Механические системы впрыска бензина известны давно. Еще в конце тридцатых годов они применялись в самолетных системах топливного питания. Это были системы впрыска бензина дизельного типа с топливным насосом высокого давления (ТНВД) и с закрытыми форсунками для каждого цилиндра в отдельности. При попытке установки на автомобиль такие системы не выдержали конкуренции с карбюраторами из-за значительной сложности и высокой стоимости, продолжительность наработки на отказ также оказалась недостаточной. На автомобиль система впрыска бензина низкого давления была впервые установлена западно-германской фирмой MERSEDES в 1949 году (на легковом автомобиле "Mersedes-S300") и превзошла карбюраторную систему топливного питания по всем эксплуатационным показателям. С тех пор идея впрыска бензина для автомобильных ДВС стала активно разрабатываться многими западными фирмами.
Наиболее удачной, с точки зрения стоимости и эксплуатационной надежности, оказалась механичеcкая система "K-Jetronic" фирмы BOSCH (ФРГ). Эта система была освоена серийным производством в 1951 году и получила широкое внедрение почти на всех марках европейских автомобилей.
Название системы "K-Jetronic" составлено из трех сокращений: К — от нем. kontiniuerlich (непрерывность); jet — от англ. (струя); ronic — традиционное окончание современных технических терминов. Со временем в группу "К" стали включаться все системы непрерывного впрыска бензина.
По рекламным данным фирмы BOSCH, различных механических систем впрыска группы "К" с 1951 г. по 1989 год выпущено более 50-ти миллионов. С 1989 года системы впрыска группы "К" на новых моделях автомобилей не устанавливаются, им на смену пришли системы впрыска бензина с электронным управлением электромагнитными форсунками. Но дочерние предприятия фирмы BOSCH до сих пор продолжают выпуск компонентов механических систем на запчасти.
На территории бывшего СССР эксплуатируется около 150 тысяч импортных автомобилей выпуска до 1989 года, значительная часть из которых оборудована механическими системами впрыска.
Система "K-Jetronic" устанавливалась на следующих автомобилях:
"AUDI": "Согре"; 80; 90; 100; 100 Turbo; Quattro; Turbo Quattro.
"BMW": серии 318; 320; 518; 520.
"FERRARI": все модели, кроме Т-348.
"FORD": Capri; Escort; Orion; Granada; Sierra.
"LANCIA": Thema.
MERCEDES": серии 190; 230; 260; 280; 300; 350; 380; 420; 450; 500; 560. "PEUGEOT": серии 504; 505; 604. "PORSCHE": серии 911; 930; 924; 294 Turbo. "RENAULT": R5 Turbo; R25 V6, Turbo; R30 TX. "SAAB": серии 99; 900.
"VOLVO": серии 142; 144; 145; 240; 242; 244; 262; 264; 265; 740; 760i.
"VOLKSWAGEN": Golf GTI; Jetta GT; Passat GLI; Santana; Scirocco GTI.
Функциональные модели механических систем впрыска
Система топливного питания, в которой бензин подается к форсункам закрытого типа под небольшим давлением (не более 8 бар), представляет собой механическую систему непрерывного впрыска.
На рис. 13.4 представлена функциональная модель такой системы для одноцилиндрового двигателя.
Бензин из бензобака (ББ) с помощью электробензонасоса (ЭБН) нагнетается в замкнутое топливное кольцо (ЗТК), в которое входят: прямая бензомагистраль (ПБМ), подпорный накопитель топлива (ПНТ), фильтр тонкой очистки (ФТО), рабочие каналы дозатора-распределителя топлива (ДРТ) и обратная бензомагистраль ОБМ (на рис. 13.4 замкнутое топливное кольцо окрашено в розовый цвет). Рабочее давление (6 бар) бензина в ЗТК устанавливается и поддерживается постоянным клапаном обратного давления (КОД), за которым начинается обратная бензомагистраль (ОБМ).
К рабочей форсунке закрытого типа (РФЗ) бензин подается по каналу (РК) под изменяющимся давлением (от 3,5 до 6 бар), величина которого управляется мембранным дифференциальным клапаном (ДК) с поршне-щелевым вентилем (П1ЦВ). Сам вентиль ПЩВ, включающий в себя поршень V и калиброванную щель КЩ, с одной стороны управляется расходомером воздуха РВ (через систему рычагов P-Z-ОТ), а с другой (со стороны полости X) — регулятором управляющего давления (РУД) и дроссельным жиклером (ДЖ).
Дозирование и распределение бензина в этой системе происходит в дозаторе-распределителе (ДРТ), а распыление — клапанной форсункой (РФЗ) закрытого типа. Дозатор-распределитель является гидравлическим формирователем впрыска. Воздух (В) через воздушный фильтр (ВФ) и пневмомеханический расходомер воздуха (РВ) с воздушной заслонкой (ВЗР) расходомера поступает во впускной коллектор (ВК) с клапаном дополнительной подачи воздуха (КДВ) в байнасном канале (БК) с дроссельной заслонкой (ДЗ) и далее в предклапанную колбу (миксерную зону) впускного коллектора (МЗК) за счет поршневого всасывания, когда впускной клапан двигателя (ВКД) открыт. В системе, в основном, реализуется внешнее смесеобразование и частично — внутреннее.
На рис. 13.5 показана модель механической системы непрерывного впрыска с распределением бензина по четырем цилиндрам ДВС. Когда бензин из замкнутого топливного кольца под давлением около 6 бар по прямому бензопроводу 1 поступает в дозатор-распределитель 2 (ДРТ), то поток топлива внутри распределителя растекается по рабочим каналам, число которых равно числу цилиндров ДВС (на рис. 13.5 поз. 3, 4, 5, 6).
Каждый рабочий канал заканчивается закрытой клапанной форсункой РФЗ (на рис. 13.5. позиции а, Ь, с, d). Внутри каждой закрытой форсунки имеется подпружиненный запорный золотник, который открывается только при определенном давлении (3,2 бар) и тем самым способствует интенсивному распылению бензина через сопло форсунки.
Так как рабочее давление бензина в дозаторе-распределителе (около 6 бар) выше, чем давление срабатывания (открывания) форсунки (3,2 бар), то можно считать, что все форсунки при работе двигателя практически всегда открыты. Однако надо помнить, что реальные форсунки могут работать и в вибрационном режиме за счет противодействия возвратной пружины запорного клапана форсунки. При этом бензин веерообразно распыляется в предклапанные миксерные зоны (колбы) №1, №2, №3, №4 впускного коллектора (К) — сразу во все одновременно.
Впрыснутый в предклапанные колбы бензин предварительно, еще до всасывания, испаряется от соприкосновения с горячими клапанами, и пары бензина перемешиваются с воздухом, образуя богатую топливовоздушную смесь по способу внешнего смесеобразования.
Когда один из впускных клапанов открывается (в том цилиндре, в котором начинается такт впуска), в рабочий объем цилиндра всасывается свежий воздух и вся богатая ТВ-смесь из предклапанной колбы данного цилиндра. При этом через открытый впуск-ной клапан (на рис. 13.4 поз. ВКД) в цилиндр продолжает впрыскиваться бензин и впускаться чистый воздух. Рабочая смесь несколько обедняется и за счет движения поршня вверх в такте сжатия становится нормальной уже непосредственно в цилиндре. Так внутреннее смесеобразование довершает процесс приготовления рабочей ТВ-смеси.
Количество подаваемого во впускной коллектор воздуха регулируется водителем посредством дроссельной заслонки 8 (ДЗ) от педали акселератора и тут же измеряется расходомером воздуха 10 (РВ). Количество проходящего через дозатор-распределитель бензина регулируется поршне-щелевым вентилем (ПЩВ) золотникового дозатора 9 (V), который, в свою очередь, управляется расходомером 10 посредством системы механических рычагов 15 (Р, Z, ОТ).
При такой схеме управления процессом смесеобразования рабочая смесь может иметь оптимальное (стехиометрическое) соотношение бензин/воздух (а = 1) почти на всех низкооборотных режимах работы ДВС.
При запуске холодного двигателя пусковая форсунка 12 открывается электроклапаном 11 (внутри самой форсунки) и бензин интенсивно впрыскивается в миксерный (смесительный) ресивер 13 впускного коллектора К. Таким образом, сильно обогащенная рабочая ТВ-смесь приготавливается в ресивере 13 сразу для всех цилиндров двигателя. Клапанные форсунки в это время закрыты, так как при открытии пусковой форсунки 12 давление в прямой бензома-гистрали 1 (ПБМ) резко падает (до 2,8 бар), а золотниковый дозатор 9 (V) до пуска ДВС также закрыт.
Электрический сигнал 14 на электроклапан 11 (внутри пусковой форсунки) поступает от ключа зажигания через пусковое термореле времени, что имеет место только при прокручивании стартером холодного двигателя. Если двигатель теплый, то пусковая форсунка 12 не включается, так как пусковое термореле разомкнуто и электроклапан 11 обесточен. Таким образом, при пуске прогретого двигателя сразу начинают функционировать клапанные форсунки. О том как сэкономить бензин читайте на сайте ekonom-it.ru
