Инжектор: его преимущества, виды, конструктивные особенности

Немного истории

Такая система питания активно устанавливалась на автомобили с середины 80-х годов, когда стали вводить экологические нормы выбросов. Сама идея системы впрыска топлива появилась намного раньше, еще в 30-х годах. Но тогда главная задача была не в экологичности выхлопа, а в повышении мощности.

Первые системы впрыска применялись в боевых самолетах. В то время это была полностью механическая конструкция, которая неплохо выполняла свои функции. С появлением реактивных двигателей форсунки практически перестали использоваться в военных самолетах. На автомобилях механический инжектор особого распространения не получил, так как не мог в полной мере выполнять возложенные функции. Дело в том, что режимы работы двигателя автомобиля меняются гораздо чаще, чем у самолета, и механическая система не успевает вовремя адаптироваться к работе двигателя. В этом плане победил карбюратор.

Но активное развитие электроники дало «вторую жизнь» системе впрыска. И важную роль в этом сыграла борьба за снижение выбросов вредных веществ. В поисках замены карбюратору, который уже не соответствовал экологическим нормам, конструкторы вернулись к системе впрыска топлива, но кардинально пересмотрели ее работу и конструкцию.

Single Point fuel Injection

Одноточечный впрыск, более известный как моновпрыск, представляет собой переходную технологию, которая позволила многим автопроизводителям перейти с карбюраторной топливной системы на систему впрыска с низкими затратами.

Иными словами, над впускным коллектором вместо карбюратора стал устанавливаться блок центрального впрыска топлива. Система имела ряд преимуществ, так как ЭБУ позволял более точно дозировать бензин.

Принцип работы инжектора основан на следующих элементах:

1. – топливный бак с расположенным в нем топливным насосом;
2. – фильтрующий элемент очистки топлива;
3. – центральный блок впрыска. 3а — датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ); 3б — регулятор, отвечающий за давление топлива; 3с — форсунка форсунки; 3д — датчик температуры воздуха, поступающего во впускной коллектор; 3д — регулятор положения дроссельной заслонки (в простейших вариантах конструкции привод заслонки соединялся с педалью акселератора тросовым приводом);
4. – датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ);
5. – лямбда-зонд (датчик кислорода);
6. — электронный блок управления двигателем.

Принцип работы

На схеме не показан один элемент, без которого работа механизма была бы невозможна — датчик положения коленчатого вала. Именно ДПКВ позволяет ЭБУ рассчитывать количество воздуха, поступающего в двигатель. Помните, что количество подаваемого топлива полностью зависит от массы воздуха, поступающего в цилиндры, иначе невозможно регулировать состав топливовоздушной смеси (ТПВС) для нормальной работы бензинового двигателя. На этапе создания двигателя конструкторы рассчитывают, сколько воздуха проходит при определенной нагрузке, то есть степени открытия дроссельной заслонки, и при определенных оборотах двигателя.

Данные заносятся в топливную карту двигателя, которая будет зарегистрирована в ЭБУ. Затем при работающем двигателе блок управления фиксирует обороты с помощью ДПКВ, нагрузка определяется потенциометром дроссельной заслонки, что позволяет взять из топливной карты значение, соответствующее требуемому количеству топлива. Но идеально работать система может только в лабораторных условиях, так как атмосферное давление на практике зависит не только от положения над уровнем моря, но и от температуры, воздушный фильтр со временем забивается, через себя проходит меньше воздуха, а сам дроссельный узел становится забит.

Для коррекции используется датчик температуры воздуха, но его роль невелика. Лямбда-зонд, измеряющий количество кислорода в выхлопных газах, действительно влияет на состав смеси. Если кислорода слишком много, ЭБУ понимает, что смесь нужно обогатить, и наоборот.

Характеристика

Основным преимуществом одноточечного впрыска является низкая стоимость реализации. Ошибка:

• неравномерное наполнение цилиндров, из-за расположения форсунки;
• мокрый коллектор. Когда форсунка открыта, бензин проходит долгий путь в камеру сгорания. При холодном коллекторе топливо не испаряется, а оседает на стенках, вследствие чего смесь необходимо сильно обогащать;
• хотя лямбда-зонд позволяет регулировать ТПВС, метод измерения массы воздуха в целом малоэффективен.

Что такое инжектор и чем он хорош

Инжектор дословно переводится как «впрыск», поэтому другое его название – система впрыска, использующая специальную форсунку. Если топливо в карбюраторе смешалось с воздухом из-за разрежения, созданного в цилиндрах двигателя, бензин нагнетается в инжекторный двигатель. Это самое основное различие между карбюратором и инжектором.

Преимущества инжекторного двигателя по сравнению с карбюраторными:

1. Потребительская экономика;
2. Лучший эффект;
3. Меньше вредных веществ в выхлопных газах;
4. Легкий запуск двигателя в любых условиях.

И все это было достигнуто за счет того, что бензин подается порционно, в соответствии с режимом работы двигателя. Благодаря этой функции топливовоздушная смесь поступает в цилиндры двигателя в оптимальных пропорциях. В результате практически на всех режимах работы силовой установки происходит максимально возможное сгорание топлива при меньшем содержании вредных веществ и повышенной мощности в цилиндрах.

Видео: Принцип работы системы питания инжекторного двигателя

Виды инжекторов

Первые форсунки, которые массово применялись на бензиновых двигателях, были еще механическими, но уже начали иметь некоторые электронные элементы, которые способствовали улучшению работы двигателя.

Современная система впрыска включает в себя большое количество электронных элементов, а всей работой системы управляет контроллер, также известный как электронный блок управления.

Всего существует три типа инжекторных систем впрыска, отличающихся типом подачи топлива:

1. Центральный;
2. Распределенный;
3. Немедленный.

1. Центральная

Центральная система впрыска устарела. Суть его в том, что топливо впрыскивается в одно место – на входе впускного коллектора, где смешивается с воздухом и распределяется по цилиндрам. В этом случае работа очень похожа на карбюраторную, с той лишь разницей, что топливо подается под давлением. Это обеспечивает распыление и лучшее смешивание с воздухом. Но на равномерность наполнения цилиндров может повлиять ряд факторов.

Центральная система отличалась простотой конструкции и быстрым реагированием на изменение параметров работы силовой установки. Но он не мог в полной мере выполнять свои функции.Из-за разницы в наполнении цилиндров не удавалось добиться нужного сгорания топлива в цилиндрах.

2. Распределенная

Многоточечный впрыск топлива

Распределенная система на данный момент является наиболее оптимальной и применяется на многих автомобилях. В этом типе инжекторного двигателя топливо подается отдельно для каждого цилиндра, хотя оно также впрыскивается во впускной коллектор. Для обеспечения раздельной подачи элементы, подающие топливо, установлены возле головки блока, а бензин подается в район клапана.

Благодаря такой конструкции можно подобрать пропорции топливовоздушной смеси для обеспечения желаемого сгорания. Автомобили с такой системой более экономичны, но при этом мощность на выходе больше, и они меньше загрязняют окружающую среду.

К недостаткам распределенной системы можно отнести более сложную конструкцию и чувствительность к качеству топлива.

Читайте также: Система смазки двигателя

3. Непосредственная

Система прямого впрыска топлива

Система непосредственного впрыска в настоящее время является самой передовой. Отличается тем, что топливо впрыскивается прямо в цилиндры, где оно уже смешивается с воздухом. Эта система в принципе очень похожа на дизель. Он позволяет еще больше снизить расход топлива и обеспечивает большую мощность, но он сложен по конструкции и очень требователен к качеству топлива.

Исполнительные механизмы инжекторных систем

Как следует из названия, эти устройства делают то, что говорит им контроллер. Все сигналы от датчиков анализируются, сравниваются с топливной картой (огромная схема работы при определенных условиях), после чего подается команда на исполнительный механизм. Следующие исполнительные механизмы являются частью системы впрыска:

1. Электрический топливный насос установлен в баке. Он подает бензин в рампу под давлением ок. 3,5 МПа. Именно такое давление в топливной системе должно быть, при котором впрыск смеси будет максимально качественным. С увеличением оборотов коленчатого вала увеличивается расход бензина, нужно больше его закачивать в рейку, чтобы держать давление на уровне. Внизу насосов установлен фильтр, который необходимо менять не реже одного раза в 30 000 км.
2. Электромагнитные форсунки установлены в рампе и предназначены для подачи топливовоздушной смеси в камеры сгорания. Чем дольше открыт клапан форсунки, тем больше смеси поступает в камеру сгорания – это принцип дозирования.
3. Газовый механизм управляется педалью из салона. Но в последнее время все большую популярность приобретает электронная педаль газа. Это означает, что вместо троса на педали используется потенциометр, а на дроссельной заслонке — небольшой электродвигатель.
4. Регулятор холостого хода предназначен для контроля количества воздуха, поступающего в топливную рампу, когда дроссельная заслонка полностью закрыта. На карбюраторных двигателях аналогичную функцию выполняет «подсос». Несмотря на то, что топливная система другая, суть работы остается прежней – подача смеси и ее сгорание.
5. Модуль зажигания представляет собой коробку, содержащую 4 высоковольтные катушки. Хорошая конструкция, но крайне ненадежная — провода высокого напряжения имеют свойство портиться. Гораздо эффективнее будет использовать для каждой свечи отдельную катушку, выполненную в виде наконечника.

Основные преимущества инжекторной системы

Современные специалисты отмечают сразу несколько преимуществ таких типов систем подачи топлива. Фактически:

1. Достигнуто значительное снижение расхода топлива. Это стало возможным благодаря точному контролю подачи топлива.
2. Такая система способствует увеличению мощности. Для сравнения, карбюраторные двигатели внутреннего сгорания имеют среднюю выходную мощность на 10% меньше, чем аналогичные двигатели с впрыском.
3. Автоматизированная система впрыска. Стоит помнить, что в карбюраторных автомобилях регулировочную функцию выполняют всасывающий и регулировочный винты. В этом случае водителю не придется терять время, а система все сделает за него.

Виды электронных форсунок

Это классификация электронных форсунок, основанная на способе впрыска топлива. Есть три варианта:

• 
  Электромагнитный. Часто характерно для бензиновых двигателей внутреннего сгорания (а также с непосредственным впрыском). Конструкцию нельзя назвать очень сложной, и основные узлы ее – клапан с иглой (электромагнитный), форсунка. Работой этой форсунки управляет ЭБУ, который подает напряжение на обмотку клапана в наиболее подходящий для этого момент.
• 
  Электрогидравлический. В основном используется на дизельных двигателях. Имеется электромагнитный клапан, дополненный камерой управления, а также сливной и впускной заслонками. Принцип работы этого типа форсунок основан на участии давления самой топливной смеси в любой момент работы. ЭБУ следит за работой электрогидравлического инжектора, именно он посылает рабочие сигналы на электромагнитный клапан.
• 
  Пьезоэлектрический. Считается самым удачным устройством среди всех представленных, но может работать только на дизельных агрегатах с системой впрыска Common Rail. Основным преимуществом этого типа является скорость реакции, которая гарантирует несколько вводов топлива в полном цикле. Работа пьезоэлемента основана на гидравлическом принципе работы (как и в предыдущем варианте), предусматривающем приведение в действие толкающего поршня за счет увеличения длины пьезоэлемента под действием электрического сигнала от ЭБУ. Количество подаваемого за один раз топлива определяется продолжительностью такой выдержки и давлением топливной смеси в топливной рампе.

Типы систем впрыска топлива

В зависимости от количества форсунок и места подачи топлива системы впрыска делятся на три типа: одноточечный или моновпрыск (одна форсунка во впускном коллекторе на все цилиндры), многоточечный или распределенный (каждый цилиндр имеет свой собственной форсункой, подающей топливо в коллектор) и прямой (топливо подается форсунками прямо в цилиндры, как в дизелях).

Легкая инъекция

Одноточечный впрыск проще, он менее напичкан управляющей электроникой, но и менее эффективен. Управляющая электроника позволяет снимать информацию с датчиков и сразу менять параметры впрыска. Немаловажно и то, что карбюраторные двигатели легко адаптируются под моновпрыск почти без конструктивных изменений и технологических изменений в производстве. Одноточечный впрыск имеет преимущество перед карбюраторным с точки зрения экономии топлива, экологичности и относительной стабильности и надежности параметров. А вот в приемистости двигателя одноточечный впрыск проигрывает. Еще один минус: при использовании одноточечного впрыска, а также при использовании карбюратора до 30% бензина оседает на стенках коллектора.

Системы одноточечного впрыска были, конечно, шагом вперед по сравнению с карбюраторными системами питания, но уже не отвечали современным требованиям.

Многоточечный впрыск

Более совершенными являются системы многоточечного впрыска, где топливо подается в каждый цилиндр отдельно. Распределенный впрыск мощнее, экономичнее и сложнее. Применение такого впрыска увеличивает мощность двигателя примерно на 7-10 процентов. Основные преимущества распределенного впрыска:

• возможность автоматической регулировки на разных скоростях и, соответственно, улучшения наполнения цилиндров, в результате при одной и той же максимальной мощности автомобиль разгоняется гораздо быстрее;
• впрыск бензина происходит близко к впускному клапану, что значительно снижает потери отложений во впускном коллекторе и позволяет более точно регулировать подачу топлива.

Прямой впрыск

Непосредственный впрыск, как еще одно и эффективное средство оптимизации сгорания смеси и повышения КПД бензинового двигателя, реализует простой

принципы. А именно: более тщательно распыляет топливо, лучше смешивает его с воздухом и грамотнее выбрасывает готовую смесь на разных режимах работы двигателя. В результате двигатели с непосредственным впрыском потребляют меньше топлива, чем обычные «инжекторные» двигатели (особенно при тихой езде на низких скоростях); при одинаковом рабочем объеме обеспечивают более интенсивный разгон автомобиля; у них более чистый выхлоп; они гарантируют более высокую производительность в литрах благодаря более высокой степени сжатия и эффекту охлаждения воздуха при испарении топлива в цилиндрах. В то же время им необходим качественный бензин с низким содержанием серы и механических примесей для обеспечения нормальной работы топливной аппаратуры.

И только основное отклонение между ГОСТами, действующими в настоящее время в России и Украине, и европейскими стандартами – это повышенное содержание серы, ароматических углеводородов и бензола. Например, российско-украинский стандарт допускает наличие 500 мг серы в 1 кг топлива, а Евро-3 – 150 мг, Евро-4 – только 50 мг и Евро-5 – только 10 мг. Сера и вода могут активировать коррозионные процессы на поверхности деталей, а мусор является источником износа отверстий калиброванных форсунок и поршневых пар насосов. В результате износа снижается рабочее давление насоса и ухудшается качество распыления бензина. Все это отражается на характеристиках двигателей и равномерности их работы.

Mitsubishi первой применила двигатель с непосредственным впрыском в серийном автомобиле. Поэтому рассмотрим устройство и принципы работы непосредственного впрыска на примере двигателя GDI (Gasoline Direct Injection). Двигатель GDI может работать в режиме сверхобедненного горения топливовоздушной смеси: весовое соотношение воздуха к топливу достигает 30-40:1.

Максимально возможное соотношение для традиционных инжекторных двигателей с распределенным впрыском составляет 20-24:1 (стоит помнить, что оптимальный, так называемый стехиометрический, состав равен 14,7:1) — если избыточного воздуха больше, обедненная смесь просто будет не зажигать. В двигателе GDI распыленное топливо в цилиндре имеет форму облака, сконцентрированного вокруг свечи зажигания.

Поэтому, хотя смесь, как правило, слишком бедная, она близка к стехиометрическому составу на свече зажигания и легко воспламеняется. В то же время бедная смесь в остальном объеме имеет гораздо меньшую склонность к детонации, чем стехиометрическая. Последнее обстоятельство позволяет увеличить степень сжатия, а значит, повысить как мощность, так и крутящий момент. За счет того, что при впрыскивании и испарении топлива в цилиндр воздушный заряд охлаждается — несколько улучшается наполнение цилиндров, и снова снижается вероятность детонации.

Основные конструктивные отличия GDI от обычного впрыска:

Конструктивные особенности двигателя GDI
Сравнение GDI и MPI

Топливный насос высокого давления (ТНВД). Механический насос (аналог ТНВД дизеля) развивает давление 50 бар (в инжекторном двигателе электронасос в баке создает в магистрали давление около 3-3,5 бар).

• Форсунки высокого давления с вихревыми распылителями создают форму топливной струи в соответствии с режимом работы двигателя. В мощностном режиме впрыск происходит в режиме впуска и формируется коническая воздушно-топливная струя. В режиме ультрабедной смеси впрыск происходит в конце такта сжатия и образуется компактная воздушно-топливная смесь
  факел, который вогнутая головка поршня направляет непосредственно на свечу зажигания.
• Поршень. На дне специальной формы делается углубление, с помощью которого топливно-воздушная смесь направляется в область свечи зажигания.
• Входные каналы. На двигателе GDI используются вертикальные впускные каналы, обеспечивающие формирование так называемого внутрицилиндрового. «обратный вихрь», который направляет топливовоздушную смесь на свечу и улучшает наполнение цилиндров воздухом (в обычном двигателе вихрь в цилиндре закручивается в обратную сторону).

Что лучше, инжекторный или карбюраторный двигатель?

Этот вопрос достаточно спорный, каждая точка зрения имеет множество противников и сторонников, как среди рядовых водителей, так и среди специалистов, полностью понимающих принцип работы инжекторного двигателя. Так карбюраторный двигатель отличается простотой и прозрачностью в своей работе. То есть, если механик регулировал обороты холостого хода, они такими и оставались.

Когда речь идет о инжекторном двигателе, все упирается в своевременное обслуживание, а также качество используемых деталей.

Сможет ли новый Solaris удержать продажи?

Устройство

В современных инжекторных двигателях топливо подается не самотеком, а небольшой системой, называемой форсункой.

Работа основана на считывании различных датчиков, которые размещены в двигателе. Благодаря этому топливовоздушная смесь дозируется малыми порциями и подается именно в тот момент, когда это необходимо.

Что касается самого управления, то здесь все держится на простом блоке управления, так называемом компьютере. Именно он выдает небольшие команды каждой форсунке.

Система впрыска состоит из следующих компонентов:

1. Топливная горелка;
2. Железнодорожное топливо;
3. Насос;
4. Сам блок управления;
5. И небольшая сенсорная система.

Подробнее о каждом компоненте:

• Топливная форсунка является основным компонентом, который называется форсункой. Он позволяет вовремя добавлять топливо и распылять его непосредственно в каждый цилиндр. Форсунка основана на простом корпусе и электромагнитном клапане, который выполняет процесс открытия и закрытия форсунки. Что касается самого распыления, то оно происходит через специальное отверстие, управляемое клапаном.
• Топливную рампу можно найти в любом современном инжекторном двигателе. Основное назначение – подача топлива ко всем форсункам. Проще говоря, он соединяет все насадки в единое целое.
• Что касается топливного насоса, то он просто подает топливовоздушную смесь под давлением, сравнимым с давлением в несколько атмосфер. Без него топливо подавалось бы просто самотеком, как в карбюраторном двигателе.
• Сердцем системы является блок управления, который дает команды всем форсункам. По сути, это небольшой микроконтроллер, подключенный к большому количеству датчиков, форсунок, ТНВД, системы зажигания, контроля холостого хода и других систем. Основная задача — собрать всю информацию о состоянии двигателя и распределении топлива.
• Датчики отвечают за измерение основных параметров силовой установки в режиме реального времени. В основном это расход воздуха, расположение коленчатого вала, образование детонаций в цилиндрах, температура, скорость автомобиля и прочее. Вы также можете найти датчики, которые определяют, включен ли кондиционер, ровная ли дорога и как расположен распределительный вал.

Механические компоненты инжекторной системы

В системах впрыска есть два типа компонентов – механические и электронные.

К механическим элементам относятся:

• топливный бак;
• электрический топливный насос;
• топливный фильтр;
• насадки;
• дроссельный узел;
• топливопроводы, работающие под высоким давлением;
• железнодорожное топливо;
• воздушный фильтр.

Вот основные компоненты. В зависимости от типа силового агрегата и системы питания инжекторного двигателя могут устанавливаться дополнительные элементы с определенными функциями. Однако перечисленные компоненты являются обязательными для всех двигателей, в том числе и инжекторных.

Бензин хранится в баке, и именно оттуда он подается в систему. Находящийся в нем электрический топливный насос всасывает топливо, а также обеспечивает его подачу в систему под давлением.

Бензин необходимо очищать от ненужных примесей – эту задачу выполняет топливный фильтр. Как уже было сказано, бензин находится под высоким давлением, поэтому движение происходит по соответствующей топливной магистрали.

Чтобы давление топлива не превышало допустимых значений, в системе работает специальный регулятор. Пройдя через фильтр, бензин по топливопроводам поступает в топливную рампу, имеющую сообщение со всеми форсунками. Они установлены во впускном коллекторе, рядом с узлами клапанов цилиндров.

Современные электромагнитные форсунки работают посредством соленоида. ЭБУ обеспечивает электрический импульс, благодаря которому в обмотке возникает магнитное поле. Он воздействует на сердечник, который, справившись с усилием пружины, перемещается и открывает канал подачи. Топливо под давлением через канал и распылитель поступает в коллектор.

При этом воздух всасывается через воздушный фильтр. Он движется по коллектору, где находится дроссельный узел с заслонкой. Именно на этот демпфер воздействует водитель, когда нажимает на педаль газа. При этом он может только регулировать подачу воздуха, а на количество впрыскиваемого топлива никак не влияет.

Виды систем впрыска бензиновых двигателей

Существует несколько основных типов систем впрыска топлива, которые различаются по способу образования топливно-воздушной смеси.

Моновпрыск, или центральный впрыск

Схема работы системы моновпрыска

Схема центрального впрыска предусматривает наличие форсунки, которая находится во впускном коллекторе. Такие системы впрыска можно найти только на старых легковых автомобилях. Он состоит из следующих элементов:

• Регулятор давления – обеспечивает постоянное рабочее давление 0,1 МПа и предотвращает воздушные пробки в топливной системе.
• Инжектор — осуществляет импульсную подачу бензина во впускной коллектор двигателя.
• Газовый клапан – регулирует объем подаваемого воздуха. Может иметь механический или электрический привод.
• Блок управления — состоит из микропроцессора и блока памяти, содержащего справочные данные о характеристиках 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 работает.
• Датчики считывают и передают информацию о состоянии системы на блок управления.
• Полученные данные сравниваются с эталонной характеристикой, и на основании этой информации блок управления рассчитывает момент и продолжительность открытия форсунки.
• На электромагнитную катушку поступает сигнал на открытие форсунки, что приводит к подаче топлива во впускной коллектор, где оно смешивается с воздухом.
• В цилиндры подается смесь топлива и воздуха.

Распределенный впрыск (MPI)

Система многоточечного впрыска состоит из аналогичных элементов, но в этой конструкции имеются отдельные форсунки для каждого цилиндра, которые могут открываться одновременно, попарно или по одной. Смешение воздуха и бензина также происходит во впускном коллекторе, но в отличие от моновпрыска топливо подается только во впускные каналы соответствующих цилиндров.

Устройство для работы системы с распределенным впрыском

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

Принцип работы распределенного впрыска:

• Воздух подается в двигатель.
• С помощью ряда датчиков определяется объем воздуха, его температура, частота вращения коленчатого вала, а также параметры положения дроссельной заслонки.
• На основании полученных данных электронный блок управления определяет количество топлива, оптимальное для поступающего объема воздуха.
• Подается сигнал, и соответствующие форсунки открываются на нужный период времени.

Принцип действия системы непосредственного впрыска

Система непосредственного впрыска в результате работы обеспечивает несколько видов смесеобразования:

• многослойный ;
• стехиометрически однородный ;
• однородный.

Разнообразие смесеобразования определяет высокую эффективность использования топлива (экономия, качество смесеобразования, полное его сгорание, увеличение мощности, снижение вредных выбросов) на всех режимах работы двигателя.

Послойная смесь используется при работе двигателя на малых и средних оборотах и ​​нагрузках. Стехиометрическое (другое название горючий) гомогенное (другое название гомогенный) смесеобразование применяется при высоких оборотах двигателя и больших нагрузках. На бедной однородной смеси двигатель работает в промежуточном режиме.

При послойном смесеобразовании дроссельная заслонка почти полностью открыта, впускные заслонки закрыты. Воздух поступает в камеры сгорания с большой скоростью, с образованием воздушного вихря. Топливо впрыскивается в область свечи зажигания в конце такта сжатия. Незадолго до воспламенения в районе свечи зажигания образуется топливно-воздушная смесь с коэффициентом избытка воздуха 1,5 к 3. При воспламенении смеси вокруг нее остается много чистого воздуха, выполняющего роль теплоизолятора.

Рабочий процесс поддерживается движением воздуха в цилиндрах. В зависимости от режимов нагрузки и скорости регулируют интенсивность движения воздуха, обеспечивая при этом создание однородной или слоистой смеси.

Гомогенное стехиометрическое смесеобразование происходит при открытых заслонках впуска, при этом педаль акселератора открыта в соответствии с положением педали акселератора. Впрыск топлива происходит во время такта впуска, что способствует образованию однородной смеси. Коэффициент превышения равен 1. Смесь эффективно воспламеняется и сгорает во всем объеме камеры сгорания.

При максимальном дросселировании и закрытых заслонках впуска образуется обедненная однородная смесь. Это создает интенсивное движение воздуха в цилиндрах. Впрыск топлива происходит во время такта впуска. Коэффициент избытка воздуха поддерживается системой управления двигателем на уровне 1,5. При необходимости в состав смеси добавляют отработавшие газы выхлопной системы, содержание которых может доходить до 25%.

Система датчиков инжекторных двигателей

Без этих компонентов работа системы впрыска топлива невозможна. Именно датчики обеспечивают блок управления всей информацией, необходимой для работы исполнительных механизмов в штатном режиме. Чаще всего именно датчики вызывают сбои в системе питания инжекторного двигателя, так как они могут неправильно проводить измерения.

1. Датчик расхода воздуха устанавливается после воздушного фильтра, так как в конструкции присутствует дорогая платиновая проволока, которая при попадании мелких посторонних частиц может засориться, что приведет к неверным показаниям. Датчик считает, сколько воздуха проходит через него. Понятно, что взвесить воздух не получится, а объем измерить проблематично. Суть работы в том, что внутри пластиковой трубки находится платиновая проволока. Нагревается до рабочей температуры (более 600º, это значение заложено в ЭБУ). Поток воздуха охлаждает проволоку, блок управления регистрирует температуру и рассчитывает по ней объем воздуха.
2. Датчик абсолютного давления необходим для более точного считывания количества воздуха, потребляемого двигателем. Он состоит из 2-х камер, одна из которых герметична и имеет вакуум внутри. Вторая камера соединена с впускным коллектором. В последнем на входе вакуум. Между камерами установлена ​​диафрагма с пьезоэлементом, создающим небольшое напряжение при изменении давления. Это значение напряжения вводится в блок управления.
3. Датчик положения коленчатого вала расположен рядом со шкивом генератора. Если внимательно присмотреться, то можно увидеть, что шкив имеет зубья, и расположены они на одинаковом расстоянии друг от друга. Общее количество зубьев 60, оси соседей расположены на расстоянии 6º. Но если присмотреться еще ближе, то видно, что 2-х не хватает. Этот зазор необходим для того, чтобы датчик максимально точно фиксировал положение коленчатого вала. Датчик генерирует напряжение, которое тем больше, чем выше скорость.
4. Датчик фаз (распредвала) работает на эффекте Холла. В конструкции имеется диск с вырезанным сегментом и катушка. При вращении диска генерируется напряжение. Но в момент, когда канавка находится над чувствительным элементом, напряжение падает до 0. В этот момент первый цилиндр находится в ВМТ такта сжатия. Благодаря датчику фаз точно подается искра на свечу и вовремя открывается форсунка.
5. Датчик детонации расположен на блоке двигателя между 2 и 3 цилиндрами (четко посередине). Работает на пьезоэлектрическом эффекте — при наличии вибраций генерируется напряжение. Чем сильнее вибрация, тем выше уровень сигнала. Блок управления использует датчик для изменения угла опережения зажигания.
6. Датчик газа представляет собой переменный резистор, на который подается напряжение 5 В. В зависимости от положения газа напряжение падает. Иногда случаются поломки — в исходном положении показания датчика скачут. Резистивный слой стирается, ремонт невозможен, эффективнее установить новый.
7. Датчик температуры охлаждающей жидкости, от него зависит качество воспламенения топливовоздушной смеси. С его помощью не только корректируется угол опережения зажигания, но и включается электровентилятор.
8. Лямбда-зонд находится в выхлопной системе. В современных системах, отвечающих последним экологическим стандартам, можно встретить 2 кислородных датчика. Лямбда-зонд контролирует количество кислорода в выхлопных газах. Он имеет внешнюю часть и внутреннюю часть. Благодаря отложению драгоценного металла можно оценить количество кислорода в выхлопных газах. Внешняя часть датчика «дышит» чистым воздухом. Показания передаются в блок управления и сравниваются. Эффективные измерения возможны только при достижении высоких температур (выше 400º), поэтому часто устанавливают подогреватель, чтобы не было перебоев даже при запуске двигателя.

Конструкция и принцип работы инжектора

Поскольку система распределенного впрыска является наиболее распространенной, на примере рассмотрим конструкцию и принцип работы форсунки.

Условно эту систему можно разделить на две части – механическую и электронную. Первую дополнительно можно назвать исполнительной, так как благодаря ей в цилиндры подаются компоненты топливовоздушной смеси. Электронная часть обеспечивает контроль и управление системой.

Механическая составляющая инжектора

Система питания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

В механическую часть инжектора входят:

• топливный бак;
• электрический топливный насос;
• фильтр очистки бензина;
• топливопроводы высокого давления;
• железнодорожное топливо;
• насадки;
• дроссельный узел;
• воздушный фильтр.

Конечно, это не полный список компонентов. Система может содержать дополнительные элементы, выполняющие определенные функции, все зависит от конструкции силового агрегата и системы питания. Но эти элементы являются основополагающими для любого двигателя с форсункой с распределенным впрыском.

Принцип работы инжектора

Что касается назначения каждого из них, то здесь все просто. Бак представляет собой емкость для бензина, где он хранится и подается в систему. Электрический топливный насос расположен в баке, то есть топливо берется непосредственно из него, и этот элемент подает топливо под давлением.

Кроме того, в системе установлен топливный фильтр, очищающий бензин от посторонних примесей. Поскольку бензин находится под давлением, он движется по топливной магистрали высокого давления.

Для предотвращения избыточного давления в систему включен регулятор давления. От фильтра через него по топливным магистралям бензин поступает в топливную рампу, которая соединена со всеми форсунками. Сами форсунки установлены во впускном коллекторе, недалеко от узлов клапанов цилиндров.

Раньше форсунки были полностью механическими, и приводились они в действие давлением топлива. При достижении определенного значения давления топливо, преодолевая усилие пружины форсунки, открывало клапан подачи и впрыскивалось через распылитель.

Блок электромагнитных форсунок

Современная насадка электромагнитная. Он основан на обычном соленоиде, то есть на проволочной обмотке и якоре. При подаче электрического импульса, идущего от ЭБУ, в обмотке образуется магнитное поле, которое воздействует на сердечник, заставляя его двигаться, преодолевая усилие пружины и открывая канал питания. А так как к форсунке бензин подается под давлением, то бензин поступает в коллектор через открытый канал и шприц.

С другой стороны, воздух всасывается в систему через воздушный фильтр. В патрубке, по которому движется воздух, установлен дроссельный узел с заслонкой. Именно на этот демпфер воздействует водитель, нажимая на педаль газа. При этом он просто регулирует количество подаваемого в цилиндры воздуха, а на дозировку топлива водитель никак не влияет.

Достоинства и недостатки инжектора

К преимуществам инъектора относятся:

• Более эффективное формирование топливовоздушной смеси;
• Мощность силового агрегата по сравнению с карбюраторным двигателем при тех же параметрах выше до 10 процентов;
• Электроника экономнее расходует топливо и эффективнее распределяет момент впрыска;
• Выбросы инжектора на 75 процентов более экологичны, чем выбросы карбюратора;
• Большая стабильность – электронику не нужно настраивать так часто, как механические устройства;
• Зимой инжекторный двигатель быстрее выходит на рабочий режим – он не нуждается в длительном прогреве.

Помимо достоинств, эта система имеет существенные недостатки, не позволяющие автолюбителям со скромным достатком отдать предпочтение карбюратору:

• Стоимость самой системы, ее обслуживания или ремонта значительно дороже аналогичных по параметрам карбюратора;
• Для диагностики нужен специалист со специальным оборудованием;
• Электроника или датчики инжекторных двигателей редко выходят из строя, но когда такое случается, приходится тратить приличные суммы, чтобы вернуть машине прежнюю динамику;
• Двигатель, оснащенный инжектором, избирательно подходит к качеству топлива. Если карбюратор будет работать достаточно тихо на 92 бензине, то инжектор нужен не менее 95.

Топливная система впрыска показала себя достаточно стабильной и надежной. Но если есть желание модернизировать карбюраторный двигатель своего автомобиля, следует взвесить все за и против.