Применение такого впрыска увеличивает мощность двигателя примерно на 7-10 процентов. Основные преимущества распределенного впрыска:

  • возможность автоматической настройки на разных оборотах и соответственно улучшение наполнения цилиндров, в итоге при той же максимальной мощности автомобиль разгоняется гораздо быстрее;
  • бензин впрыскивается вблизи впускного клапана, что существенно снижает потери на оседание во впускном коллекторе и позволяет осуществлять более точную регулировку подачи топлива.

Непосредственный впрыск

Непосредственный впрыск как очередное и эффективное средство в деле оптимизации сгорания смеси и повышения КПД бензинового двигателя реализует простые
принципы. А именно: более тщательно распыляет топливо, лучше перемешивает с воздухом и грамотней распоряжается готовой смесью на разных режимах работы двигателя. В итоге двигатели с непосредственным впрыском потребляют меньше топлива, чем обычные «впрысковые» моторы (в особенности при спокойной езде на невысокой скорости); при одинаковом рабочем объеме они обеспечивают более интенсивное ускорение автомобиля; у них чище выхлоп; они гарантируют более высокую литровую мощность за счет большей степени сжатия и эффекта охлаждения воздуха при испарении топлива в цилиндрах. В то же время они нуждаются в качественном бензине с низким содержанием серы и механических примесей, чтобы обеспечить нормальную работу топливной аппаратуры.

А как раз главное несоответствие между ГОСТами, ныне действующими в России и Украине, и евростандартами- повышенное содержание серы, ароматических углеводородов и бензола. Например, российско-украинский стандарт допускает наличие 500 мг серы в 1 кг топлива, тогда как “Евро-3”- 150 мг, «Евро-4»- лишь 50 мг, а «Евро-5»- всего 10 мг. Сера и вода способны активизировать коррозионные процессы на поверхности деталей, а мусор является источником абразивного износа калиброванных отверстий форсунок и плунжерных пар насосов. В результате износа снижается рабочее давление насоса и ухудшается качество распыления бензина. Все это отражается на характеристиках двигателей и равномерности их работы.

Первой применила двигатель с непосредственным впрыском на серийном автомобиле компания Mitsubishi. Поэтому рассмотрим устройство и принципы действия непосредственного впрыска на примере двигателя GDI (Gasoline Direct Injection). Двигатель GDI может работать в режиме сгорания сверхобедненной топливовоздушной смеси: соотношение воздуха и топлива по массе до 30-40:1.

Максимально возможное для традиционных инжекторных двигателей с распределенным впрыском соотношение равно 20-24:1 (стоит напомнить, что оптимальный, так называемый стехиометрический, состав – 14,7:1) – если избыток воздуха будет больше, переобедненная смесь просто не воспламенится. На двигателе GDI распыленное топливо находится в цилиндре в виде облака, сосредоточенного в районе свечи зажигания.

Поэтому, хотя в целом смесь переобедненная, у свечи зажигания она близка к стехиометрическому составу и легко воспламеняется. В то же время, обедненная смесь в остальном объеме имеет намного меньшую склонность к детонации, чем стехиометрическая. Последнее обстоятельство позволяет повысить степень сжатия, а значит увеличить и мощность, и крутящий момент. За счет того, что при впрыскивании и испарении в цилиндр топлива, воздушный заряд охлаждается – несколько улучшается наполнение цилиндров, а также снова снижается вероятность возникновения детонации.

Основные конструктивные отличия GDI от обычного впрыска:

Топливный насос высокого давления (ТНВД). Механический насос (подобный ТНВД дизельного двигателя) развивает давление в 50 бар (у инжекторного двигателя электронасос в баке создает в магистрали давление около 3-3,5 бар).

  • Форсунки высокого давления с вихревыми распылителями создают форму топливного факела, в соответствии с режимом работы двигателя. На мощностном режиме работы впрыск происходит на режиме впуска и образуется конический топливовоздушный факел. На режиме работы на сверхбедных смесях впрыск происходит в конце такта сжатия и формируется компактный топливовоздушный
    факел, который вогнутое днище поршня направляет прямо к свече зажигания.
  • Поршень. В днище особой формы сделана выемка, при помощи которой топливо-воздушная смесь направляется в район свечи зажигания.
  • Впускные каналы. На двигателе GDI применены вертикальные впускные каналы, которые обеспечивают формирование в цилиндре т.н. “обратного вихря”, направляя топливовоздушную смесь к свече и улучшая наполнение цилиндров воздухом (у обычного двигателя вихрь в цилиндре закручен в противоположную сторону).

Режимы работы двигателя GDI

Всего предусмотрено три режима работы двигателя:

  • Режим сгорания сверхбедной смеси (впрыск топлива на такте сжатия).
  • Мощностной режим (впрыск на такте впуска).
  • Двухстадийный режим (впрыск на тактах впуска и сжатия) (применяется на евромодификациях).

Режим сгорания сверхбедной смеси (впрыск топлива на такте сжатия). Этот режим используется при малых нагрузках: при спокойной городской езде и при движении за городом с постоянной скоростью (до 120 км/ч). Топливо впрыскивается компактным факелом в конце такта сжатия в направлении поршня, отражается от него, смешивается с воздухом и испаряется, направляясь в зону свечи зажигания. Хотя в основном объеме камеры сгорания смесь чрезвычайно обеднена, заряд в районе свечи достаточно обогащен, чтобы воспламениться от искры и поджечь остальную смесь. В результате двигатель устойчиво работает даже при общем соотношении воздуха и топлива в цилиндре 40:1.

Работа двигателя на сильнообедненной смеси поставила новую проблему – нейтрализацию отработавших газов. Дело в том, что при этом режиме основную их долю составляют оксиды азота, и поэтому обычный каталитический нейтрализатор становится малоэффективным. Для решения этой задачи была применена рециркуляция отработавших газов (EGR-Exhaust Gas Recirculation), которая резко снижает количество образующихся оксидов азота и установлен дополнительный NO-катализатор.

Система EGR “разбавляя” топливо-воздушную смесь отработавшими газами, снижает температуру горения в камере сгорания, тем самым “приглушая” активное образование вредных оксидов, в том числе NOx. Однако обеспечить полную и стабильную нейтрализацию NOx только за счет EGR невозможно, так как при увеличении нагрузки на двигатель количество перепускаемых ОГ должно быть уменьшено. Поэтому на двигатель с непосредственным впрыском был внедрен NO-катализатор.

Существует две разновидности катализаторов для уменьшения выбросов NOx – селективные (Selective Reduction Type) и
накопительного типа (NOx Trap Type). Катализаторы накопительного типа более эффективны, но чрезвычайно чувствительны к высокосернистым топливам, чему менее подвержены селективные. В соответствии с этим, накопительные катализаторы устнавливаются на модели для стран с низким содержанием серы в бензине, и селективные – для остальных.

Мощностной режим (впрыск на такте впуска). Так называемый “режим однородного смесеобразования” используется при интенсивной городской езде, высокоскоростном загородном движении и обгонах. Топливо впрыскивается на такте впуска коническим факелом, перемешиваясь с воздухом и образуя однородную смесь, как в обычном двигателе с распределенным впрыском. Состав смеси – близок к стехиометрическому (14,7:1)

Двухстадийный режим (впрыск на тактах впуска и сжатия). Этот режим позволяет повысить момент двигателя в том случае, когда водитель, двигаясь на малых оборотах, резко нажимает педаль акселератора. Когда двигатель работает на малых оборотах, а в него вдруг подается обогащенная смесь, вероятность детонации возрастает. Поэтому впрыск осуществляется в два этапа. Небольшое количество топлива впрыскивается в цилиндр на такте впуска и охлаждает воздух в цилиндре. При этом цилиндр заполняется сверхбедной смесью (примерно 60:1), в которой детонационные процессы не происходят. Затем, в конце такта
сжатия, подается компактная струя топлива, которая доводит соотношение воздуха и топлива в цилиндре до “богатого” 12:1.

Почему этот режим введен только для автомобилей для европейского рынка? Да потому что для Японии присущи невысокие скорости движения и постоянные пробки, а Европа- это протяженные автобаны и высокие скорости (а следовательно, высокие нагрузки на двигатель).

Компания Mitsubishi стала пионером в применении непосредственного впрыска топлива. На сегодняшний день аналогичную технологию используют Mercedes (CGI), BMW (HPI), Volkswagen (FSI, TFSI, TSI) и Toyota (JIS). Главный принцип работы этих систем питания аналогичен– подача бензина не во впускной тракт, а непосредственно в камеру сгорания и формирование послойного либо однородного смесеобразования в различных режимах работы мотора. Но подобные топливные системы имеют и различия, причем иногда довольно существенные. Основные из них – рабочее давление в топливной системе, расположение форсунок и их конструкция.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: