Цикличная подача топлива и непрерывный впрыск

Для двигателей с непосредственным впрыском подача топлива должна производиться на каждый цикл, причем для образования горючей смеси целесообразно вводить топливо во время такта всасывания. Аналогичная схема может быть применена и при впрыске топлива во впускной тракт. На рис. 4, а показана. диаграмма тактов всасывания и подачи топлива для шестицилиндрового двигателя. По оси абсцисс отложен угол поворота коленчатого вала φ. Данная диаграмма относится к двигателю с рабочим объемом 2,3 л с впрыском во впускной тракт, работающему на полной нагрузке при n=4000 об/мин. При изменении частоты вращения угловая продолжительность подачи топлива не будет оставаться постоянной. Когда для впрыска топлива используется плунжерный насос с регулированием цикловой подачи изменением активного хода плунжера, при полной подаче топлива геометрическая величина активного хода может оставаться постоянной, однако как начало подачи, так и особенно ее продолжительность будут изменяться в значительных пределах.



На рис. 5, а представлена зависимость продолжительности подачи топлива в градусах поворота коленчатого вала двигателя для системы впрыска подобного типа. Видно, что с ростом частоты вращения значительно изменяется как начало подачи, так и ее конец. Протекание этих характеристик зависит от особенностей гидравлических процессов в секции насоса. Сопоставляя рис. 4, а и рис. 5, а, можно заметить, что при изменении частоты вращения двигателя во всем рабочем диапазоне процесс впрыска топлива начинается и заканчивается за время такта всасывания.




Для дальнейшего изложения полезно оценить продолжительность впрыска во временных единицах. Результат такого пересчета представлен на рис. 5, б, где длительность впрыска представлена в миллисекундах (мс). Хотя продолжительность впрыска по углу поворота коленчатого вала с увеличением частоты вращения растет, длительность впрыска по времени при этом сокращается.

Диаграмма, тактов всасывания и подачи топлива для случая группового впрыска представлена на рис. 4, б. На шестицилиндровом двигателе использован двухсекционный насос, причем первая секция подает топливо к цилиндрам 1, 2, 3, а вторая — к цилиндрам 4, 5 и 6. Особенностью данной системы является двухразовая подача топлива каждой секцией за два. оборота коленчатого вала двигателя; кулачки секций имеют по два выступа, смещенных на 180°. На диаграмме видно, что топливо поступает одновременно в форсунки трех цилиндров и что эти группы впрысков за два оборота повторяются дважды. По отношению к тактам всасывания впрыск в разных цилиндрах приходится на разные фазы, однако двигатель с такой топливоподачей обладает вполне удовлетворительной экономичностью.


При впрыске топлива электромагнитными форсунками цикловая доза топлива определяется’ длительностью электрического импульса, поданного на обмотку электромагнита. В первом приближении можно считать, что эти величины связаны прямой пропорциональностью. Тогда кривая изменения длительности управляющих импульсов должна соответствовать кривой изменения цикловой подачи.

На рис. 6, б приведена зависимость длительности импульсов т от частоты вращения двигателя при работе его на полной нагрузке. Для сопоставления закона топливоподачи с описанным выше можно пересчитать эти данные по углу поворота коленчатого вала. Результат такого пересчета представлен на рис. 6, а. Такая обратная последовательность обработки материала естественна, ибо дли систем с подачей топлива плунжерным насосом или дозатором-распределителем типично построение закона топливоподачи по углу поворота вала двигателя, в то время как для систем с электромагнитными форсунками топливоподача определяется по длительностям управляющих импульсов. Для систем впрыска с электромагнитными форсунками при выборе длительностей должны учитываться следующие соображения.




Электромагнитная форсунка, обладая высоким быстродействием, все же имеет конечное время срабатывания управляющего клапана, обычно не превышающее 1,5—2 мс. Для получения достаточной точности дозирования длительность минимальной цикловой подачи должна быть несколько больше этой величины. Длительность максимальной подачи также ограничена рядом соображений.

Рассмотрим в качестве примера шестицилиндровый двигатель с частотой вращения 6000 об/мин. Один оборот двигателя будет совершаться за 10 мс, а полный цикл из двух оборотов — за 20 мс. За это время должны сработать все шесть форсунок, и, если управлять ими посредством электронного блока с одним выходом, то специальный переключатель должен включать их поочередно в соответствии с принятым порядком работы. Тогда продолжительность импульса на одну форсунку не должна превышать 3 мс. Так как при переходе от полной нагрузки к холостому ходу цикловая подача должна уменьшиться в четыре-пять раз, то длительность минимального импульса окажется меньше 1 мс. Использование таких малых длительностей трудно осуществимо из-за ограниченного быстродействия форсунок. Поэтому в системах с электронным управлением чаще применяется работа форсунок двумя группами. При групповом включении на каждую группу форсунок придется по 10 мс, в результате чего на малых нагрузках длительность будет около 2 мс. В этом случае диаграмма аналогична диаграмме, представленной на рис. 4, б но каждая группа форсунок срабатывает за два оборота только одни раз. При частоте вращения 6000 об/мин длительность импульса составит 8,2 мс (рис. 6, б), и впрыск топлива будет продолжаться почти 320° (рис. 6, а). Такая схема использована на двигателе широко распространенного автомобиля Фольксваген-1600 (рис. 7). На диаграмме показана продолжительность впрыска при полной подаче для частоты вращения, равной 4000 об/мин.



Для упрощения конструкции аппаратуры может быть использовано одновременное включение всех форсунок двигателя. В этом случае электронный блок имеет только один выход, и длительность импульсов для всех форсунок строго одинакова. При этом возникают трудности, связанные с пульсациями давления топлива в системе при одновременном открытии клапанов всех форсунок, но их можно преодолеть путем подбора гидравлических характеристик системы (см. гл. V). Такая система, позволяя практически удвоить время впрыска, создает возможности для значительного повышения точности дозирования, поскольку с ростом длительности управляющего импульса погрешности периода срабатывания форсунок значительно меньше влияют на величину цикловой подачи. Предел возможного увеличения длительности ограничен частотой вращения двигателя. Очевидно, что при наиболее высокой частоте вращения между импульсами должна оставаться определенная пауза, иначе впрыск окажется непрерывным. Такая схема топливоподачи тоже возможна, она находит практическое применение. При этом регулирование должно строиться на иной основе — на изменении расхода топлива изменением его давления.