Инжектор что это такое: что это, значение, принцип работы

Инжектор питания PoE – что это такое, кому и зачем нужно?

Продолжаем углубляться в особенности сетевого оборудования и на этот раз остановимся на инжекторах питания PoE. Расскажем, что это такое, когда и зачем они нужны и какую проблему решают. Но для начала стоит поговорить о том, что это вообще за технология.

В чем суть?

PoE (Power over Ethernet) – это, как несложно понять из названия, технология передачи питания по стандартному «интернет-кабелю», то есть, по витой паре. При этом используются «дополнительные» жилы, незадействованные для передачи данных.

Главная проблема, которую решает технология – прокладка кабелей к удаленным устройствам, в особенности к расположенным на улице, где нет обычной бытовой розетки. Чаще всего она используется в системах видеонаблюдения, точках доступа и IP-телефонии. При этом наличие дополнительной «питающей» линии на качество сигнала никак не влияет, но полноценно раскрывает потенциал кабеля, часть жил в котором при обычном подключении остается незадействованной.

Более того, принцип работы PoE достаточно «умен». Питающее устройство, в роли которого выступает маршрутизатор или коммутатор с поддержкой технологии, действует не «в слепую», а выполняет серию проверок:

1. Производится тестовая подача питания, чтобы определить, требуется ли питать устройство по подключенному Ethernet-кабелю и поддерживает ли оно соответствующую технологию. К примеру, подавать напряжение на, подключенный к маршрутизатору ПК не требуется. Для этого по жилам подается небольшое (2-10 вольт) напряжение и измеряется сопротивление. Если замеренные показатели соответствуют необходимым, происходит переход к следующему шагу.
2. Роутер/коммутатор определяет класс питаемого оборудования. Это нужно для подачи тока с нужной силой. Всего существует 5 классов, каждому из которых соответствует определенная сила тока, подаваемого на порт: 0 (15,4 Вт), 1 (4,5 Вт), 2 (7 Вт), 3 (15,4 Вт), 4 (30 Вт).
3. После классификации подается напряжение в течение 400 мс. Ограничение времени нужно для дополнительной проверки. Если потребление не будет превышать 5 мА или сопротивление подключенного оборудования превышает 1980 кОм, подача питания прекратится. Также постоянно контролируется перегрузка: если в течение 75 мс потребление тока будет превышать 400 мА, питание также отключается. Если устройство проходит проверку, питание продолжает подаваться до его отключения.

И еще один важный момент – стандартизация. В настоящий момент существует 3 стандарта PoE:

• 3af,
• 3at (также известен как PoE+),
• 3bt.

Если не вдаваться в тонкости, то ключевое различие между ними – максимальная сила тока. Коммутаторы/маршрутизаторы, соответствующие более новым стандартам, способны питать более мощное оборудование. Кабель при этом используется всегда одинаковый – стандартная 8-жильная витая пара, меняется лишь распиновка питающих жил.

Альтернатива

К ответу на заглавный вопрос мы приблизились вплотную, но перед этим нужно рассказать про альтернативный вариант, так называемый Passive PoE. Изначально предполагается, что оба устройства и то, что подает питание, и которое принимает, имеют поддержку Power over Ethernet. Однако в отдельных случаях у одной из сторон ее может и не быть, а значит, «договориться» оборудование друг с другом не сможет. Здесь-то и используется «пассивное» PoE, в рамках которого этапы классификации и согласования напряжений просто пропускаются. Кроме того, в дополнение к нему в общую систему включаются вспомогательные устройства, в том числе и вынесенный в заголовок инжектор питания PoE.

Что это?

Инжектор питания – это отдельное устройство, позволяющее подключить к коммутатору, не имеющему поддержку PoE, камеру в которой отсутствует отдельный разъем для питания. Оно представляет собой модуль, куда подключается витая пара, и отдельный блок питания. Таки образом на выходящий из него Ethernet-кабель будет подаваться питание для камеры.

Инжектор может быть активным и пассивным. В первом случае узел берет на себя все необходимые проверки и «договаривается» с потребителем вместо коммутатора. Во втором – просто подает постоянный ток 12, 24 или 48В. Самые простые устройства оснащаются одним портом, более технологичные и «умные» – несколькими.

Существует и противоположный случай, когда устройство-потребитель не поддерживает Power over Ethernet. Например, если система видеонаблюдения начала постепенно модернизироваться и был заменен центральный коммутатор, который временно нужно использовать со старыми камерами. Эту проблему решает недорогой PoE-сплиттер – модуль, который разделяет линию данных и питание на, соответственно, витую пару и кабель питания.

В обоих случаях, используя пассивное оборудование, нужно убедиться, что напряжение и сила тока, выдаваемые инжектором или сплиттером, соответствуют допустимым значениям потребителя. Иначе он просто «сгорит».

Инжектор: принцип работы

Инжектор (форсунка) – это элемент системы впрыска горючей смеси в двигатель транспортного средства. Иногда под понятием «инжектор» подразумевается вся система впрыска топлива.

• 1. Виды инжекторов
• 2. Основные элементы инжекторной системы и принцип работы
• 3. Краткая история инжектора
• 4. Плюсы и минусы инжекторов

Его предназначение – подача топлива дозами к двигателю, распыление топлива, приготовление воздушно-топливной смеси. Сегодня инжекторы устанавливают в системы впрыска двигателей большинства современных автомобилей, и бензиновых, и дизельных.

1. Виды инжекторов

Различают такие виды инжекторов по способу впрыска горючей смеси:

Электромагнитные.

Электрогидравлические.

Пьезоэлектрические.

Рассмотрим более детально каждый из видов.

Электромагнитный инжектор – обычно, такие инжекторы ставят на бензиновые двигатели (также и на те, что имеют систему непосредственного впрыска). Устройство этого типа инжекторов очень простое и включает сопло, электромагнитный клапан и иглу.

Процесс работы электромагнитного инжектора можно описать следующим образом. В нужный момент электронный блок подаёт напряжение на обмотку клапана. Создаётся электромагнитное поле, преодолевающее силу пружины и втягивающее якорь с иглой, что освобождает сопло. Потом производится впрыск топлива. Во время исчезновения напряжения, игла инжектора возвращается в исходное положение с помощью пружины.

Электрогидравлический инжектор – обычно, используют в дизельных двигателях (также в тех, которые оборудованы системой для впрыска Common Rail). Конструкция такого инжектора соединяет электромагнитный клапан, камеру управления, дроссели (впускной и сливной).

Электрогидравлические инжекторы работают на основе использования давления топлива во время впрыска и при его прекращении. По умолчанию клапан закрыт, а игла прижата к седлу давлением топлива на поршень. При этом впрыск не происходит, а давление на игле будет меньше давления, передаваемого на поршень. По сигналу из электронного блока открывается сливной дроссель, так как срабатывает электромагнитный клапан.

Топливо при этом течёт в сливную магистраль, а впускной дроссель не может быстро выровнять давление во впускной магистрали и камере управления. Из-за этого снижается давление на поршень. Что касается давления на иглу, то оно не меняется. Под действием такого давления игла поднимается и топливо впрыскивается.

Пьезоэлектрический инжектор – на сегодня это самый продвинутый прибор для впрыска топлива. Такой вид инжекторов устанавливают на дизельных двигателях с системой Common Rail. Они управляются с использование пьезоэффекта, основанном на том, что длина пьезокристалла меняется под напряжением.

Конструктивно пьезоэлектрический инжектор из пьезоэлемента и толкателя (переключает клапан и иглу в корпусе).

В основе работы этого вида инжекторов использован гидравлический принцип. В начальном положении игла за счёт давления топлива, посажена на седло. Когда на пьезоэлемент поступает сигнал, то его длина увеличивается, и

он даёт усилие на толкатель, при чём происходит открытие клапана, и топливо идёт в сливную магистраль. Давление на иглу в верхней части падает, а за счёт давления в нижней части, игла поднимается и топливо впрыскивается. Количество топлива, которое нужно впрыснуть, определяется исходя из давления топлива в топливной рампе и длительности действия на пьезоэлемент.

Пьезоинжекторы срабатывают быстрее в четыре раза, нежели электромагнитные, что даёт возможность многократно впрыска в один цикл и точечной дозировки топлива.

Системы впрыска топлива в зависимости от количества инжекторов и мест подачи топлива подразделяются на такие виды:

Одноточечные (моновпрыск) – во впускном коллекторе предусмотрено всего один инжектор на все цилиндры.

Многоточечные (распределённые) – у каждого отдельного цилиндра присутствует индивидуальный инжектор, осуществляющий подачу топлива коллектору.

Непосредственные (прямого впрыска) – подача топлива осуществляется прямо в цилиндры при помощи инжекторов. Системы непосредственного впрыска дают самый лучший результат работы двигателя

2.

Основные элементы инжекторной системы и принцип работы

Инжекторная система состоит из таких элементов:

Электрический бензонасос (осуществляет подачу топлива на инжектор).

Регулятор давления (даёт возможность поддерживать разницу в давлении на инжекторах и воздуха впускного коллектора).

Контроллер (делает обработку информации от разных датчиков и управляет системой зажигания и подачи топлива).

Датчики (передают контроллеру необходимую информацию для работы всей системы; в систему входят датчики детонации, температуры, коленчатого вала и т. д.). Инжектор (осуществляет впрыск топлива в двигательную систему).

Главными составляющими инжектора являются топливный фильтр, пружина, якорь, игла, штифт, электромагнитная обмотка, корпус, электрический контакт и уплотнительное кольцо. Самый важный элемент инжектора (форсунки) – сопло.

Рассмотрим принцип работы инжекторной системы.

Бензонасос создаёт давление и топливо, под этим давлением, подаётся на инжекторы. Клапан инжектора открывается и топливо попадает в коллектор (либо сразу в цилиндр, если впрыск прямой). Чем дольше клапан находится в открытом состоянии, тем большее количество топлива впрыскивается в цилиндр и, тем выше будут обороты двигателя. Длительностью открытия клапана управляет контроллер на основе информации, полученной из датчиков.

Эти датчики собирают информацию о всех параметрах работы двигателя – оборотах коленвала, температуре жидкости для охлаждения, расходе воздуха, скорости движения автомобиля, степени открытия дросселя, детонации, напряжении бортовой сети и других. Вся эта информация помогает выбрать самый оптимальный режим работы двигателя в любых условиях нагрузки.

За инжектором обязательно нужно ухаживать, чтобы он исправно работал. Во-первых, его регулярно нужно промывать (каждые 20-25 тыс. км), а во-вторых – заправлять автомобиль качественным бензином. Если долго не промывать инжектор, он может закоксоваться и тогда его вовсе придётся поменять. Содержание в топливе примесей и смол также не пойдёт на пользу инжекторам.

3. Краткая история инжектора

Принципы работы двигателя с инжекторной системой были известными ещё в конце 19 века, но ввиду сложной конструкции о таких двигателях долгое время не вспоминали.

Применение инжекторов в системах впрыска обусловил топливный кризис в 70-х годах и всеобщее внимание к окружающей среде в 80-х годах прошлого века. Карбюраторные двигатели выбрасывали в воздух очень много вредных отработанных веществ из-за сильного обогащения горючей смеси. Для уменьшения количества этих выбросов нужно было полностью менять двигательную систему.

Считается, что инжекторная система впрыска топлива родилась в 1951 году, когда корпорация Bosch установила такую систему на двухтактный двигатель Goliath 700 Sport. В 1954 году подобную систему установили на Mercedes-Benz 300 SL. А в 1967 году создали первый инжектор с электронным управлением.

Первые инжекторные двигатели были очень капризными и имели сложную механику. Зато такие отличались экологичностью и тяговитостью, а по своим характеристикам во многих аспектах превосходили карбюраторные системы.

Массовое же внедрение инжекторов началось с конца 70-х годов 20 века. Настоящий же «золотой век» инжекторов наступил в конце 20-го века с приходом электроники в автомобилестроение.

Сегодня двигатели с карбюраторными системами уже стали архаизмом. Современные транспортные средства оснащаются инжекторными системами впрыска топлива. Первые десять лет 21-го века почти завершили вытеснение карбюраторов в пользу инжекторов.

4. Плюсы и минусы инжекторов

Плюсы инжекторных систем:

Уменьшают расходы топлива благодаря правильной дозировке топлива.

Выхлопные газы с такими системами менее токсичны вследствие верно приготовленной воздушно-топливной смеси.

Повышают мощность двигателя на 8-10% (цилиндры наполняются более объёмно, а угол опережения зажигания установлен оптимально).

Система в автоматическом режиме корректирует параметры смеси при изменении нагрузок.

Не зависит от погодных условий.

Легко приводится в действие.

Минусы инжекторных систем:

Невысокая ремонтопригодность элементов системы в случае её поломки.

Высокая стоимость отдельных узлов системы и её ремонта.

Инжектор | Определение, использование и принцип

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Товарищи
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.

• Студенческий портал
  Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
• Спасение Земли
  Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать!
• SpaceNext50
  Britannica представляет SpaceNext50. От полета на Луну до управления космосом — мы изучаем широкий спектр тем, которые питают наше любопытство к космосу!

Содержание

• Введение

Краткие факты

• Связанный контент

Как работают дизельные топливные форсунки

Рынок дизельных двигателей продолжает расти из года в год, так как потребность в надежных автомобилях малой и большой грузоподъемности возрастает в основном в странах среднего и третьего мира. По мере совершенствования инфраструктуры во всем мире растет и потребность в надежных рабочих грузовиках. J.D. Power and Associates прогнозирует, что продажи дизельных двигателей увеличатся более чем в три раза в течение следующих 10 лет, что составит более 10% всех продаж автомобилей по сравнению с 3,6% всего 10 лет назад в 2005 году. С 2000 по 2005 год количество регистраций дизельных двигателей увеличилось более чем на 80%. более 550 000 автомобилей. С 2005 по 2015 год это число увеличилось еще на 67%.

Как работают топливные форсунки

Топливные форсунки — это небольшие электрические компоненты, которые используются для подачи топлива через распылитель непосредственно во впускной коллектор перед впускным клапаном в дизельном двигателе. Форсунки дизельного топлива довольно сложны; инжектор имеет фильтр с высокой микронной проницаемостью на верхней входной стороне, который соответствует небольшим отверстиям подкожного размера на дне для распыления дизельного топлива. Дизельное топливо действует как источник смазки для внутренних частей форсунки. Основной причиной неисправности форсунок является наличие воды в топливе. Когда вода в топливе вытесняет смазочные свойства, внутренние детали быстро изнашиваются, и форсунка в целом может довольно быстро выйти из строя.

Форсунки являются чрезвычайно важным компонентом двигателя. Клапан форсунки открывается и закрывается при тех же оборотах, что и дизельный двигатель. Типичная скорость вращения дизельных двигателей в Северной Америке составляет около 1800 об/мин. Это примерно 140 000 оборотов в час! Помимо воды в топливе, форсунки подвергаются воздействию нагара и частиц грязи, попадающих в агрегат через неисправный элемент воздушного фильтра. Тип топлива, качество и используемые присадки также оказывают значительное влияние на ожидаемый срок службы топливной форсунки. ECM (модуль управления двигателем) управляет топливными форсунками в большинстве электрических дизельных двигателей. На дизельные форсунки постоянно подается питание при повороте ключа зажигания независимо от того, провернут ли двигатель. ECM заземляет форсунку, замыкая цепь и вызывая открытие форсунки. ECM после получения информации от различных контрольных датчиков определяет продолжительность времени, в течение которого форсунки должны быть заземлены для впрыска точного количества топлива с учетом требуемой мощности двигателя.

Процесс открытия, закрытия дизельных форсунок и подачи нужного количества топлива происходит за миллисекунды. Включение цикла форсунки в среднем занимает от 1,5 до 5 миллисекунд. Форсунки дизельного топлива бывают разных форм и размеров в зависимости от марки и модели двигателя, а также потребляемой мощности. Автомобильные форсунки немного меньше, чем дизельные двигатели для тяжелых условий эксплуатации, и измеряются в кубических дюймах. Существует два типа дизельных топливных форсунок: первый называется впрыском в корпус дроссельной заслонки, где 1-2 форсунки расположены в самом корпусе дроссельной заслонки в дизельном двигателе и подают дозированное количество распыленного топлива во впускной коллектор. Эта система подачи по существу заряжает впуск, а впускной клапан втягивает топливо в цилиндр двигателя. Вторая система подачи, известная как топливная форсунка с индивидуальным портом, является более новой и более экономичной. Портовый впрыск более эффективен, чем карбюратор, поскольку он адаптируется к плотности воздуха и высоте над уровнем моря и не зависит от вакуума во впускном коллекторе.

При впрыске с дроссельной заслонкой неэффективность возникает, когда в ближайших к форсункам цилиндрах смесь лучше, чем в самых дальних. При портовом впрыске этот недостаток устраняется за счет впрыска одинакового количества топлива в каждый цилиндр двигателя.

Детали форсунки

Каждая топливная форсунка немного отличается, но все они состоят из 15 основных частей, включая фильтр, направляющее кольцо, пружину сердечника, пружину седла, седло, полюсную часть, упор, катушку соленоида, корпус соленоида, кольцо сердечника, сердечник, корпус наконечника распылителя, направляющая и наконечник распылителя.