Пару слов об инжекторных системах

Что такое инжектор в автомобиле

Система подачи топлива, основанная на его принудительном дозированном впрыске в каналы впускного коллектора или напрямую в цилиндр, называется инжекторной. Фактически слово «инжектор» означает форсунку, но в обиходе оно применяется для обозначения всей системы подачи топлива.

Основное отличие инжектора от карбюратора заключается в наличии форсунок и электронного управления ими. Контроль количества, частоты и момента подачи топлива осуществляется при помощи электронного контролера, который интерпретирует показания ряда датчиков. Выделяют два основных типа таких систем: моновпрыск и распределенный впрыск. Последний, в свою очередь, делится на несколько классов (прямой, одновременный, попарно-параллельный, фазированный).

Массовое применение автомобилей с инжектором началось в в 80-х годах ХХ века. И на данный момент, инжектор – наиболее распространенная система подачи топлива. Такую популярность система обрела благодаря экономному потреблению топлива и большей мощности.

Виды инжекторных систем подачи топлива

В зависимости от количества и расположения форсунок выделяют несколько типов инжекторов. Моновпрыск означает наличие одной форсунки, установленной в устье воздушного коллектора, а распределенный – по форсунке на каждый канал коллектора или поршневой цилиндр (существуют также комбинированные варианты).

Моновпрыск

По сути, такая система представляет собой усовершенствование карбюратора. Но в отличие от него моновпрыск оснащается электронным блоком управления (ЭБУ), считывающим ряд параметров и управляющим форсункой.

Моновпрыск проигрывает распределенному прыску по ряду параметров, поэтому новые авто им уже не снабжаются. Однако на дорогах ещё можно встретить автомобили с данным типом инжектора.

Распределенный впрыск

Наличие форсунки на каждом впускном канале позволяет более точно регулировать потребление топлива. Такая конструкция инжектора также отличается вариативностью. В процессе развития технологии выделилось несколько основных классов распределенного впрыска:

1. Прямой отличается от остальных тем, что форсунки размещены в головке блока цилиндров, и подают топливо непосредственно в камеру сгорания.
2. Одновременный впрыск означает, что работа форсунок синхронизирована, и они все подают топливо одновременно.
3. Попарно-параллельный впрыск работает только во время старта двигателя. Форсунки работают парами: одна открывается на такте впуска, вторая – выпуска.
4. Фазированный впрыск синхронизирует работу форсунки с движением конкретного поршня, она открывается на впускном такте.

Таким образом, некоторые типы распределенного впрыска скорее относятся к режимам работы инжектора, чем к отдельным классам систем подачи топлива. Кроме того, свои нюансы работы есть у комбинированных систем, в которых форсунки устанавливаются и на впускных каналах коллектора, и в ГБЦ.

Типы форсунок

Кроме различных видов инжектора в целом, существуют и разные конструкции форсунок.

В двигателях с непосредственным впрыском чаще всего применяются электромагнитные форсунки. В них сопло перекрывается иглой на электромагнитном клапане. При подаче напряжения клапан смещает иглу, открывая путь для подачи топлива. В исходное, закрытое, положение игла возвращается пружиной.

Дизельные двигатели с инжектором, ввиду более высокой плотности топлива, работают с более высоким давлением. Поэтому снабжаются электрогидравлическими форсунками. Принцип их работы основан на использовании давления топлива в магистрали и комбинирован с тем же электромагнитным клапаном.

С технологической точки зрения наиболее эффективным типом форсунок считаются пьезоэлектрические. Преимущественно ввиду более высокой скорости срабатывания. В качестве основного элемента в них используется не электромагнитный клапан, а пьезокристалл, который меняет свою длину под действием электрического тока.

Принцип работы инжектора

Работа инжекторной системы подачи топлива базируется на интерпретации показаний ряда датчиков и соответствующих команд ЭБУ. Процесс подачи топлива происходит следующим образом:

1. ЭБУ получает данные с датчика массового забора воздуха, положения дроссельной заслонки и коленчатого вала, температуры воздуха и других регистрирующих приборов.
2. Электронный блок анализирует полученные данные, и на их основе определяет необходимое количество топлива для правильного насыщения смеси.
3. После подается соответствующий управляющий сигнал на клапаны форсунок, и они впрыскивают требуемое количество топлива.

Во время работы двигателя цикл повторяется множество раз в секунду, благодаря чему вычислительный блок может реагировать на изменение получаемых показаний датчиков, корректируя состав топливной смеси.

Распространенные неисправности инжектора

Учитывая технологическую сложность инжекторной системы подачи топлива, следует внимательно относиться к её состоянию и обслуживанию. Выход из строя одного из компонентов нарушает работу всей системы, а для устранения проблемы необходима внимательная диагностика и соответствующий ремонт. Рассмотрим наиболее распространенные неисправности.

В инжектор не поступает топливо. Скорее всего, неисправность находится на стороне топливной магистрали. Частой причиной является поломка топливного насоса, засоренный топливный фильтр или физическая непроходимость участка магистрали.

Увеличение расхода вероятнее всего связанно с засорением выходных отверстий форсунок. Отложения нарушают форму выбрасываемой струи со всеми вытекающими последствиями, в том числе и увеличенным расходом.

Холостой ход периодически пропадает в результате нарушения целостности воздушных каналов или поломок регулятора холостого хода, расположенного в области дроссельной заслонки. А неисправный датчик положения дроссельной заслонки может приводить к избыточной подаче топлива.

Неправильная работа других датчиков (кислорода, температуры охлаждающей жидкости и пр.) также негативно отражаются на работе всего силового агрегата.

Читайте также: Что лучше инжектор или карбюратор .

Плюсы и минусы инжектора

В сравнении с карбюраторами, инжекторы имеют ряд преимуществ и недостатков. К первым относятся:

• стабильная работа (до 150 000 км пробега без поломок);
• большая мощность;
• более экономный расход топлива (до 30% при прямом впрыске);
• отсутствие зависимости от температуры окружающей среды;
• меньшее количество вредных выбросов в атмосферу;
• благодаря точной дозировке топлива и контролю впрыска отсутствуют проблемы с заливанием свечей;

Есть у инжекторов и недостатки, которые нужно упомянуть:

• сложность конструкции усложняет и ремонт (особенно в полевых условиях);
• более высокая вероятность поломки;
• дорогостоящие запасные части;
• высокие требования к качеству топлива.

Читайте также: Причины бедной смеси на инжекторе.

Инжекторный двигатель

Еще два-три десятка лет назад большинство двигателей было оснащено карбюраторами, сегодня же на новых автомобилях карбюратор уже и не встретишь — его место заняли инжекторы. О том, что такое инжекторная система подачи топлива, как она устроена и работает, а также о ее преимуществах и недостатках читайте в этой статье.

История инжекторных двигателей

Свой путь инжекторные двигатели начали в авиации — первый авиамотор с впрыском топлива был создан еще в 1916 году (причем в России, выдающимися конструкторами Б.С. Стечкиным и А.А. Микулиным), однако массовое производство таких систем было начато перед Второй Мировой войной в Европе. Уже тогда о себе заявила фирма Bosch, которая одной из первых стала создавать инжекторные системы подачи топлива.

В автомобилях инжекторы появились в 1950-х годах, однако в то время они были не слишком интересны ни производителям, ни потребителям. И только с 1970-х годов, когда остро встал вопрос об экологической безопасности двигателей, а техника достигла достаточного для создания сложной автоматики уровня, инжекторные системы стали получать все большее и большее распространение.

На сегодняшний день инжекторные моторы занимают наибольшую долю рынка, а карбюратор уже практически стал историей.

Устройство и принцип работы инжекторной системы подачи топлива

В инжекторном двигателе, в отличие от карбюраторного, топливно-воздушная смесь подается в цилиндры не «самотеком», а с помощью специальной системы. Эта система, опираясь на показания нескольких датчиков, дозирует топливо и в распыленном виде в точно отмеченные моменты времени подает его в цилиндры. Управляется инжекторная система подачи топлива электронным блоком управления — фактически, небольшим компьютером.

Инжекторная система подачи топлива состоит из следующих основных компонентов:

– Топливные форсунки;
– Топливная рампа;
– Топливный насос;
– Электронный блок управления (ЭБУ);
– Система датчиков.

Топливная форсунка. Это основной элемент инжекторной системы. Собственно, форсунка и называется инжектором — она распыляет и подает топливо во впускные коллекторы цилиндров или непосредственно в камеры сгорания. Основу форсунки составляет корпус, в нем установлен электромагнитный клапан, который осуществляет открытие и закрытие форсунки. Распыление топлива производится через кольцевое отверстие между стенками корпуса и иглой, управляемой клапаном.

Топливная рампа. Присутствует в современных системах с распределенным впрыском. Рампа обеспечивает подачу топлива ко всем форсункам, объединяя их в единую систему.

Топливный насос. Топливо подается к форсункам под давлением в несколько атмосфер — это давление обеспечивает электрический топливный насос.

Электронный блок управления. Именно этот блок осуществляет управление инжекторной системой подачи топлива. Обычно выполнен в виде компактного блока (микроконтроллера), который соединен с несколькими датчиками, всеми форсункам, насосом, системой зажигания, регулятором холостого хода и другими системами. Собирая текущую информацию о состоянии двигателя, скорости, положении акселератора и десятках других параметров, ЭБУ определяет количество топлива и в определенные моменты производит его впрыск в цилиндры.

Система датчиков. Датчики служат для измерения в режиме реального времени ключевых параметров двигателя: массовый расход воздуха, положение коленчатого вала (для определения начала и конца тактов), положение педали газа, наличие детонаций в цилиндрах, температура охлаждающей жидкости, скорость автомобиля. На многих двигателях также устанавливаются датчики фаз, неровностей на дороге, включения кондиционера, положения распределительного вала и других параметров.

Принцип работы инжекторного двигателя очень прост: топливо распыляется форсунками во впускной коллектор цилиндра, где смешивается с воздухом, и полученная топливно-воздушная смесь через клапаны подается в камеру сгорания. Но, в отличие от карбюраторного двигателя, в инжекторе реализована возможность буквально за доли секунды подстраивать характеристики работы двигателя в зависимости от текущих условий, добиваясь наилучших показателей мощности, экономичности и экологичности.

Виды инжекторных двигателей

Существует два принципиально разных типа инжекторной системы подачи топлива:

– Моновпрыск (центральный или одноточечный впрыск);
– Распределенный (многоточечный) впрыск.

Моновпрыск. Простая и надежная система, в которой используется только одна форсунка — она установлена на впускном коллекторе, занимая место карбюратора. На сегодняшний день практически не используется, так как не удовлетворяет возросшим экологическим требованиям.

Распределенный впрыск. Система, в которой предусмотрено по одной топливной форсунке на каждый цилиндр. Существует три основных вида распределенного впрыска: одновременный (все форсунки открываются в одно время), попарно-параллельный (форсунки открываются парами) и фазированный (форсунки открываются индивидуально для каждого цилиндра, обычно перед тактом впрыска в цилиндре).

Отдельно необходимо выделить инжекторную систему с непосредственным впрыском топлива. В этой системе топливные форсунки выходят непосредственно в камеру сгорания (как в дизельных моторах). По ряду характеристик непосредственный впрыск лучше других систем, но более сложен и требователен к качеству топлива.

Преимущества и недостатки инжекторов

Широкое распространение двигателей с инжекторной системой подачи топлива обусловлено их неоспоримыми преимуществами:

– Автоматическое изменение режима работы двигателя в зависимости от текущих условий;
– Отсутствие необходимости производить какие-либо ручные настройки;
– Экономичность (потребление топлива до 20% ниже, чем у карбюраторных моторов);
– Соответствие высоким экологическим требованиям;
– Простой запуск двигателя (опять же из-за автоматической регулировки режима работы).

Однако ничто не дается просто так, и инжекторные двигатели имеют ряд недостатков:

– Сложность и относительно высокая стоимость;
– Низкая ремонтопригодность узлов системы подачи топлива — некоторые детали проще выбросить, чем ремонтировать;
– Повышенные требования к качеству и составу топлива;
– Обслуживание и ремонт может проводиться только специалистами с применением специальных инструментов и приборов;
– Зависимость от напряжения питания бортовой сети (в ряде систем отключение аккумулятора и вовсе делает работу двигателя невозможной).

Но преимущества инжекторных двигателей преобладают над недостатками, что и обеспечило их широчайшее распространение во всем мире.

Виды и особенности работы систем впрыска бензиновых двигателей

Система впрыска топлива применяется для дозированной подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания в строго определенный момент времени. От характеристик данной системы зависит мощность, экономичность и экологический класс двигателя автомобиля. Системы впрыска могут иметь различную конструкцию и варианты исполнения, что характеризует их эффективность и сферу применения.

Краткая история появления

Инжекторная система подачи топлива начала активно внедряться в 70-х годах, явившись реакцией на возросший уровень выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Она была заимствована в авиастроении и являлась экологически более безопасной альтернативой карбюраторному двигателю. Последний был оснащен механической системой подачи топлива, при которой топливо поступало в камеру сгорания за счет разницы давлений.

Первая система впрыска была практически полностью механической и отличалась малой эффективностью. Причиной этого был недостаточный уровень технического прогресса, который не мог полностью раскрыть ее потенциал. Ситуация изменилась в конце 90-х годов с развитием электронных систем управления работой двигателя. Электронный блок управления стал контролировать количество впрыскиваемого топлива в цилиндры и процентное соотношение компонентов топливовоздушной смеси.

Виды систем впрыска бензиновых двигателей

Существует несколько основных видов систем впрыска топлива, которые отличаются способом образования топливовоздушной смеси.

Моновпрыск, или центральный впрыск

Схема с центральным впрыском предусматривает наличие одной форсунки, которая расположена во впускном коллекторе. Такие системы впрыска можно найти только на старых легковых автомобилях. Она состоит из следующих элементов:

• Регулятор давления — обеспечивает постоянную величину рабочего давления 0,1 МПа и предотвращает появление воздушных пробок в топливной системе.
• Форсунка впрыска — осуществляет импульсную подачу бензина во впускной коллектор двигателя.
• Дроссельная заслонка — выполняет регулирование объема подаваемого воздуха. Может иметь механический или электрический привод.
• Блок управления — состоит из микропроцессора и блока памяти, который содержит эталонные данные характеристики впрыска топлива.
• Датчики положения коленчатого вала двигателя, положения дроссельной заслонки, температуры и т.д.

Системы впрыска бензина с одной форсункой работают по следующей схеме:

• Двигатель запущен.
• Датчики считывают и передают информацию о состоянии системы в блок управления.
• Полученные данные сравниваются с эталонной характеристикой, и, на основе этой информации, блок управления рассчитывает момент и длительность открытия форсунки.
• На электромагнитную катушку направляется сигнал об открытии форсунки, что приводит к подаче топлива во впускной коллектор, где он смешивается с воздухом.
• Смесь топлива и воздуха подается в цилиндры.

Распределенный впрыск (MPI)

Система с распределенным впрыском состоит из аналогичных элементов, но в такой конструкции предусмотрены отдельные форсунки для каждого цилиндра, которые могут открываться одновременно, попарно или по одной. Смешение воздуха и бензина происходит также во впускном коллекторе, но, в отличие от моновпрыска, подача топлива осуществляется только во впускные тракты соответствующих цилиндров.

Схема работы системы с распределенным впрыском

Управление осуществляется электроникой (KE-Jetronic, L-Jetronic). Это универсальные системы впрыска топлива Bosch, получившие широкое распространение.

Принцип действия распределенного впрыска:

• В двигатель подается воздух.
• При помощи ряда датчиков определяется объем воздуха, его температура, скорость вращения коленчатого вала, а также параметры положения дроссельной заслонки.
• На основе полученных данных электронный блок управления определяет объем топлива, оптимальный для поступившего количества воздуха.
• Подается сигнал, и соответствующие форсунки открываются на требуемый промежуток времени.

Непосредственный впрыск топлива (GDI)

Система предусматривает подачу бензина отдельными форсунками напрямую в камеры сгорания каждого цилиндра под высоким давлением, куда одновременно подается воздух. Эта система впрыска обеспечивает наиболее точную концентрацию топливовоздушной смеси, независимо от режима работы мотора. При этом смесь сгорает практически полностью, благодаря чему уменьшается объем вредных выбросов в атмосферу.