Что собой представляет автомобильный инжектор, как он работает и чем отличается от карбюратора

Режимы работы

Сейчас можно встретить восемь режимов работы силового агрегата:

1. При холодном пуске топливная смесь очень сильно обедняется. Это случается из-за того, что топливо очень плохо смешивается с воздухом. В результате не происходит того испарения, которое нужно. Такой способ работы двигателя очень сильно вредит деталям. То есть большое количество топлива оседает на стенках цилиндра и выпускных труб;
2. Если вы заводите авто при низкой температуре, то на начальном этапе требуется очень обогащенная смесь. Для этого нужно подавать большее количество топлива, пока температура в камере сгорания не повысится до нужного значения;
3. После пуска идет процесс прогрева инжекторного двигателя. Вы знаете, что во время пуска в мороз смесь очень бедная, образуется некая топливная пленка в выпускной трубе. Она исчезает только после достижения очень высокой температуры. В связи с этим топливную смесь нужно очень сильно обогащать;
4. При частичной нагрузке необходимо поддерживать определенный состав топливовоздушной смеси. Если двигатель инжекторный не оснащен нейтрализатором, то обогащенность должна быть в пределах 1,05 – 1,2;
5. При полной нагрузке дроссельная заслонка полностью открыта. Поступает большое количество воздуха, что очень хорошо. В этом режиме достигается максимальная мощность и крутящий момент;
6. Во время ускорения заслона то открывается, то закрывается. В результате этого смесь кратковременно обедняется и происходит ограничение подачи топлива. Для предотвращения такого явления обогащение должно быть меньше 1;
7. В холостом режиме происходит замедление, автомобиль двигается по инерции. В этом случае подача топлива полностью перекрывается;
8. Если происходит увеличение высоты, то плотность воздуха уменьшается. Из этого следует, что двигаться в горах очень сложно, топливная смесь будет очень обогащена. Это может привести к трудному пуску силового агрегата и увеличению расхода топлива.

Виды систем впрыска дизельных ДВС

Основные виды СПТ в дизельных двигателях:

1. Насос-форсунки. Такие СПТ используются для подачи, а также дальнейшего впрыска образованной эмульсии под высоким давлением с помощью насос-форсунок. Основной особенностью таких СПТ является то, что насос-форсунки выполняют опции образования давления, а также непосредственно впрыска. Такие СПТ имеют и свои недостатки, в частности, речь идет о насосе, оборудованном специальным приводом постоянного тип от распределительного вала силового агрегата. Этот узел является не отключаемым, соответственно, он способствует повышенному износу конструкции в целом.
2. Именно из-за последнего недостатка большинство производителей отдают предпочтение СПТ типа Common Rail или аккумуляторного впрыска. Такой вариант считается более совершенным для многих дизельных агрегатов. СПТ имеет такое название в результате использования топливной рамы — основного элемента конструкции. Рампа используется одна для всех форсунок. В данном случае подача топлива осуществляется к форсункам от самой рампы, она может называться аккумулятором повышенного давления.Подача горючего осуществляется в три этапа — предварительный, основной, а также дополнительный. Такое распределение дает возможность снизить шум и вибрации при работе силового агрегата, сделать его работу более эффективной, в частности, речь идет о процессе возгорания смеси. Кроме того, это также позволяет и снизить объем вредоносных выбросов в окружающую среду.

Вне зависимости от вида СПТ, дизельные агрегаты тоже управляются с помощью электронных либо механических устройств. В механических вариантах устройства контролируют уровень давления и объема составляющих смеси и момента впрыска. Что касается электронных вариантов, то они позволяют обеспечить более эффективное управление силовым агрегатом.

 Загрузка …

Устройство и принцип работы

Чтобы разобраться детальнее в принципе работы инжектора, нужно посмотреть на его основные компоненты. Любая инжекторная система состоит из нескольких базовых элементов. А именно из:

• топливных форсунок,
• топливной рампы,
• насоса,
• датчиков,
• ЭБУ.

Каждый компонент играет свою ключевую роль в том, как работает инжектор с установленными внутри него топливными подающими форсунками.

1. Форсунки. Являются основным, главным элементом всей подающей системы. Именно форсунки стали причиной для названия инжектора, поскольку они предназначены для распыления и подачи через специальные впускные коллекторы или напрямую в камеру сгорания топлива. Форсунка состоит из корпуса, внутри которого размещается клапан. Этот клапан обязательно электромагнитного типа. Он открывает и закрывает распылитель (форсунку). Сам процесс распыления осуществляется за счёт наличия отверстия кольцевой формы, предусмотренного между иглой и стенками корпуса. Игла управляется клапаном.
2. Рампа. Важный элемент для современных автомобильных инжекторных систем, которые функционируют по принципу распределённого впрыска. С помощью рампы топливо подаётся на все установленные форсунки, и объединяет их в общую систему.
3. Насос. Поскольку топливо в случае с инжекторами подаётся под определённым давлением, для его создания нужен электронасос.
4. ЭБУ. Блок управления полностью отвечает за контроль и процесс подачи формируемой топливовоздушной смеси. Внешне напоминает небольшой блок, соединённый с разными датчиками, форсунками, топливным насосом, а также системой зажигания и прочими элементами. ЭБУ собирает информацию с разных контроллеров и датчиков, что позволяет ему правильно определять пропорции горючего и воздуха, в нужный момент выполнять впрыск и т. д.
5. Датчики. С помощью датчиков фиксируются различные показатели в условиях реального времени. Причём каждый автопроизводитель определяет перечень датчиков, к которым подключается ЭБУ. Чем больше информации передают контроллеры на блок управления, тем эффективнее работает вся система.

Все эти компоненты тесно связаны друг с другом и постоянно взаимодействуют. Именно на этом взаимодействии базируется принцип работы самого инжекторного двигателя.

Выглядит это примерно следующим образом:

• включается зажигание,
• питание идёт на насос, расположенный в топливном баке,
• насос передаёт топливо по магистрали под давлением,
• форсунки располагаются на рейке,
• через рейку топливо поступает к форсунке,
• дополнительно на рейке (рампе) находятся регуляторы давления,
• датчики передают на ЭБУ необходимую для анализа информацию,
• блок синхронизирует впрыск, подавая на форсунки специальные управляющие импульсы,
• импульсы вынуждают рабочие форсунки открываться в заданный момент времени.

Если говорить простым языком, то горючее распыляется с помощью рабочих форсунок в самом коллекторе, там смешивается с кислородом (воздухом) и подаётся в камеру сгорания через клапаны.

Неоспоримым преимуществом современной инжекторной топливоподающей системы является способность автоматически за доли секунды менять режим работы двигателя, опираясь на текущие условия.

Такая высокая точность в работе системы стала возможной за счёт использования электроники, объединённой в блок управления всем автомобильным двигателем.

Каждый датчик непрерывно передаёт информацию в ЭБУ, который её анализирует и корректирует работу системы по мере необходимости. Это позволяет добиться необходимой мощности, производительности, экономичности и экологичности.

Датчики инжекторного двигателя

Все элементы можно поделить на исполнительные и 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.

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.

Какой инжектор выбрать?

Если предстоит покупка подержанного авто, стоит поинтересоваться, какой впрыск у данного двигателя. Много автомобилей 90-х оснащены единой форсункой. Это так называемый моновпрыск. Особых проблем он не вызывает, но при возможности стоит выбирать авто с распределенным впрыском. Такая система более надежная и простая в ремонте. Какой инжектор выбирать не стоит, так это механический с приставкой «Джетроник». Им укомплектовывали «Мерседесы» в 80-х и начале 90-х годов. Систему очень трудно настроить. Некоторые даже производят замену механического инжектора на электронный. Но стоит это около 400 долларов. Поэтому если и выбирать автомобиль с инжектором, то только с распределенным впрыском, где для каждого цилиндра предусмотрена своя форсунка с электронным управлением.

Устройство

Современный инжектор содержит несколько подсистем:

• Топливный насос, забирающий бензин из бака и подающий его на вход рампы форсунок под строго определённым давлением;
• Бензиновые форсунки, состоящие из электромагнитных клапанов и распылителей;
• Электронный блок (система) управления двигателем ЭСУД;
• Набор датчиков, подающих в ЭСУД информацию о режиме работы двигателя, давлении, температуре и расходе воздуха, фазе, в которой в каждый момент находятся детали мотора, положении педали акселератора и многих других параметрах;
• Системы снижения токсичности, включающей каталитический нейтрализатор отработанных газов, кислородные датчики, клапан подачи части выхлопа снова в цилиндры (рециркуляция или EGR);
• Управление моментом подачи искры зажигания с датчиком детонации.

Все узлы расположены на двигателе и вокруг него, за исключением топливного насоса, который обычно погружён в бензин внутри бака.

Принцип работы инжектора и его конструкция

Думаю что будет лучше всего, если мы рассмотрим принцип работы инжектора на распределенной системе впрыска, так как именно она установлена на большинстве автомобилей и считается одной из самых удачных и распространенных.

Для удобства предлагаю разделить систему подачи топлива на две основные составляющие – электронную и механическую. Роль механической системы достаточно простая – обеспечение непрерывной и дозированной подачи топлива в цилиндры. А вот управление и контроль системы производится электроникой.

Механическая часть

Механическая составляющая инжекторной системы включает в себя следующие компоненты:

• бензонасос (электрический);
• топливный бак;
• фильтр очистки бензина;
• топливную рампу;
• топливопроводы высокого давления;
• форсунки;
• дроссельный узел;
• воздушный фильтр.

Этот список составляющих не исчерпывающий. В зависимости от конструктивных особенностей двигателя и системы управления в механическую часть могут включатся и другие элементы. Приведенный выше список является списком обязательных элементов для любого двигателя.

https://www.youtube.com/watch?v=XhSyHJkh4xg

Принцип работы

Теперь давайте рассмотрим зачем все эти составляющие нужны и какую работу выполняет каждая из них. Думаю все и так знают, что топливный бак это емкость для бензина. Электрический бензонасос, который расположен в баке, обеспечивает непрерывную подачу топлива под давлением.

После чего топливо попадает в фильтр, где очищается от примесей и прочего мусора. Топлипроводы высокого давления позволяют бензину беспрепятственно двигаться по системе подачи топлива.

Регулятор давления не позволяет достигать критической отметки давления во всей системе. Через регулятор топливо попадает в топливную рамку, которая подводит его к форсункам. Форсунки расположены во впускном коллекторе.

Несколько лет назад форсунки срабатывали под давлением топлива и их конструкция была полностью механической. Тут принцип работы достаточно прост – бензин оказывает давление на пружину форсунки и открывает её, а уже через неё и впрыскивается в цилиндры.

Сейчас на большинстве автомобилей устанавливают электромагнитные форсунки. Основной составляющей, которой являются обычный якорь и обмотка. Канал подачи топлива открывается благодаря получению сигнала от электронной системы управления.

С обратной стороны в систему принудительно подается воздух, через воздушный фильтр. Дроссельный узел с заслонкой располагается в патрубке по которому идет воздух. Когда водитель нажимает на педаль газа, он воздействует на заслонку. Но водитель осуществляет контроль только над воздухом, который подается в цилиндр, топливо регулирует электронная система управления.

Электронная часть

Блок памяти и контролер являются основными составляющими в электронной системе управления, которая в свою очередь выполняет роль основы электронной части инжекторной системы. Блок управления осуществляет контроль над системой подачи топлива благодаря целому ряду датчиков, которые входят в конструкцию инжектора.

Основные датчики, которые дают электронному блоку управления информацию о работе топливной системы являются:

1. Лямбда-зонд. Задача этого датчика определение остатков воздуха в выхлопных газах. На основе получаемых данных блок управления регулирует подачу воздуха в топливную смесь.
2. Датчик массового расхода воздуха. Задачей этого датчика является определение объема воздуха, который проходит через дроссельную заслонку. Обычно этот датчик устанавливается внутри корпуса воздушного фильтра.
3. Датчик положения дроссельной заслонки. Подача сигнала о положении педали газа – вот основное предназначение данного датчика.
4. Датчик температуры силовой установки. В зависимости от температуры мотора, о которой сообщает этот датчик, блок управления регулирует топливную смесь.
5. Датчик положения коленчатого вала. Этот датчик ответственный за выбор цилиндра в который нужно подать топливо и время подачи искры.
6. Датчик детонации. Располагается в блоке цилиндров и предназначен для выявления и устранения детонаций.
7. Датчик скорости. Создает импульсы, благодаря которым рассчитывается скорость движения автомобиля. Корректируется топливная смесь, опираясь на показания от него.
8. Датчик фаз. Он определяет угловое расположение распредвала.

Чем отличается инжектор от карбюратора

Принцип, по которому карбюратор подает смесь бензина с кислородом в камеры сгорания двигателя, – разница в давлении. Принудительного впрыска здесь нет, и топливоподача происходит с помощью всасывания топлива. Значит, часть мощности силового агрегата тратится на этот процесс.

Количество воздуха в топливной смеси автоматически не регулируется. Карбюратор настраивается механическим путем еще до поездки, и эта настройка универсальная. Но в этом есть некоторые недостатки. Двигатель в определенные моменты способен получать от карбюратора больше топлива, чем он может переработать. В итоге часть бензина не сгорает, а выходит вместе с выхлопными газами, что наносит вред окружающей среде и не экономит топливо.

В случае же с инжектором происходит принудительная подача топлива в камеры сгорания при помощи форсунок, а количество бензина регулируется электроникой, которая и отвечает за приготовление топливовоздушной смеси.

Выхлоп инжекторного автомобиля менее токсичен, не так вреден для окружающей среды, как карбюраторный, потому что в нем меньше несгоревшего бензина.

В этом и заключаются отличия системы питания карбюраторного двигателя от инжекторного. Теперь перейдем к вопросу «что лучше» не для экологии, а для водителя и автомобиля.

Ещё кое-что полезное для Вас:

• Что такое объем двигателя автомобиля?
• Устройство, виды и назначение фильтра тонкой очистки топлива
• Датчик коленвала: признаки неисправности

 Плюсы двигателя с инжекторной топливоподачей

1. Если допустить, что остальные устройства в двух автомобилях идентичны и различны только способы подачи топлива, то большая мощность остается у инжекторного мотора. Разница в лошадиных силах между карбюраторным и инжекторным ДВС может составлять 10%. Эти отличия достигаются за счет другого впускного коллектора, точно выставляемого в каждый момент угла опережения зажигания, и другого способа подачи топлива.
2. Инжекторные моторы, по сравнению с карбюраторными аналогами, отличаются топливной экономичностью за счет точной дозированной подачи бензина. При таком способе 100% бензина сгорает в камерах двигателя, превращая тепловую энергию в механическую.
3. Основная причина перехода всех мировых автопроизводителей на инжекторную систему –  экологичность. Карбюраторные выхлопы более токсичны.
4. В морозную погоду инжекторный двигатель не нуждается в дополнительном прогреве перед запуском.
5. Инжекторы намного надежнее карбюраторов, их выход из строя встречается реже, по сравнению с неисправностями карбюраторов.
6. Инжекторные двигатели не имеют катушку-трамблер. Эта деталь часто выходит из строя на машинах с карбюраторной топливоподачей.

Минусы инжекторов

1. Хоть инжектор надежен, но он выходит из строя. А для его диагностики и последующего ремонта необходимо специализированное оборудование.  Ремонт в условиях «гаража» невозможен, для этого нужен опыт и квалификация. Ремонт этого устройства на СТО, как и обслуживание с профилактикой – работа дорогостоящая.
2. Инжектор требует только качественного топлива. Если топливо содержит некоторое количество механических примесей, то нормальная его работа затруднена. Он быстро засорится и выйдет из строя. А чистка и ремонт стоят недешево.
3. Следующий недостаток касается двигателей, на которые вместо карбюратора установили инжектор. В результате доработки повысится количество сгораемого в двигателе топлива, что повышает его рабочую температуру. Это чревато возможным перегревом ДВС со всеми вытекающими последствиями.

Плюсы карбюраторных систем

1. В плане обслуживания карбюраторы считаются простыми устройствами. Для их ремонта не нужно специализированное оборудование и инструмент. Все необходимое для этого найдёте в гараже.
2. Стоимость деталей – невысока. В случае невозможности ремонта можно купить новый карбюратор. По сравнению с инжектором его стоимость низкая.
3. Карбюратор не требует высокого качества топлива. Он нормально работает на бензине с низким октановым числом. Небольшое количество механических примесей несильно затруднит его работу. Максимум – забьются жиклеры.

Минусы карбюраторов

Недостатков у карбюраторных систем намного больше, чем достоинств, и поэтому существует тенденция на их замещение инжекторами.

1. Автомобиль, двигатель которого оснащен карбюратором, потребляет больше бензина, чем инжекторный аналог. Причем излишнее потребление топлива не переходит в дополнительную мощность. Топливо не догорает и выбрасывается в атмосферу;
2. Карбюратор не любит перепадов температур. Он чувствителен и к повышенной, и к пониженной температуре окружающей среды. Зимой его детали примерзают друг к другу. Это происходит из-за образования внутри него конденсата;
3. Низкая экологичность.

Полезные советы

Если в вашем распоряжении оказался автомобиль с инжекторным двигателем, то используемая здесь система распределения топливовоздушной смеси предполагает соблюдение некоторых правил и рекомендаций.

Это позволит поддерживать работоспособность силовой установки, сохранять её в целостности, избегать характерных неисправностей и предотвращать дорогостоящий ремонт.

Рекомендуется менять на двигателе топливный фильтр. Такая процедура осуществляется не реже 1 раза на каждые 15 тысяч километров пробега.
Обязательно периодически нужно очищать форсунки. Если опыта и навыков по самостоятельной очистке нет, лучше доверить эту процедуру специалистам.
Чистка форсунок осуществляется с периодичностью около 30-40 тысяч километров.
Также для уверенной и безотказной работы инжектора большая роль отводится используемому топливу. Чем выше качество горючего, тем меньше проблем возникнет в работе инжекторной системы.
Для профилактики часто применяются очистители, которые удаляют загрязнения в топливной системе. Их добавляют непосредственно в само горючее. Но подобные присадки актуально использовать на новых автомобилях, а также после проведения глубокой очистки

Присадки профилактические, и об этом важно помнить. Нет необходимости в подобных добавках, когда форсунки уже загрязнены

Сначала их нужно очистить. А уже для дальнейшего предотвращения сильного загрязнения допускается периодически заливать в бак присадки.
Никогда не ждите, пока автомобиль начнёт проявлять симптомы загрязнения форсунок. Опытные автомобилисты отмечают, что такую процедуру лучше проводить заранее. При тех условиях эксплуатации, которые актуальны для большинства регионов России, промывать форсунки следует перед каждым вторым плановым техобслуживанием.
Если вы используете промывочные жидкости, чтобы очистить форсунки, делать это нужно перед заменой масла в двигателе.

Замена топливного фильтра

Уход за инжектором является прямой обязанностью каждого автовладельца. Грамотная эксплуатация, своевременная профилактика и очистка позволит сохранить работоспособность двигателя в течение длительного времени.

Инжекторы действительно являются лучшим вариантом для ДВС в настоящее время. Несмотря на имеющиеся недостатки, преимущества объективно превосходят их. Тут главное рационально использовать те возможности, которые даёт инжекторная система, а также правильно распоряжаться моторесурсом.