Данная система подачи топлива, устанавливаемая на современных бензиновых двигателях. Эта система подачи топлива постепенно вытесняет систему питания . Двигатели, имеющие такую систему, называют инжекторными двигателями .

В конце 60х-начале 70х годов ХХ века остро встала проблема загрязнения окружающей среды промышленными отходами, среди которых значительную часть составляли автомобилей. До этого времени состав продуктов сгорания никого не интересовал. В целях максимального использования воздуха в процессе сгорания и достижения максимально возможной мощности двигателя состав смеси регулировался с таким расчетом, чтобы в ней был избыток бензина. В результате в продуктах сгорания совершенно отсутствовал кислород, однако оставалось несгоревшее топливо, а вредные для здоровья вещества образуются главным образом при неполном сгорании. В стремлении повышать мощность конструкторы устанавливали на карбюраторы ускорительные насосы, впрыскивающие топливо во впускной коллектор при каждом резком нажатии на педаль акселератора, т.е. когда требуется резкий разгон автомобиля. В цилиндры при этом попадает чрезмерное количество топлива, не соответствующее количеству воздуха.

В условиях городского движения ускорительный насос срабатывает практически на всех перекрестках со светофорами, где автомобили должны то останавливаться, то быстро трогаться с места. Неполное сгорание имеет место также при работе двигателя на холостых оборотах, а особенно при торможении двигателем. При закрытом дросселе воздух проходит через каналы холостого хода карбюратора с большой скоростью, всасывая слишком много топлива. Из-за значительного разрежения во впускном трубопроводе в цилиндры засасывается мало воздуха, давление в камере сгорания остается к концу такта сжатия сравнительно низким, процесс сгорания чрезмерно богатой смеси проходит медленно, и в остается много несгоревшего топлива. Описанные режимы работы двигателя резко повышают содержание токсических соединения в продуктах сгорания.

Стало очевидно, что для понижения вредных для жизнедеятельности человека выбросов в атмосферу надо кардинально менять подход к конструированию топливной аппаратуры.

Для снижения вредных выбросов в систему выпуска было предложено устанавливать каталитический нейтрализатор отработавших газов. Но катализатор эффективно работает только при сжигании в двигателе так называемой нормальной топливо-воздушной смеси (весовое соотношение воздух/бензин 14,7:1). Любое отклонение состава смеси от указанного приводило к падению эффективности его работы и ускоренному выходу из строя. Для стабильного поддержания такого соотношения рабочей смеси карбюраторные системы уже не подходили. Альтернативой могли стать только системы впрыска.

Первые системы были чисто механическими с незначительным использованием электронных компонентов. Но практика использования этих систем показала, что параметры смеси, на стабильность которых рассчитывали разработчики, изменяются по мере эксплуатации автомобиля. Этот результат вполне закономерен, учитывая износ и загрязнение элементов системы и самого двигателя внутреннего сгорания в процессе его службы. Встал вопрос о системе, которая смогла бы сама себя корректировать в процессе работы, гибко сдвигая условия приготовления рабочей смеси в зависимости от внешних условий. Выход был найден следующий. В систему впрыска ввели обратную связь - в выпускную систему, непосредственно перед катализатором, поставили датчик содержания кислорода в выхлопных газах, так называемый лямбда-зонд. Данная система разрабатывалась уже с учетом наличия такого основополагающего для всех последующих систем элемента, как электронный блок управления (ЭБУ). По сигналам датчика кислорода ЭБУ корректирует подачу топлива в двигатель, точно выдерживая нужный состав смеси.

На сегодняшний день инжекторый (или, говоря по-научному, впрысковый) двигатель практически полностью заменил устаревшие . Инжекторный двигатель существенно улучшает эксплуатационные и мощностные показатели автомобиля (динамика разгона, экологические характеристики, расход топлива).

Инжекторные системы подачи топлива имеют перед карбюраторными следующие основные преимущества:

1. Точное дозирование топлива и, следовательно, более экономный его расход;
2. Снижение . Достигается за счет оптимальности топливно-воздушной смеси и применения датчиков параметров выхлопных газов;
3. Увеличение мощности двигателя примерно на 7-10%. Происходит за счет улучшения наполнения цилиндров, оптимальной установки угла опережения зажигания, соответствующего рабочему режиму двигателя;
4. Улучшение динамических свойств автомобиля. Система впрыска незамедлительно реагирует на любые изменения нагрузки, корректируя параметры топливно-воздушной смеси;
5. Легкость пуска независимо от погодных условий.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ (на примере электронной системы распределенного впрыска)

В современных впрысковых двигателях для каждого цилиндра предусмотрена индивидуальная форсунка. Все форсунки соединяются с топливной рампой, где топливо находится под давлением, которое создает электробензонасос. Количество впрыскиваемого топлива зависит от продолжительности открытия форсунки. Момент открытия регулирует электронный блок управления (контроллер) на основании обрабатываемых им данных от различных датчиков.

Датчик массового расхода воздуха служит для расчета циклового наполнения цилиндров. Измеряется массовый расход воздуха, который потом пересчитывается программой в цилиндровое цикловое наполнение. При аварии датчика его показания игнорируются, расчет идет по аварийным таблицам.

Датчик положения дроссельной заслонки служит для расчета фактора нагрузки на двигатель и его изменения в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки, оборотов двигателя и циклового наполнения.

Датчик температуры охлаждающей жидкости служит для определения коррекции топливоподачи и зажигания по температуре и для управления электровентилятором. При аварии датчика его показания игнорируются, температура берется из таблицы в зависимости от времени работы двигателя.

Датчик положения служит для общей синхронизации системы, расчета оборотов двигателя и положения коленвала в определенные моменты времени. ДПКВ - полярный датчик. При неправильном включении двигатель заводится не будет. При аварии датчика работа системы невозможна. Это единственный "жизненно важный" в системе датчик, при котором движение автомобиля невозможно. Аварии всех остальных датчиков позволяют своим ходом добраться до автосервиса.

Датчик кислорода предназначен для определения концентрации кислорода в отработавших газах. Информация, которую выдает датчик, используется электронным блоком управления для корректировки количества подаваемого топлива. Датчик кислорода используется только в системах с каталитическим нейтрализатором под нормы токсичности Евро-2 и Евро-3 (в Евро-3 используется два датчика кислорода- до катализатора и после него).

Датчик детонации служит для контроля за детонацией. При обнаружении последней ЭБУ включает алгоритм гашения детонации, оперативно корректируя угол опережения зажигания.

Здесь перечислены только некоторые основные датчики, необходимые для работы системы. Комплектации датчиков на различных автомобилях зависят от системы впрыска, от норм токсичности и пр.

Про результатам опроса определенных в программе датчиков, программа ЭБУ осуществляет управление исполнительными механизмами, к которым относятся: форсунки, бензонасос, модуль зажигания, регулятор холостого хода, клапан адсорбера системы улавливания паров бензина, вентилятор системы охлаждения и др. (все опять же зависит от конкретной модели)

Из всего перечесленного, возможно, не все знают, что такое адсорбер. Адсорбер является элементом замкнутой цепи рециркуляции паров бензина. Нормами Евро-2 запрещен контакт вентиляции бензобака с атмосферой, пары бензина должны собираться (адсорбироваться) и при продувке посылаться в цилиндры на дожиг. На неработающем двигателе пары бензина попадают в адсорбер из бака и впускного коллектора, где происходит их поглощение. При запуске двигателя адсорбер по команде ЭБУ продувается потоком воздуха, всасываемого двигателем, пары увлекаются этим потоком и дожигаются в камере сгорания.

В зависимости от количества форсунок и места подачи топлива, системы впрыска подразделяются на три типа: одноточечный или моновпрыск (одна форсунка во впускном коллекторе на все цилиндры), многоточечный или распределенный (у каждого цилиндра своя форсунка, которая подает топливо в коллектор) и непосредственный (топливо подается форсунками непосредственно в цилиндры, как у дизелей).

Одноточечный впрыск проще, он менее начинен управляющей электроникой, но и менее эффективен. Управляющая электроника позволяет снимать информацию с датчиков и сразу же менять параметры впрыска. Немаловажно и то, что под моновпрыск легко адаптируются почти без конструктивных переделок или технологических изменений в производстве. У одноточечного впрыска преимущество перед карбюратором состоит в экономии топлива, экологической чистоте и относительной стабильности и надежности параметров. А вот в приёмистости двигателя одноточечный впрыск проигрывает. Еще один недостаток: при использовании одноточечного впрыска, как и при использовании карбюратора до 30% бензина оседает на стенках коллектора.

Системы одноточечного впрыска, безусловно, являлись шагом вперед по сравнению с карбюраторными системами питания, но уже не удовлетворяют современным требованиям.

Более совершенными являются системы многоточечного впрыска , в которых подача топлива к каждому цилиндру осуществляется индивидуально. Распределенный впрыск мощнее, экономичнее и сложнее. Применение такого впрыска увеличивает мощность двигателя примерно на 7-10 процентов. Основные преимущества распределенного впрыска:

1. Возможность автоматической настройки на разных оборотах и соответственно улучшение наполнения цилиндров, в итоге при той же максимальной мощности автомобиль разгоняется гораздо быстрее;
2. Бензин впрыскивается вблизи впускного клапана, что существенно снижает потери на оседание во впускном коллекторе и позволяет осуществлять более точную регулировку подачи топлива.

Непосредственный впрыск как очередное и эффективное средство в деле оптимизации сгорания смеси и повышения КПД бензинового двигателя реализует простые принципы. А именно: более тщательно распыляет топливо, лучше перемешивает с воздухом и грамотней распоряжается готовой смесью на разных режимах работы двигателя. В итоге двигатели с непосредственным впрыском потребляют меньше топлива, чем обычные «впрысковые» (в народе - инжектор) моторы (в особенности при спокойной езде на невысокой скорости); при одинаковом рабочем объеме они обеспечивают более интенсивное ускорение автомобиля; у них чище выхлоп; они гарантируют более высокую литровую мощность за счет большей степени сжатия и эффекта охлаждения воздуха при испарении топлива в цилиндрах. В то же время они нуждаются в качественном бензине с низким содержанием серы и механических примесей, чтобы обеспечить нормальную работу топливной аппаратуры.

А как раз главное несоответствие между ГОСТами, ныне действующими в России, и евростандартами- повышенное содержание серы, ароматических углеводородов и бензола. Например, российско-украинский стандарт допускает наличие 500 мг серы в 1 кг топлива, тогда как "Евро-3"- 150 мг, «Евро-4»- лишь 50 мг, а «Евро-5»- всего 10 мг. Сера и вода способны активизировать коррозионные процессы на поверхности деталей, а мусор является источником абразивного износа калиброванных отверстий форсунок и плунжерных пар насосов. В результате износа снижается рабочее давление насоса и ухудшается качество распыления бензина. Все это отражается на характеристиках двигателей и равномерности их работы.

Первой применила двигатель с непосредственным впрыском на серийном автомобиле компания Mitsubishi. Поэтому рассмотрим устройство и принципы действия непосредственного впрыска на примере двигателя GDI (Gasoline Direct Injection). Двигатель GDI может работать в режиме сгорания сверхобедненной топливовоздушной смеси: соотношение воздуха и топлива по массе до 30-40:1. Максимально возможное для традиционных инжекторных двигателей с распределенным впрыском соотношение равно 20-24:1 (стоит напомнить, что оптимальный, так называемый стехиометрический, состав - 14,7:1) - если избыток воздуха будет больше, переобедненная смесь просто не воспламенится. На двигателе GDI распыленное топливо находится в цилиндре в виде облака, сосредоточенного в районе свечи зажигания. Поэтому, хотя в целом смесь переобедненная, у свечи зажигания она близка к стехиометрическому составу и легко воспламеняется. В то же время, обедненная смесь в остальном объеме имеет намного меньшую склонность к детонации, чем стехиометрическая. Последнее обстоятельство позволяет повысить степень сжатия, а значит увеличить и мощность, и крутящий момент. За счет того, что при впрыскивании и испарении в цилиндр топлива, воздушный заряд охлаждается - несколько улучшается наполнение цилиндров, а также снова снижается вероятность возникновения детонации.

Режимы работы двигателя GDI

Всего предусмотрено три режима работы двигателя:

• Режим сгорания сверхбедной смеси (впрыск топлива на такте сжатия).
• Мощностной режим (впрыск на такте впуска).
• Двухстадийный режим (впрыск на тактах впуска и сжатия) (применяется на евромодификациях).

Режим сгорания сверхбедной смеси (впрыск топлива на такте сжатия). Этот режим используется при малых нагрузках: при спокойной городской езде и при движении за городом с постоянной скоростью (до 120 км/ч). Топливо впрыскивается компактным факелом в конце такта сжатия в направлении поршня, отражается от него, смешивается с воздухом и испаряется, направляясь в зону . Хотя в основном объеме камеры сгорания смесь чрезвычайно обеднена, заряд в районе свечи достаточно обогащен, чтобы воспламениться от искры и поджечь остальную смесь. В результате двигатель устойчиво работает даже при общем соотношении воздуха и топлива в цилиндре 40:1.

Работа двигателя на сильнообедненной смеси поставила новую проблему - нейтрализацию отработавших газов. Дело в том, что при этом режиме основную их долю составляют оксиды азота, и поэтому обычный каталитический нейтрализатор становится малоэффективным. Для решения этой задачи была применена рециркуляция отработавших газов (EGR-Exhaust Gas Recirculation), которая резко снижает количество образующихся оксидов азота и установлен дополнительный NO-катализатор.

Система EGR "разбавляя" топливо-воздушную смесь отработавшими газами, снижает температуру горения в камере сгорания, тем самым "приглушая" активное образование вредных оксидов, в том числе NOx. Однако обеспечить полную и стабильную нейтрализацию NOx только за счет EGR невозможно, так как при увеличении нагрузки на двигатель количество перепускаемых ОГ должно быть уменьшено. Поэтому на двигатель с непосредственным впрыском был внедрен NO-катализатор. Существует две разновидности катализаторов для уменьшения выбросов NOx - селективные (Selective Reduction Type) и накопительного типа (NOx Trap Type). Катализаторы накопительного типа более эффективны, но чрезвычайно чувствительны к высокосернистым топливам, чему менее подвержены селективные. В соответствии с этим, накопительные катализаторы устнавливаются на модели для стран с низким содержанием серы в бензине, и селективные - для остальных.

Мощностной режим (впрыск на такте впуска). Так называемый "режим однородного смесеобразования" используется при интенсивной городской езде, высокоскоростном загородном движении и обгонах. Топливо впрыскивается на такте впуска коническим факелом, перемешиваясь с воздухом и образуя однородную смесь, как в обычном двигателе с распределенным впрыском. Состав смеси - близок к стехиометрическому (14,7:1)

Двухстадийный режим (впрыск на тактах впуска и сжатия). Этот режим позволяет повысить момент двигателя в том случае, когда водитель, двигаясь на малых оборотах, резко нажимает педаль акселератора. Когда двигатель работает на малых оборотах, а в него вдруг подается обогащенная смесь, вероятность детонации возрастает. Поэтому впрыск осуществляется в два этапа. Небольшое количество топлива впрыскивается в цилиндр на такте впуска и охлаждает воздух в цилиндре. При этом цилиндр заполняется сверхбедной смесью (примерно 60:1), в которой детонационные процессы не происходят. Затем, в конце такта сжатия, подается компактная струя топлива, которая доводит соотношение воздуха и топлива в цилиндре до "богатого" 12:1.

Почему этот режим введен только для автомобилей для европейского рынка? Да потому что для Японии присущи невысокие скорости движения и постоянные пробки, а Европа- это протяженные автобаны и высокие скорости (а следовательно, высокие нагрузки на двигатель).

Компания Mitsubishi стала пионером в применении непосредственного впрыска топлива. На сегодняшний день аналогичную технологию используют Mercedes (CGI), BMW (HPI), Volkswagen (FSI, TFSI, TSI) и Toyota (JIS). Главный принцип работы этих систем питания аналогичен- подача бензина не во впускной тракт, а непосредственно в камеру сгорания и формирование послойного либо однородного смесеобразования в различных режимах работы мотора. Но подобные топливные системы имеют и различия, причем иногда довольно существенные. Основные из них - рабочее давление в топливной системе, расположение форсунок и их конструкция.

Инжекторный двигатель (двигатель с инжектором, англ. electronic fuel injection engine) — современный тип , оснащенный инжекторной системой топливного впрыска, которая пришла на смену моторам с . Сегодня новые бензиновые автомобили оснащаются исключительно инжектором, так как данное решение способно обеспечить силовой установке необходимое соответствие строгим нормам касательно экономичности и токсичности отработавших газов.

Карбюратор проигрывает инжектору по общим показателям эффективности, так как инжекторные двигатели стабильнее работают, автомобиль получает улучшенную динамику разгона. Инжекторный агрегат потребляет меньше топлива, содержание вредных веществ в выхлопе снижается, так как топливо сгорает более полноценно. Управление системой полностью автоматизировано (в отличие от карбюратора), то есть не требует ручной подстройки во время эксплуатации. Что касается , система впрыска дизтоплива на таких моторах имеет ряд конструктивных отличий, хотя общий принцип работы инжектора на дизеле остается похожим на бензиновые аналоги.

Чем отличается инжекторный двигатель от карбюраторного

Инжектор представляет собой принципиально другой способ подачи топлива в камеру сгорания по сравнению с карбюратором. Другими словами, в инжекторном моторе наибольшие конструктивные изменения коснулись . В карбюраторном двигателе бензин смешивается с определенной частью воздуха во внешнем устройстве (карбюраторе).

После образовавшаяся топливно-воздушная смесь всасывается в цилиндры двигателя. Инжекторный двигатель имеет специальные инжекторные форсунки, которые дозировано впрыскивают горючее под давлением, после чего происходит смешение порции топлива с воздухом. Если сравнивать эффективность подачи горючего инжектором и карбюратором, мотор с инжектором оказывается до 15% мощнее. Также отмечается существенная экономия топлива на разных режимах работы двигателя.

Разновидности инжекторов

Инжекторные системы топливного впрыска делятся на несколько подвидов:

• одноточечный впрыск (моновпрыск);
• распределенный впрыск;
• прямой (непосредственный) впрыск;

Такое деление напрямую зависит от общего количества установленных форсунок, а также от места впрыска самого топлива. Одноточечная система является самой ранней разработкой и предполагает наличие только одной инжекторной форсунки во . Другими словами, форсунка одна для всех цилиндров двигателя. Данное решение имеет ряд недостатков, что и привело к ее быстрому исчезновению.

Следующим витком развития инжектора после моновпрыска стал распределенный впрыск, что означает наличие коллектора и отдельных форсунок, которые устанавливаются над впускным клапаном каждого цилиндра. Непосредственный впрыск топлива является новейшей инжекторной системой. Принцип работы заключается в том, что форсунка устанавливается так, чтобы подавать топливо прямо в цилиндр двигателя (непосредственно в камеру сгорания), а не в коллектор. Местом расположения форсунок в этой системе стали головки цилиндров. Данная система в большой мере напоминает принцип топливоподачи и смесеобразования в дизельных двигателях.

Также каждая из систем дополнительно делится по типу впрыска. Что касается распределенного впрыска, такое решение может быть одновременным (все форсунки впрыскивают горючее). Также впрыск может быть попарно-параллельным (форсунки открываются парами), когда одна форсунка начинает открытие перед впрыском топлива, а другая перед тактом выпуска. Также отмечается фазированный впрыск (форсунка открывается перед тактом впуска) и прямой впрыск непосредственно в цилиндр.

Как устроен и работает инжектор

Устройство инжектора предполагает в основе наличие следующих базовых компонентов системы:

• электронный блок управления ();
• инжекторные форсунки;
• топливная рампа с регулятором давления;
• электронные датчики температуры, угла открытия дроссельной заслонки , и т.д.

Для лучшего понимания принципа работы инжектора давайте поверхностно рассмотрим, как компоненты системы взаимодействуют между собой на примере распространенного типа инжекторных двигателей с многоточечным распределенным впрыском. После поворота ключа зажигания питание подается на электрический бензонасос, который находится в топливном баке и погружен в горючее. Указанный насос подает топливо в топливную магистраль под определенным давлением. Инжекторные форсунки установлены в топливной рампе (рейке), через которую реализован подвод топлива к форсункам, а также осуществлена фиксация самих форсунок на впускном коллекторе. В рампе также установлен регулятор давления топлива, который служит для поддержания разницы между давлением воздуха во впуске и в самих инжекторах.

Благодаря установленным датчикам контроллер ЭБУ получает информацию, на основании которой удается синхронизировать впрыск в соответствии с режимами и условиями работы ДВС. Блок управления получает показания от датчика температуры двигателя, кислородного датчика, (датчика Холла) и датчика коленвала. Так удается скорректировать количество подаваемого топлива в каждый цилиндр, гибко и динамично изменять состав топливно-воздушной смеси и т.д.

Если сказать иначе, для точного впрыска топлива необходимо подать горючее на форсунки под давлением, которое создает бензонасос в . Далее ЭБУ посылает на форсунки управляющие импульсы. Данные импульсы заставляют форсунку открываться на нужный промежуток времени, который зависит от конкретного режима работы двигателя, нагрузки на мотор, степени нажатия на педаль газа и ряда других факторов. Информация о продолжительности импульсов на форсунки и нужном количестве топлива во время впрыска рассчитывается ЭБУ с учетом показаний от электронных датчиков.

Датчики фиксируют различные изменения в работе двигателя и меняющиеся условия, постоянно передавая сигналы на блок управления. Данная схема позволяет затрачивать строго определенное количество топлива во время запуска, прогрева, работы на холостых оборотах, спокойной или динамичной езды и т.д.

Указанная точность во время дозирования горючего возможна только благодаря работе управляющей электроники автомобиля в виде совокупности датчиков и ЭБУ двигателем. В блоке управления прошиты микропрограммы, а сама работа основывается на так называемых топливных картах. Датчики непрерывно подают информацию о режиме работы двигателя, о скорости движения ТС и т.д. Контроллер получает и обрабатывает данные, после чего определяет необходимое количество впрысков топлива и их продолжительность по времени. Любые изменения в работе ДВС считываются датчиками и заставляют ЭБУ динамично вносить коррективы в работу инжектора.

Выдающаяся экологичность инжектора стала возможной благодаря наличию кислородного датчика (лямбда зонда). Указанный датчик находится в выпускной системе и «оценивает» состояние выхлопных газов. На основании его показаний ЭБУ обедняет или обогащает топливно-воздушную смесь (изменяет соотношение количества воздуха и топлива в составе рабочей смеси) во время работы двигателя в большинстве стандартных режимов.

Преимущества и недостатки инжекторных двигателей

Если сравнивать инжектор с карбюратором, тогда первое решение удобнее эксплуатировать, но определенно дороже и сложнее ремонтировать. Простой карбюратор представляет собой механическое устройство, которое требует периодического обслуживания. Двигатели с карбюратором сильнее коксуются, могут с трудом запускаться в холодное время года, перерасходуют горючее, также мотор может нестабильно работать в сильную жару и т.д.

Карбюратор имеет меньший ресурс по сравнению с инжектором. По этой причине карбюратор нужно постоянно чистить, промывать и подстраивать. Неоспоримым плюсом карбюратора является его простота и неприхотливость к качеству топлива, благодаря чему научиться ремонтировать и настраивать карбюратор своими руками может практический каждый автовладелец у себя в гараже.

В случае с инжекторными ДВС главными плюсами являются: экономичность, легкий запуск двигателя и стабильность работы мотора в любых условиях, а также низкий расход топлива. Мотор с инжектором лучше реагирует на педаль газа, не так часто и сильно заливает бензином, двигатель меньше подвержен . При этом определить неисправность инжектора в случае неисправности бывает намного сложнее.

Частые неисправности инжектора

Так как инжектор является сложной многокомпонентной системой, со временем отдельные элементы могут выходить из строя. Главной задачей инжектора является максимально возможная эффективность сгорания топлива, которая достигается благодаря поддержанию строго определенного состава рабочей смеси топлива и воздуха.

1. В результате любой сбой в работе электронных датчиков приводит к дисбалансу в работе всей инжекторной системы, двигатель может или не заводиться, отмечается изменение и т.д. В отдельных случаях ЭБУ может перевести мотор в аварийный режим. Силовой агрегат в такой ситуации не набирает обороты, на приборной панели горит «check» и т.п.
2. Еще одной причиной неисправностей инжектора является загрязнение фильтрующих элементов в системе топливоподачи или самих инжекторных форсунок в результате использования бензина низкого качества. Для поддержания работоспособности топливный фильтр нужно своевременно менять. Не меньше внимания, особенно на автомобилях с пробегом более 50-70 тыс. км, заслуживает сетка-фильтр бензонасоса. Указанную . Также желательно один раз в несколько лет мыть топливный бак параллельно замене или очистке указанной сетки-фильтра грубой очистки топливного насоса.

   Отметим, что важно определять и устранять неисправность инжектора своевременно, так как сбои в его работе могут существенно ухудшить общее состояние ДВС и привести к другим поломкам. Что касается засорения топливных форсунок, в этом случае двигатель хуже заводится, теряет мощность и начинает расходовать больше топлива. Нарушение формы факела распыла топлива (особенно в моторах с прямым впрыском) приводит к локальным перегревам, и т.д.

3. Также форсунки могут «лить» топливо, то есть не закрываться после прекращения импульса от ЭБУ. В этом случае избытки топлива попадают в камеру сгорания, затем могут проникать в выпускную систему и в систему смазки двигателя через неплотности в местах установки . В таких ситуациях сильно страдает весь двигатель, так как бензин разжижает масло и смазка нагруженных деталей ухудшается. Наличие топлива в выхлопной системе выводит из строя каталитический нейтрализатор (катализатор), который очищает отработавшие газы от вредных соединений.

Для предотвращения неисправностей инжектора форсунки необходимо периодически очищать. Дело в том, что наличие фракций и примесей в бензине постепенно загрязняет инжекторы, что и снижает их производительность, а также нарушает качество распыла топлива. Почистить форсунки можно двумя способами: со снятием или прямо на машине. Процедура очистки инжекторных форсунок на автомобиле предполагает то, что через инжекторы пропускается специальная промывочная жидкость для чистки инжектора. Способ заключается в том, что от топливной рампы отсоединяется топливная магистраль, после чего вместо бензонасоса в систему начинает качать промывочную жидкость специальный компрессор вместо бензонасоса.

Еще одним вариантом чистки инжектора является очистка со снятием форсунок в ультразвуковой ванне или на специальном промывочном стенде. Что касается ультразвука, форсунки помещаются в специальный аппарат или ванну, где волновые колебания «разбивают» отложения. Промывка форсунок со снятием на стенде представляет собой процедуру, когда имитируется работа форсунок в двигателе, при этом вместо бензина через них пропускается промывочная жидкость. Отметим, что каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки, о которых можно прочитать в нашей отдельной статье .

Эксплуатация автомобиля на топливе в условиях СНГ обязывает владельца осуществлять замену топливного фильтра каждые 10-15 тыс. км. пробега и периодическую чистку инжекторных форсунок. Данную процедуру желательно производить каждые 30-35 тыс. км. пробега. Дополнительно рекомендуется приобретать топливо только на крупных АЗС с хорошей репутацией.

В целях профилактики можно использовать специальные очистители топливной системы, которые заливаются в топливо для поддержания чистоты инжектора. Отметим, что данные присадки в топливо целесообразно применять только на новых автомобилях или после глубокой очистки топливной системы. Если форсунки уже грязные, тогда необходимо промывать инжектор отдельно.

Не следует ждать того момента, когда проявятся симптомы загрязнения инжектора в виде проблем с работой двигателя. Лучше промывать форсунки заранее. Например, перед каждым вторым плановым ТО. Обратите внимание, в случае использования способа очистки промывочными жидкостями оптимально осуществлять данную процедуру до замены моторного масла.

Напоследок добавим, что снижение производительности форсунок может быть вызвано неполадками бензонасоса. В этом случае необходимо замерить давление в топливной рампе. Если показатели окажутся ниже рекомендуемых, тогда потребуется . Также следует учитывать, что установка более производительных форсунок во время может потребовать обязательной замены топливного насоса.

С течением времени азы автомобилестроения менялись и становились всё более далёкими от своих истоков. Так, топливная система транспортных средств подвергалась постоянной модернизации до тех пор, пока не появился универсальный инжектор, используемый в конструкции большинства бензиновых машин и сегодня. Инжекторное питание мотора топливом, по сути, особых премудростей и сложностей не имеет, однако для понятия принципов и смысла его функционирования не лишним будет ознакомиться с таковым более подробно. Именно о типовой конструкции и работе современных инжекторов пойдёт речь в сегодняшнем материале. Интересно? Обязательно «листайте» страницу ниже.

Немного истории

Несмотря на свою популяризацию лишь в середине 80-х годов 20 века, топливный инжектор появился гораздо раньше. По официальным данным, первые инжекторные установки подпитки мотора начали тестироваться и использоваться ещё в начале 30-х годов прошлого столетия. В те времена устройство и работа инжектора были до боли примитивны, поэтому использовались данные узлы лишь на относительно не прихотливых агрегатах из сферы боевой авиации. В общих чертах, топливораспределительные механизмы тех годов представляли собой полностью механическую конструкцию и довольно-таки неплохо выполняли возложенные на них функции.

Отметим, что первое предназначение инжекторов крылось не в уменьшении количества потребляемого транспортом топлива или улучшение экологичности выхлопных газов, а в увеличении мощности двигателей. Отчасти инжекторные системы в этом плане себя оправдывали, но в начале 40-х годов в военной сфере активно начали использоваться реактивные моторы, поэтому первые вмиг потеряли имеющуюся актуальность. Вдобавок ко всему работа инжекторов механического типа не позволяла получать максимальный КПД от моторов летательных средств, ибо карбюраторы на тот момент были более гибкими в плане подстройки под режим работы двигателя.

Однако «вторая жизнь» топливной системы на основе инжектора началась с середины 80-х годов, они постепенно становились завсегдатаями автомобилестроительной сферы. Большую роль тут сыграло не уникальное устройство узла, а возможность снижения выброса вредных веществ в выхлопных газах при его использовании. К слову, старые механические инжекторы сильно отставали по всем параметрам от имеющихся карбюраторов, поэтому автомобильные инженеры были вынуждены в корне переделать конструкцию инжекторной системы питания. Отметим, у них это получилось, ведь недаром именно инжекторы остаются основными комплектующими топливосистем автомобилей.

Устройство и принципы работы инжектора

Инжектор (от английского – «injector») – в общем понятии, это устройство в виде струйного насоса, которое предназначено для нагнетания жидкостных, полужидкостных или газовых масс в некоторую ёмкость. В случае с автомобильным инжектором особенностей в интерпретации данного понятия не имеется. Единственное, что под инжекторным узлом в конструкции машины понимается не отдельный насос (форсунка), а их совокупность совместно с другими узлами, которые формируют единую топливную систему. Типовой вариант устройства автомобильного инжектора соответствует следующей схеме:

Управление инжектором, проще говоря, представленным выше насосом, осуществляется специальным блоком с электронной микросхемой. Именно он, основываясь на показаниях множества датчиков по типу идентификаторов оборотов, положения коленвала или температуры двигателя, осуществляет дозировку и грамотный впрыск топлива в камеры сгорания мотора.

Типовое устройство инжектора как единой системы предполагает совокупное использование следующих элементов:

• форсунки и соединённые с ними камеры инжектора (то есть несколько отмеченных выше насосов, объединённых в синхронизированную систему);
• блок управления (электронный мозг любой инжекторной системы , естественно, осуществляющий управление инжектором);
• каталитический нейтрализатор (иначе называемый «дожигателем», который дожигает всё топливо, не догоревшее внутри мотора и вышедшее из камер сгорания вместе с выхлопными газами);
• дополнительные узлы (проводка, соединяющая форсунки и блок управления, топливопровода, обеспечивающие доставку горючего до распределительного механизма, бензонасос и тому подобное).

Как видите, работа инжектора устроена без особых сложностей. Конечно, ремонтировать такую топливную систему отнюдь не просто, но понять принципы её работы можно вполне и без всяких проблем.

Интересно! Впервые инжекторы изложенного выше описания были применены немецкими компаниями – Bosch и Mercedes-Benz, в 1951 и 1954 года соответственно. Поначалу, подобные системы были дороги и бессмысленны в использовании из-за наличия привычных всем карбюраторов , однако с появлением более экологических требований к безопасности выхлопов топовые автоконцерны начали активно использовать именно инжекторы.

Виды и технические характеристики инжекторных систем

На сегодняшний день официально используемыми в автомобильной сфере считаются всего два вида инжекторов:

• Электронный инжектор. Узел подобного вида работает строго по описанному выше принципу. То есть, топливо доставляется до форсунок, а далее посредством использования электронного блока управления происходит его верная дозировка и грамотная подача в камеры сгорания мотора. Работа инжекторов электронного типа наиболее удобна для беспроблемной эксплуатации любого автомобиля, поэтому именно они используются в конструкции практически всех современных автомобилей;
• Механический инжектор. Этот же узел лишён головного управления в виде электронного «мозга». Если быть точнее, то работа инжектора механического типа основана на регулировке подачи горючего в мотор при помощи его клапанов (происходит дозировка посредством соединения форсунок с клапанами специальными трубками, первые, исходя из степени открытости вторых, подают оптимальное количество топлива в двигатель). Узлы с таким устройством считались некоторой инновацией в «инжекторной» сфере, однако в короткие сроки успели доказать свою несостоятельность и по сей день в серийном выпуске машин не применяются.

Вне зависимости от вида узла у него принято выделять основные свойства. На сегодняшний день среди технических характеристик инжектора стоит выделить один момент, а точнее – способ впрыска горючего в мотор. Безусловно, форсунки в любой инжекторной системе осуществляют непосредственный впрыск топлива в цилиндры (впускной коллектор), однако принципы доставки бензина могут отличаться. Так, существуют инжекторы:

• С моновпрыском (центральным впрыском). В таких системах имеется лишь одна форсунка, которая и подаёт топливо в мотор. Сегодня инжекторы с моновпрыском не используются, поэтому заострять внимание на них нет необходимости;
• С распределённым впрыском – самые используемые на данный момент. Их конструкция предполагает, что инжектор состоит из n-ого количества форсунок, которые подают топливо в каждый отдельный цилиндр. Среди инжекторных систем с распределённым впрыском выделяют несколько подтипов, а точнее:
  • непосредственный впрыск (часто называемый прямым) – горючее поступает в камеру сгорания напрямую;
  • одновременный впрыск – топливо подаётся синхронно всеми форсунками в каждый цилиндр двигателя;
  • попарно-параллельный впрыск – горючее поступает по парной схеме работы форсунок (то есть, один насос работает на «впуск», другой — на «выпуск»);
  • фазированный впрыск – подача бензина осуществляется исключительно на «впуск» при любом режиме работы.

Стоит отметить, что столь большое разнообразие инжекторов лишь отчасти оправдано, так как в подавляющем числе случаев используются системы либо с непосредственным, либо с одновременным видами впрыска.

Достоинства и недостатки инжекторов

В завершение сегодняшнего материала не лишним будет обратить внимание на то, чем инжектор хорош, а в чём способен доставить хлопот любому автомобилисту. Начнём, наверное, с достоинств инжекторных систем, которые включают в себя следующие положения:

• Экономичность. Однозначно можно сказать, что инжекторы работают исключительно на своего «хозяина» по сравнению с теми же карбюраторами. Удивительно, но в некоторой степени схожие топливораспределительные узлы при одинаковых режимах работы мотора поставляют в него меньшее количество топлива. Во многом это связано с продуманным устройством инжектора и наличием у него электронного управления;
• Получение большего КПД от двигателя. Опять же, удивительно. Несмотря на меньшее количества подаваемого топлива в мотор, при использовании инжектора получается добиться от силового агрегата большей мощности. Это также связано с грамотно организованным устройством узла, а особенно – его электронной составляющей;
• Экологичность. Тут всё предельно просто, ибо в структуре любого инжектора имеется каталитический нейтрализатор, которые и придаёт ему большей экологичности, дожигая недогоревшее в моторе топливо;
• Стабильность в плане работы. Повторимся, из-за грамотно организованного устройства инжекторы совершенно независимы в своём функционировании от погодных условий или подобных моментов.

Среди недостатков инжекторных систем стоит выделить лишь один аспект, а именно – их ремонт и отчасти эксплуатацию. В этом плане инжекторы довольно-таки прихотливы и неудобны для своих владельцев. В частности при желании успешно использовать узел подобного типа любому автомобилисту требуется:

• быть готовым к дорогому ремонту в случае поломки;
• всегда использовать только качественное топливо;
• обеспечить наличие специальных приборов для диагностики и ремонта инжектора.

В остальном же топливные системы подобного рода характеризуют себя исключительно с положительной стороны и могут только рекомендоваться к использованию.

На этом, пожалуй, наиболее важные положения по «инжекторному» вопросу подошли к концу. Надеемся, представленный выше материал был для вас полезен и в полной мере раскрыл принципы работы инжектора. Удачи на дорогах!

В данной статье будет рассмотрен принцип работы инжектора и всех его основных узлов. Это достаточно перспективная система, которая на данный момент используется на всех автомобилях, независимо от их ценовой группы. Но ведь не стоит забывать о том, что впервые такие конструкции начали использоваться массово в 70-х и 80-х годах. Причем поначалу инжекторы были без использования электронных компонентов. Конечно, они могли присутствовать, но в минимальном количестве. Также стоит провести сравнение инжекторной и карбюраторной системы впрыска топлива.

Карбюратор против инжектора

Пожалуй, среди поклонников карбюратора остаются лишь те, которые любят стартовать со светофора. Причина - карбюратор позволяет на низах развить большой крутящий момент и мощность. Инжекторная система впрыска, даже идеально настроенная, рядом не стоит. Простота карбюратора и стоимость обслуживания тоже дают небольшое преимущество. Но вот что касается мощности и крутящего момента на высоких оборотах, то инжектор здесь выигрывает, причем с большим отрывом. Другими словами, при совершении обгона ваш автомобиль более приемистым будет в том случае, если установлен инжекторный впрыск. Также имеется возможность увеличения мощности путем установки турбины - устройства, способного нагнетать в систему впрыска воздуха. За счет этого повышается мощность двигателя во много раз. Конечно же, страдает ресурс, но чем не пожертвуешь ради эффектной езды?

Этапы развития инжекторного впрыска

На знаменитых «сигарах» «Ауди 100» использовался механический инжектор. Принцип работы его можно сравнить с системой топливоподачи в дизельных моторах. При помощи механического насоса и такого же привода форсунок производилась подача топливовоздушной смеси в камеры сгорания. Конечно, нельзя не упомянуть и о переходном звене - карбюраторах с электронным управлением. Использовались они на малом количестве автомобилей, причем исключительно японского производства. Жители Страны восходящего солнца очень любят разнообразные электронные гаджеты и по сей день. Но электронные карбюраторы были недолго популярны, в конце 80-х началась их эра и моментально закончилась. Между прочим, на автомобилях ВАЗ-2110, например, устанавливались карбюраторы без тросика «подсоса». Регулировка подачи воздуха осуществлялась автоматически, при помощи специальной заслонки, которая меняла свое положение по мере прогрева двигателя. Но сегодня большую популярность получили инжекторы, конструкции которых стали уже классическими. Вот их и стоит рассмотреть более детально, разобрать по составляющим.

Топливный насос

Это сердце всей топливной системы, так как с его помощью происходит циркуляция бензина. Состоит он из следующих элементов:

1. Фильтр (в народе называется он «памперс», так как имеет завидное сходство).
2. Электродвигатель постоянного тока.
3. Помпа, приводимая в движение двигателем.
4. Датчик уровня (конструктивно он объединен с топливным насосом).

Располагается насос непосредственно в баке, крепится при помощи гаек. Доступ к нему можно получить, если поднять заднее сиденье. Во всех автомобилях, будь то старенькая «десятка» либо же новая «японка», находится бензонасос именно под сиденьем. Конечно, снятие и установка будут производиться на всех машинах по-разному. От насоса к рампе проложена топливная магистраль. Она должна выдерживать большое давление, поэтому всегда следите за ее состоянием. Параллельно этой магистрали прокладывается трубка, которая возвращает избытки бензина обратно в бак. Довольно прост принцип работы бензонасоса. Инжектор функционирует за счет избыточного давления, создаваемого помпой.

Топливная рампа

Она устанавливается непосредственно на двигателе. Ее миссия заключается в том, чтобы удерживать в себе смесь бензина и воздуха под определенным давлением. Именно в ней происходит процесс соединения двух составляющих горючей смеси - бензина и воздуха. Причем пропорция всегда должна быть одинаковой - 14 частей воздуха на одну бензина. Только в таком случае двигатель будет работать максимально устойчиво, стабильно, экономично. К рампе произведено подключение таких механизмов, как дроссельная заслонка, электромагнитные форсунки, клапан сброса. Между прочим, именно в топливной рампе производится установка датчика давления топлива. Но про него и все остальные электронные компоненты будет рассказано дальше. Стоит заметить, что инжектор Вентури, принцип работы которого аналогичен рассмотренной в статье системе, имеет очень широкое применение, причем не только в автомобилях.

Форсунки

При помощи этих устройств производится подача топливовоздушной смеси в камеры сгорания всех цилиндров. Что же это за механизмы? Если вы знаете сносно конструкцию карбюраторов, то вспомните про электромагнитный клапан. Вот именно у него конструкция очень похожа на ту, которую вы можете видеть у форсунок. У них имеется обмотка, на которую подается постоянное напряжение. Игольчатый клапан при подаче напряжения открывает путь для прохождения топлива. Вся эта смесь под давлением распыляется в камеры сгорания. Обратите внимание, что форсунки должны распылять топливо таким образом, чтобы оно заполняло как можно больше камеру сгорания. Прост в понимании принцип работы форсунки инжектора, с ее помощью производится распыление. Топливовоздушная смесь в этот момент похожа на туман, в определенном объеме воздуха бензин находится во взвешенном состоянии. Следовательно, воспламенение происходит намного быстрее и лучше, нежели в случае с карбюраторной системой.

Дроссельная заслонка

Откройте капот автомобиля и внимательно посмотрите, что находится под ним. Вы увидите воздушный фильтр, который обычно прикручен к «телевизору» - передней части машины. От него идет небольшой патрубок, соединенный с отрезком пластиковой трубы, к которому подключены провода. Это датчик, который измеряет расход двигателем воздуха. А вот после него находится заслонка. С ее помощью происходит регулировка подачи воздуха в топливную рампу. Но тут нужно взглянуть на принцип работы инжектора. Ведь необходимо заметить, что при полностью закрытой заслонке небольшая часть воздуха все равно поступает в топливную систему, чтобы обеспечить оптимальное значение числа оборотов двигателя. И происходит это при помощи одного специфического исполнительного механизма - регулятора холостого хода (неправильно его называть датчиком, так как это шаговый электродвигатель, он никаких измерений не производит). Этот механизм открывает и закрывает при необходимости канал, по которому поступает воздух в топливную рампу.

Электронный блок управления

Без этого элемента инжекторной системы впрыска двигатель работать не сможет. Впрочем, иногда, даже если он и стоит, то это вовсе не означает, что двигатель будет заводиться и отменно работать. А дело все в том, что электронный блок управления построен на микропроцессоре. И он специально программируется для работы в качестве модуля управления всеми исполнительными устройствами на основании данных, полученных от датчиков. Следовательно, электронный блок управления должен иметь программу, написанную по определенному алгоритму. Причем этот алгоритм должен быть четким, чтобы микроконтроллер точно знал, что ему необходимо сделать, если, например, появится сигнал с без которого не может существовать ни один современный инжектор. Принцип работы двигателя как с инжектором, так и с карбюратором остается неизменным.

Датчики в автомобиле

Чтобы правильно и своевременно подать топливо во все цилиндры, а также импульсы на электроды свечей зажигания, необходимо максимально точно считывать все параметры работы двигателя. В частности, важно знать, какая частота вращения у коленчатого вала. Также не помешают данные о том, какое давление в топливной рампе. Если же необходима остановка двигателя в автоматическом режиме при недостаточной смазке, то производится подключение датчика давления масла. При этом нужно прописывать его функции в алгоритме блока управления, конечно же, принцип работы инжектора в таком случае немного изменится. Также следует знать и про детонацию, ведь она многое может сказать о том, насколько правильно функционирует двигатель внутреннего сгорания. В современных автомобилях контролируется даже состав газа в выхлопной системе. Это происходит при помощи двух датчиков кислорода. И самое главное - это, конечно же, расход воздуха. Без знания этого параметра попросту невозможно осуществить правильное смесеобразование.

Заключение

Несмотря на кажущуюся сложность конструкции, принцип работы инжектора ВАЗ-2110, как и любого другого автомобиля, очень простой. Можно даже провести аналогию с обычным компрессором, оснащенным краскопультом. Конечно, это будет упрощенный вариант системы, форсунка только одна, блока управления сложного нет. Но суть примерно такая же. Проще разобраться с процессами, протекающими в двигателе с инжекторной системой впрыска, нежели исследовать разнообразные завихрения и перепады давления в карбюраторной. А если досконально изучить конструкцию, то вам не будет страшна никакая поломка датчиков всей системы управления.

Инжекторы - насколько это важный элемент устойчивой работы двигателя, и какие параметры важны при их проверке?
В различных статьях уже говорилось о конструкции инжекторов, поэтому не будем повторяться, а попытаемся рассказать о тех случаях, которые происходили в практике ремонта.
Иногда, при ремонте, у очередного клиента возникает такой вопрос: "Мне в разных мастерских проверили все, чуть ли не весь двигатель разобрали, а он как "троил", так и "троит" и не хочет ехать".
В нашей практике ремонта тоже возникают вопросы, что некоторые машины устойчиво работают на холостых оборотах, а вот при резком ускорении создается такое впечатление, что машина "упирается в стенку" или, говоря так же образно - "ее что-то тянет за зад". Особенно это ощущается при трогании с места.
Конечно, во всех этих ситуациях, нельзя говорить однозначно о той или иной причине. Потому что следствие может быть внешне похожим, а причины - разные. Но раз мы решили поговорить об инжекторах, тогда и перейдем к ним.

Так как я считаю, что в любой работе надо начинать с более простого, а значит и более дешевого для клиента, то в первую очередь необходимо проверить правильность работы системы зажигания (это свечи, бронепровода, правильность установки угла опережения зажигания). Об этом уже много говорилось. Если при устранении всех недостатков в работе системы зажигания проблема осталась (хотя чаще бывает, что двигатель начинает работать более уверенно), мы приступаем к проверке инжекторов.
Очень важным параметром работы инжекторов является равномерность подачи топлива. При проверке - неравномерность подачи топлива не должна превышать 9%. Я измеряю ее отношением объема минимальной подачи к объему максимальной подачи топлива из комплекта инжекторов х 100%. Если разность подачи топлива превышает 9% (а встречаются случаи, где неравномерность подачи составляла 25, 30 и более %), то инжекторы, которые обеспечивают минимальную подачу, подлежат замене.

Мы пытались различными способами "привести в чувство" неисправные инжектора, используя для этого различные химические присадки высокой концентрации, ультразвуковую очистку, однако полностью привести в порядок неисправные инжекторы у нас не получалось - увы. "Если он мертв - то это навсегда".
В этом случае, замена допускается только на тот тип инжектора, который установлен на этой модели двигателя.
Это обусловлено тем, что каждый тип инжектора расчитан на определенный объем подачи топлива и если попытаться заменить его на другой тип, то не будут выполняться условия по оптимальному соотношению топливо-воздушной смеси.
В некоторых автомагазинах - авторазборках нас пытались убедить, что замена на другой тип инжектора вполне и вполне возможна! Например, по их словам, можно "с чистой совестью" переставлять инжектора с двигателей 4A-FE на 5A-FE, 4S-FE на 3S-FE и наоборот.
Поверьте на слово - это утопия.

Можно привести еще такой пример: на двигателях 4S-FE встречаются два типа инжекторов: 23250-74110 и 23250-74130. На первом типе инжектора объем подачи топлива в режиме холостого хода составляет 57-60 мл, а на втором - 61-63 мл. В начале своей работы с инжекторами мы пытались немного поэксперементировать, тем более что такую возможность нам давали.
Интересно, подумали мы, если поставить инжекторы с меньшими объемами подачи топлива, машина будет более экономичной или нет???
А если подачу немного увеличить, она лучше поедет?
А как будет с расходом?

Результатом этого эксперимента стал однозначный вывод: если за счет инжекторов уменьшить объем топлива, то расход не только не уменьшиться, а наоборот увеличится и машина практически перестанет нормально ездить (да, она будет "передвигаться", но нормально ездить - никогда).
Если объем топлива увеличить, то машина станет немного резвее, но расход топлива резко возрастает. Этот вывод был сделан субъективно по словам человека, который доверил нам свою машину для этого эксперимента.
Конечно, о "чистоте" эксперимента говорить не приходится, однако и такие выводы - тоже выводы. Если возникла необходимость произвести профилактическую проверку и чистку инжекторов, то результатом этой работы является улучшение облака распыления топлива, что приводит к лучшему смешиванию частиц топлива и воздуха. Таким образом, удается снизить расход топлива.
Опять же, по оценке клиентов, после ультразвуковой чистки инжекторов расход топлива на машинах с объемом двигателя до 1600 см3 снижался на 1-1,5 литра, на двигателях с объемом двигателя свыше 1600 см3 - на 1,5-2 литра.

Основные принципы работы инжектора
Как известно, абсолютное большинство японских автомобилей вообще, и Тойот в частности, оснащаются не карбюраторами, а системами впрыска топлива. Есть мнение, что впрыск - это хорошо, современно и прогрессивно.
Также есть другое мнение, диаметрально противоположное первому: впрыск - это сложно, дорого, не ремонтопригодно.
Этого мнения придерживаются в основном автовладельцы со стажем, имеющие богатый опыт эксплуатации отечественной техники и прекрасно знающие, что такое карбюратор, но не знающие, что делать с этими “новомодными” компьютерами, инжекторами, датчиками и т.д. Разумеется, для понимания того, как работает принципиально другая система питания, нужно, во-первых, иметь желание разобраться в этом, а во-вторых - нужна информация, которой очень и очень мало.
Именно поэтому мы и попробуем сейчас в общих чертах дать описание функционирования системы впрыска TCCS (Toyota Computer Control System) фирмы Тойота, рассказать, как это все работает, и какие действия может предпринять автовладелец в случае, когда что-то не работает или работает не так.

Прежде всего, хотелось бы напомнить основные принципы работы любой современной автомобильной электронной системы впрыска.
В двух словах процесс работы системы впрыска выглядит так: масса воздуха, поступающая в двигатель, измеряется датчиком расхода воздуха, эти данные передаются компьютеру, который на основе этой информации, а также на основе некоторых других текущих параметров работы двигателя, таких, как температура двигателя, температура воздуха, скорость вращения коленчатого вала, степень открытия дроссельной заслонки (и скорость ее открытия), расчитывает необходимое количество топлива, которое нужно сжечь в данном количестве воздуха.
После этого компьютер подает на форсунки электрический импульс нужной длительности, форсунки открываются, и топливо, находящееся под давлением в топливной магистрали, впрыскивается во впускной коллектор.
Все, дело сделано.

Как все просто, скажут многие и, в общем-то, будут правы - в системе впрыска есть одна-единственная сложность - это сложная программа, находящаяся в памяти компьютера и составленная таким образом, чтобы учитывать все разнообразие режимов работы двигателя и внешних условий, в которых ему приходится работать, а механические же узлы и составные части ничего сложного из себя не представляют и их можно перечислить по пальцам: это бензонасос, перепускной клапан топливной магистрали, клапан поддержания холостых оборотов (он же зачастую отвечает за прогревание обороты и компенсацию падения оборотов при включении кондиционера и других электроприборов), форсунки.

Ну и, естественно, датчики.
Один из таких датчиков, о котором в автомобильной среде ходит очень много разных слухов и “гаражных баек”, является датчик кислорода или, иначе, лямбда-зонд. Чуть позже мы уделим ему особое внимание.
Итак, рассмотрим процесс функционирования системы TCCS. Следует сразу сказать, что автомобильные системы впрыска бывают двух типов - с обратной связью и без нее. Системами с обратной связью оснащаются автомобили, предназначены для рынков развитых стран, таких как США, Япония, европейские страны, где нормы на содержание токсичных веществ в выхлопных газах очень строги и к автомобилям предъявляются соответствующие требования. В таких системах обязательно есть два компонента - каталитический нейтрализатор и лямбда-зонд.
В системах без обратной связи ни лямбда-зонда, ни, как правило, нейтрализатора нет.

Система TCCS не является исключением и также выпускается в двух вариантах.
Мы начнем с более сложного и передового варианта с обратной связью, тем более, что автомобили, приходящие из Японии, имеют именно этот вариант системы, ведь требования к чистоте выхлопа в Японии очень высоки.

Компьютер (ECU)
Начнем мы, пожалуй, с компьютера управления, который общепринято называть ECU (Electronic Control Unit).
В памяти компьютера находятся собственно программа управления и набор так называемых “карт” (maps), в которых отражена необходимая для работы программы информация. При этом сама программа более-менее стандартна для любого двигателя, а вот карты, используемые ею, уникальны для каждой модели и каждой модификации двигателя.
Для большей наглядности можно представить себе простейшую программу, которая работает с двумя картами, одна из которых представляет собой трехмерную таблицу, в которой по горизонтали (вдоль оси X) заданы значения массы поступающего воздуха, по вертикали (вдоль оси Y) - значения оборотов двигателя, а вдоль оси Z - значения углов открытия дроссельной заслонки.

На пересечении всех трех колонок и столбцов таблицы проставлены значения количества топлива, которое необходимо впрыснуть при данных условиях работы двигателя. Во второй карте, двумерной, заданы соответствия между количеством топлива и временем открытия форсунок, в результате из этой карты программа может узнать то, для чего и городился весь этот огород - длительность электрического импульса, который должен быть подан на форсунки.
В процессе работы программа каждые несколько миллисекунд опрашивает датчики, сравнивает полученные значения с заданными в первой карте, выбирает из соответствующей ячейки содержащееся там значение количества топлива, потом переходит ко второй карте и выбирает исходя из этого значения требуемое время открытия форсунок.
Далее следует импульс на форсунки - все, цикл завершен.

Описанный процесс отличается от реального тем, что на самом деле таких карт больше и в них отражены взаимные зависимости гораздо большего числа параметров, чем было перечислено, в том числе нагрузка на двигатель, температура двигателя, температура воздуха и даже высота над уровнем моря.
Но цель работы программы управления та же - конечным результатом сбора и обработки данных от датчиков должна быть длительность электрического импульса на форсунку.

Таким образом, вся сложность заключается не в написании собственно программы, которая всего-то и делает, что сверяется последовательно с несколькими картами и в результате “добирается” до некоторого значения, а в самих картах, которые должны быть очень точными и подобраны под конкретную модификацию двигателя.
Кроме этого, ECU системы TCCS управляет также и углом опережения зажигания, зависимость которого от различных текущих параметров работы двигателя также задается соответствующими картами.

Обратная связь
Обратная связь в системе TCCS, как и в любой другой системе впрыска, обеспечивается лямбда-зондом (датчиком кислорода).
Необходимость ее обусловлена тем, что как бы ни были хороши и точны карты, находящиеся в памяти ECU, каждый экземпляр двигателя все- равно в той или иной мере отличается от остальных и требует индивидуальной подстройки топливной системы.
В процессе эксплуатации двигателя также происходят изменения, связанные с его старением и износом, и которые тоже было бы неплохо компенсировать.

Кроме этого, сами карты могут быть изначально составлены не оптимально для некоторых сочетаний внешних условий и режимов работы двигателя и, таким образом, требовать корректировки. Именно эти задачи и позволяет решить наличие обратной связи. Но главная цель при решении всех этих задач - это достижение наиболее полного сгорания горючей смеси в цилиндрах двигателя для получения наилучших характеристик его токсичности.
Известно, что оптимальным для полного сгорания топлива является соотношение воздух/топливо равное 14.7:1.
Это отношение называют “стохиометрическим” или, иначе, “коэффициент лямбда” (именно отсюда и пошло название “лямбда- зонд”).

Выглядит обратная связь так.
После того, как компьютер определил необходимое количество топлива, которое нужно впрыснуть в текущий момент работы двигателя исходя из текущих условий и режима его работы, топливо сгорает и выхлопные газы поступают в выпускную систему. В этот момент с датчика кислорода считывается информация о содержании кислорода в выхлопных газах, на основании чего можно сделать вывод, а так ли все прошло, как было рассчитано, и не требуется ли коррекция состава горючей смеси.
Образно говоря, компьютер постоянно проверяет свои расчеты по конечному результату, информацию о котором он получает от датчика кислорода, и, если это требуется, выполняет окончательную точную подстройку состава горючей смеси.
В англоязычной литературе эта процедура обычно именуется “short term fuel trim”.
Но так происходит не всегда - в некоторых режимах работы двигателя компьютер игнорирует информацию от датчика кислорода и руководствуется только своими собственными расчетами.
Давайте посмотрим, когда же это происходит.

Режимы управления
Компьютер любой системы управления впрыском с обратной связью, в том числе и TCCS, в процессе работы может находиться в одном из двух режимов управления - либо в режиме замкнутого контура (closed loop), когда он использует информацию датчика кислорода в целях точной корректировки, либо в режиме разомкнутого контура (open loop), когда он игнорирует эту информацию. Ниже мы рассмотрим основные режимы работы двигателя и режимы управления.

Запуск двигателя.
В момент запуска требуется, в зависимости от температуры как самого двигателя, так и окружающего воздуха, обогащенная горючая смесь с повышенным процентным содержанием топлива.
Это всем известный факт, характерный вообще для всех бензиновых двигателей внутреннего сгорания, как карбюраторных, так и двигателей с впрыском, поэтому мы не станем подробно останавливаться на причинах.
Скажем только, что соотношение воздух/топливо в этом режиме варьируется в среднем от 2:1 до 12:1.
В этом режиме компьютер системы TCCS работает в режиме разомкнутого контура.

Прогрев двигателя до рабочей температуры.
После запуска двигателя компьютер системы TCCS постоянно проверяет текущую температуру двигателя и в зависимости от этого параметра производит расчет состава горючей смеси, а также устанавливает требуемую величину прогревных оборотов посредством воздушного клапана ISC (Idle Speed Control).
В процессе прогрева двигателя с ростом температуры соотношение воздух/топливо изменяется компьютером в сторону обеднения, а прогреваемые обороты также уменьшаются. В это же время происходит разогрев датчика кислорода в выпускном коллекторе до рабочей температуры. Компьютер при этом работает в режиме разомкнутого контура.

Холостой ход.
По достижении заданной температуры двигателя и при условии достаточного для работы разогрева датчика кислорода (датчик кислорода начинает выдавать правильные показания только при температуре от 300C и выше) компьютер переключается в режим замкнутого контура и начинает использовать показания датчика кислорода для поддержания стехиометрического состава горючей смеси (14.7:1), обеспечивающего наименьший уровень содержания токсичных веществ в выхлопных газах.

Движение с постоянной скоростью, плавное увеличение или уменьшение скорости.
В этом случае компьютер TCCS также находится в режиме замкнутого контура и использует показания датчика кислорода.
Вы можете раскрутить двигатель хоть до 6500 об/мин, наполовину нажав педаль газа, но компьютер все-равно будет оставаться в режиме замкнутого контура, обеспечивая состав горючей смеси в пределах примерно от 14.5:1 до 15.9:1.
Резкое ускорение.
Как только Вы нажимаете педаль газа “в пол” и полностью открываете дроссельную заслонку - компьютер безоговорочно переходит в режим разомкнутого контура.
Под нагрузкой (а компьютер всегда в состоянии определить, велика ли нагрузка на двигатель) компьютер может переключиться в режим разомкнутого контура несколько раньше - уже при открытии дроссельной заслонки на 68 или более процентов от ее хода.
При этом он будет поддерживать состав горючей смеси в пределах от 11.9:1 до 12:1 для получения большей мощности.

Принудительный холостой ход (торможение двигателем). Компьютер также переходит в режим разомкнутого контура в случаях, когда текущие обороты двигателя превышают величину оборотов холостого хода, а дроссельная заслонка полностью закрыта - например, когда Вы движетесь под уклон, убрав ногу с педали газа и не выключив передачу.
При этом компьютер обеспечивает обедненный состав горючей смеси.
Таким образом, мы видим, что большую часть времени компьютер TCCS находится в режиме замкнутого контура, который обеспечивает оптимальный состав горючей смеси. Более того, находясь в этом режиме, компьютер “самообучается”, корректируя и модифицируя карты, используемые в режиме разомкнутого контура, адаптируя их к текущим условиям эксплуатации и состоянию двигателя.

Т.е., если, скажем, компьютер замечает, что в режиме замкнутого контура для достижения оптимального сгорания ему приходится все время обогащать топливо-воздушную смесь на, скажем, 5% относительно базовых значений, прописанных в соответствующих картах, то через некоторое время, когда он удостоверится в стабильности этого корректирующего коэффициента, он соответствующим образом модифицирует сами карты, тем самым влияя и на смесеобразование в режиме разомкнутого контура.
Это и есть тот самый процесс “самообучения”, о котором тоже ходит столько слухов. “По-научному” он называется “long term fuel trim”.
Следует заметить, что модифицированные карты сохраняются только в энергозависимой памяти компьюетра, поэтому после отключения аккумулятора восстанавливаются заводские значения этих карт, и компьютер должен “самообучиться” заново.

Все было бы просто замечательно, если бы не один фактор, портящий эту красивую картину - лямбда-зонд имеет обыкновение выходить из строя в результате заправок этилированным бензином.
В реальной жизни это приводит к тому, что рано или поздно после пробега по нашим дорогам система TCCS лишается своей способности к адаптации под текущие условия и работает строго по тем картам, которые изначально находились в памяти компьютера, постоянно находясь в режиме разомкнутого контура.
Естественно, что ничего хорошего из этого не получается, ведь большинство автомобилей к тому времени, когда они попадают к нам, уже немало побегали по японским дорогам, и двигатели их, увы, уже не новые. Впрочем, практика показывает, что и ничего особенно плохого тоже не происходит.

Более того, система TCCS “нативных” японских Тойот в случае выхода из строя лямбда-зонда даже не зажигает на панели лампочку “check engine” в отличие от Тойот для американского и/или европейского рынков.

Кстати, следует заметить, что каталитический нейтрализатор (именуемый в народе “катализатор”) и лямбда-зонд - это совершенно разные устройства, хотя их и можно назвать “сладкой парочкой” - как правило, если в машине есть лямбда-зонд - то есть и нейтрализатор, и наоборот.
Оба эти устройства служат одной и той же цели - снижению уровня токсичности выхлопа, но выполняют каждое свою часть работы: лямбда-зонд помогает системе управления впрыском готовить оптимальную с точки зрения полноты сгорания горючую смесь, а нейтрализатор эту смесь дожигает.

Каталитический нейтрализатор
Нейтрализатор, который представляет собой керамические “соты”, покрытые активным слоем, способным дожигать остающиеся в выхлопных газах частички топлива, также выходит из строя после нескольких заправок этилированным бензином.
Выходит из строя - это означает, что он теряет способность к дожиганию не сгоревших частичек топлива.
Известны случаи, когда соты катализатора оплавлялись, забивались нагаром и такой нейтрализатор уже создавал серьезную помеху на пути выходящих из двигателя выхлопных газов. Но следует сказать, что сама по себе заправка, даже неоднократная, этилированным бензином к такому результату не приведет.

Причина оплавления нейтрализатора - это работа двигателя в течение длительного времени на обогащенной (или богатой) смеси, к чему может привести как выход из строя лямбда-зонда, так и неисправности в системе питания и зажигания.

Принцип работы датчика кислорода
Наиболее распространённый тип - циркониевый кислородный датчик. По сути дела он является переключателем, резко меняющим свое состояние на рубеже 0.5% кислорода в составе выхлопных газов.

Это количество кислорода соответствует идеальному стехиометрическому соотношению воздух/топливо 14.7:1.
Обычно интерфейс датчика устроен таким образом: прогретый датчик (более 300 градусов Цельсия) при количестве кислорода менее 0.5% (богатая смесь), являясь слабым источником тока, выставляет на сигнальном выходе напряжение в диапазоне от 0.45 до 0.8 вольта, а при количестве кислорода более 0.5% (бедная смесь) - от 0.2 до 0.45 вольта. Какой точно уровень напряжения при этом - роли не играет, учитывается его положение относительно средней линии.

Если ECU видит сигнал бедной смеси - топливо добавляется. Если в следующий измерительный период ECU видит сигнал богатой смеси - то подача топлива уменьшается. Таким образом состояние системы постоянно колеблется вокруг оптимальной величины и подача топлива настраивается по практическим результатам сгорания. Это позволяет системе адаптироваться к различным условиям работы. Частота колебаний напряжения на датчике кислорода составляет примерно 1-2 Гц на холостых оборотах и 10-15 Гц при 2000- 3000 об/мин.
Так как датчик работает надежно только в хорошо прогретом состоянии, то ECU системы TCCS начинает замечать его показания только после определенного уровня прогрева двигателя.

Для ускорения прогрева датчика в него зачастую монтируют электрический подогреватель. Бывают датчики с одним проводом (сигнал), бывают с двумя (сигнал, земля сигнала), с тремя (сигнал, 2 провода подогревателя), с четырьмя (сигнал, земля сигнала, 2 провода подогревателя).

Самодиагностика компьютера системы TCCS
Любая современная система впрыска имеет встроенную подсистему самодиагностики, которая позволяет определить различного рода неисправности датчиков, исполнительных механизмов и узлов системы.

В результате процедуры самодиагностики компьютер вырабатывает диагностические коды, которые можно тем или иным способом извлечь из памяти компьютера и расшифровать в соответствии с таблицами. Способ извлечения этих кодов у разных производителей - разный. В системе TCCS для этого используется лампочка “Check Engine” на панели приборов, а переключение компьютера в режим вывода диагностических кодов осуществляется путем закорачивания пары контактов на диагностическом разъеме в моторном отсеке автомобиля. Диагностический разъем обычно находится вблизи левой опоры стойки передней подвески и представляет собой черную или серую коробочку с надписью “DIAGNOSIS” на крышке.

Пошаговая процедура самодиагностики:
Начальные условия
напряжение в бортовой сети превышает 11 вольт
дроссельная заслонка полностью закрыта
трансмиссия в положении “нейтраль” (или “парковка” для автоматических трансмиссий)
кондиционер выключен
Металлическим проводником (провод, разогнутая канцелярская скрепка) замкнуть контакты T (или TE1) и E1 на диагностическом разъеме.
Повернуть ключ зажигания в положение “ON”, но не запускать двигатель стартером.
Считать коды путем подсчета количества мигание лампочки “Check Engine”.
Считывание кодов диагностики. При считывании кодов возможны две ситуации:

Неисправностей не обнаружено:
лампочка будет мигать непрерывно с интервалом в 0.25 секунды
Обнаружены неисправности:
последует серия мигание с интервалом 0.5 секунды - первая цифра кода (например, пять миганий - цифра 5)
пауза 1.5 секунды
серия мигание с с интервалом 0.5 секунды - вторая цифра кода (например, четыре мигания - цифра 4)
в случае, если кодов больше одного - пауза 2.5 секунды
после отображения всех кодов следует пауза в 4.5 секунды и процесс повторяется сначала
Сброс кодов диагностики.

Обнаруженные коды диагностики (за исключением кодов 51 и 53) будут находиться в памяти компьютера даже после устранения неисправности. Чтобы очистить область памяти компьютера, в которой хранятся коды, нужно при заглушенном двигателе вынуть на 30-60 секунд предохранитель EFI (15A) из блока предохранителей. Коды диагностики также сбрасываются при отключении аккумуляторной батареи.
Таблица диагностических кодов.

Все коды системы TCCS унифицированы и значение их одинаково для всех двигателей Toyota, но для каждого конкретного двигателя используется специфичное для него подмножество кодов. Например, код 34 может присутствовать только на двигателях, оборудованных турбонаддувом.