Здравствуйте, уважаемые автолюбители! Как «железный конь пришел на смену деревенской лошадке», также и инжекторная система впрыска топлива, пришла на смену карбюраторам в автомобилях.
О преимуществах и недостатках систем подачи топлива, пусть спорят специалисты, а задача владельца автомобиля иметь представление о том, что такое инжектор, как устроен инжектор автомобиля.
В этом режиме инжектор подает минимальное количество топлива в камеру сгорания под давлением около 50 бар непосредственно перед верхним положением поршня в такте сжатия, как раз перед появлением искры на свече зажигания. Для достижения этого высокого давления бензин закачивается через механический насос, который электронным образом контролируется компьютером. Насос генерирует требуемое давление в данный момент на топливной рампе. Работа над слоистой смесью происходит, когда двигатель работает при низких оборотах и при небольшой нагрузке, например, при движении с постоянной скоростью на ровной местности.
И не обязательно устройство и принцип работы инжектора вам понадобится для того, чтобы ремонтировать его своими руками. Но, знать о том, как работает и из чего состоит инжектор автомобиля, нужно. Хотя бы для того, чтобы недобросовестные мастера автосервисов не пытались «нагреть» руки на вашем незнании своего авто.
Инжектор, как революция в автомобилестроении
Что такое инжектор автомобиля? Инжектором (лат. injicio, фр. Injecteur, англ. Injector – выбрасываю) – называется форсунка, как распылитель газа или жидкости (топлива) в двигателях, либо часть инжекторной системы подачи (впрыска) топлива в двигателях внутреннего сгорания.
Режим работы с гомогенной инъекцией
Это нормальный режим работы, при котором максимальное отношение смеси равно 1: оно характеризуется тем, что инжектор доставляет нормальную дозу топлива в камеру сгорания, благодаря чему двигатель производит необходимую мощность, например, во время ускорения. Благодаря этому двигатель является экономичным, а также удовлетворительным.
Как следует из названия, инжектор насоса представляет собой элемент, который объединяет функции инжекторного насоса и инжектора, управляемого электромагнитным клапаном. На цилиндр имеется один насос. Топливо подается к ним линиями, которые не имеют высокого давления. Он производится только в специальных камерах для инъекций. Из-за небольшого объема высокое давление можно получить очень быстро. Его значение, а также начальная и правильная инъекция, а также количество подаваемого топлива управляются электронным путем через электромагнитный клапан.
Годом рождения инжекторной системы впрыска считается 1951, когда компания Bosch оснастила ею 2-х тактный двигатель купе Goliath 700 Sport. Затем, в 1954 году, эстафету подхватил Mercedes-Benz 300 SL.
Массовое, серийное внедрение инжекторных систем впрыска топлива началось в конце 70-х годов прошлого века. Работа инжектора, по своим эксплуатационным характеристикам, во многом превосходила работу карбюраторной подачи топлива.
Обратная связь с датчиками
Это гарантирует хорошее сгорание смеси и относительно высокую мощность при относительно низком расходе топлива. Конструкция единичного инжектора не проста, но вы можете выделить несколько элементов в ней, которые оказывают значительное влияние на его работу. Это прежде всего происходит в цилиндре, в котором поршневой поршень, также известный как поршень насоса, перемещается поршневым образом. Ниже находится камера высокого давления, в которой топливная цепь закрыта иглой электромагнитного клапана.
Ниже представлен составной элемент, состоящий из перепускного клапана, поддерживаемого пружиной, который также нажимает на иглу инжектора. Это снова под воздействием силы этой пружины забивает дно отверстий инжектора насоса, которые вводят топливо в камеру сгорания. Есть каналы вдоль боковых стенок цилиндра, где течет топливо.
Как результат: первое десятилетие 21 века практически завершило вытеснение карбюраторов. Современные авто снабжаются в основном системами распределенного и прямого электронного впрыска.
На поршень насоса движение перемещается из распределительного вала через роликовые ролики инжектора. Рулон катится по кулачку, который имеет резкий изгиб. В результате давление может нарастать очень быстро. Остальная часть кулачка имеет нежную форму, что обеспечивает плавное перемещение рулона и, таким образом, предотвращает образование пузырьков воздуха в топливе, подаваемом в камеру высокого давления. Он достигает его, когда плунжер насоса поднимается под действием пружины. Камера увеличивает свой объем, а топливный насос подает на него топливо.
Принцип работы инжектора в системе подачи топлива
Fuel Injection System (система впрыска топлива) осуществляет подачу топлива посредством прямого впрыска при помощи форсунки (инжектора) в цилиндр двигателя либо во впускной коллектор. Соответственно, автомобили, оснащенные такой системой, носят название инжекторные.
Игла электроклапана остается в покое, оставляя все каналы топлива открытыми. Инжектор насоса имеет две фазы работы. Первая - начальная фаза заполнения. Это происходит непосредственно перед фактической инъекцией, когда форма кулачка начнет движение поршня вниз по цилиндру. Контроллер решит в нужный момент начать «предварительную инъекцию» и запустить электромагнитный клапан, который выталкивает иглу из гнезда. Это, с другой стороны, закроет поток между камерой высокого давления и входными отверстиями.
Что такое инжектор в устройстве автомобиля?
Когда плунжер насоса движется дальше вниз, давление начнет расти. Если достигнуто определенное значение давления, пружина будет сжата снизу, и игла инжектора будет повышаться. Предварительная инъекция состоится. Дальнейшее наращивание давления приведет к повторному сжатию пружины - на этот раз также сверху, в результате чего перепускной клапан будет поднят. В результате давление в камере резко падает, и игла инжектора вернется на свое место. Предварительная инъекция прекращается.
Классификация инжекторного впрыска зависит от того, какой принцип действия инжектора, а также по месту установки и количеству инжекторов.
Центральный впрыск топлива (моновпрыск) осуществляет впрыск посредством одной форсунки на все цилиндры двигателя. Инжектор, как правило, располагается на впускном коллекторе (на месте карбюратора). Система моновпрыска на сегодняшнее время не пользуется популярностью у автомобилестроителей.
Однако соленоидная игла остается в том же положении. Вскоре после того, как игла инжектора была прикреплена к сиденью, ручка рычага руля инжектора будет переворачиваться по «самой острой» части кулачка. Плунжер насоса с быстрым движением вниз вызовет внезапное увеличение давления. Сила будет настолько велика, что пружина инжектора будет сжиматься с обеих сторон, и даже открытый перепускной клапан не приведет к перепаду давления, чтобы предотвратить повышение инжекторной иглы. Основная инъекция имеет место.
Для поддержания этого значения времени впрыска, при работе на высокой скорости, разрыв между «предварительной инъекцией» и основной инъекцией значительно снижается. Здесь очень важно точно контролировать точку прерывания впрыска, которая реализуется электроклапаном.
Основная масса современных серийных автомобилей, снабжена системой распределенного впрыска топлива. То есть, отдельная форсунка отвечает за свой цилиндр.
Система распределенного впрыска топлива, классифицируется по типам:
- одновременный – все форсунки системы подают топливо одновременно во все цилиндры,
- попарно-параллельный – тип впрыска, когда происходит парное открытие форсунок: одна открывается перед циклом впуска, другая, перед циклом выпуска. Характерно то, что попарно-параллельный принцип открытия форсунок применяется в период запуска двигателя, либо в аварийном режиме неисправности датчика положения распредвала. А во время движения, используется так называемый фазированный впрыск топлива,
- фазированный - тип впрыска, когда каждый инжектор открывается перед тактом впуска,
- прямой – тип впрыска, происходящий непосредственно в камеру сгорания.
Принцип работы инжектора основывается на использовании сигналов микроконтроллера, который в свою очередь получает данные от датчиков.
Открытие электромагнитного клапана и поднятие плунжера насоса приводит к завершению впрыска. Высокое давление впрыска также приводит к возможности достижения высоких параметров мощности приводного агрегата с небольшим сгоранием. Также трудно получить текущие высокие стандарты чистоты выхлопных газов. Каковы основные различия между этими двумя системами прямого впрыска топлива?
Их сравнение скоро выйдет. Когда система прямого впрыска бензина появилась в популярном легковом автомобиле, инженеры качали от восторга. Точная дозировка топлива, более экономичное сгорание, большая мощность, возможность получения более высокой степени сжатия - казалось, что новое решение имеет те же преимущества.
Схема работы инжектора
Если не влазить в дебри «электронного мозга» нашего автомобиля, то схема работы инжектора выглядит следующим образом. На многочисленные датчики поступает информация о: вращении коленвала, о расходе воздуха, о том, какая температура охлаждающей жидкости двигателя, о дроссельной заслонке, о детонации в двигателе, о расходе топлива, о скоростном режиме, о напряжении бортовой сети авто и так далее.
Основные элементы инжекторной системы и принцип работы
Однако вскоре выяснилось, что на нынешнем этапе разработки непосредственная инъекция бензина не произвела революцию в работе двигателя внутреннего сгорания, и, кроме того, были операционные проблемы. Запасные части достигли астрономических цен. Известная японская компания, которая хотела стать пионером прямой инъекции, быстро оправилась от первоначального энтузиазма. То же самое произошло в случае французских решений, которые попали на рынок так быстро, как они были изъяты из него.
Контроллер, получая данную информацию о параметрах автомобиля, производит управление системами и приборами, в частности: подачей топлива, системой зажигания, регулятором холостого хода, системой диагностики и так далее. Изменение рабочих параметров инжекторной системы впрыска меняется систематически, исходя из полученных данных.
С тех пор, однако, прошло много времени, и сегодня почти все бренды поставили на прямую инъекцию бензина. Тем не менее, есть также те, которые пытаются связать старое с новым. Нет, вы не ошибаетесь: мы говорим об двигателе, который, помимо форсунок, поставляющих топливо непосредственно в цилиндр, также имеет форсунки, которые когда-то можно было найти в каждом «бензине», установленном на впускном коллекторе и подающем топливо непосредственно перед всасывающими клапанами.
Тем не менее, это двигатель с типично спортивными характеристиками, довольно напряженный, и кто-то может обвинить нас в описании экстремальных технических решений. По словам Ауди, значительный вклад в работу нового двигателя - это, в частности, использование «двойной» системы впрыска бензина. Правило оказывается довольно простым. Во время холодного запуска инжекторы активируются, подавая бензин непосредственно в цилиндр. Только когда полный дроссель - это прямая инъекция, снова активируется, что позволяет достичь максимальной мощности и крутящего момента.
Инжектор включает в себя такие исполнительные элементы, как:
- бензонасос (электрический),
- ЭБУ (контроллер),
- регулятор давления,
- датчики,
- форсунка (инжектор).
Соответственно, схема инжектора: электробензонасос подает топливо, регулятор давления поддерживает разницу давления в инжекторах (форсунках) и воздухом впускного коллектора. Контроллер, обрабатывает информацию от датчиков: температуры, детонации, распредвала и коленвала, и управляет системами зажигания, подачи топлива и так далее.
Инъекции или прямой инъекции?
Кто-то может спросить: «Какая разница, где мы будем вводить бензин?» Каждый тип инъекций имеет свою специфику. Традиционная многоточечная инъекция, когда топливо впрыскивается во впускной коллектор непосредственно перед впускными клапанами, проще и дешевле в проектировании. Давление в топливной шине намного ниже, чем при прямом впрыске.
Тот факт, что топливо распыляется во всасывающей трубе, имеет свои преимущества и недостатки. Преимущество: во время рабочего цикла инжектор имеет относительно длительное время, чтобы обеспечить нужное количество топлива, а когда двигатель теплый, топливо имеет время испарения, что выгодно. С другой стороны, когда двигатель холодный, бензин конденсируется на стенках впускного коллектора и поступает в цилиндр в виде капель, которые не всегда полностью сжигаются. Это явление может увеличить сгорание и усугубить чистоту выхлопных газов.
Всем хороша инжекторная система впрыска топлива, но и она не обошлась без своих особенностей. Приверженцы карбюраторов, называют их недостатками. Особенностями инжектора смело можно назвать: достаточно высокая стоимость узлов инжектора, низкая ремонтопригодность, высокие требования к качеству и составу топлива, необходимость специального оборудования для диагностики, и высокая стоимость ремонтных работ.
Прямой впрыск свободен от этого недостатка - здесь топливо распыляется на долю секунды до взрыва, а его путь к свече с холодным двигателем очень короткий. Когда двигатель прогревается, и вы хотите использовать его полную мощность, испарительное топливо со стен цилиндров охлаждает его, и это позволяет применять высокий коэффициент сжатия.
Инжектор, как революция в автомобилестроении
Следует также помнить, что инжекторы в системе прямого впрыска подвергаются воздействию температур несколько сотен градусов Цельсия, поскольку их концы находятся в цилиндрах двигателя. Разве вы не думаете, что сложность современных бензиновых двигателей настолько велика, что предел здравого смысла превышен?
Теперь, перейдем от рассказа о том, как работает и выглядит инжектор к наглядному пособию. Вы увидите на видео, принцип работы инжектора, и вам сразу же станет понятно всё, о чем написано выше.
Инжекторная система подачи топлива в автомобилях стала массово распространяться с 80-х годов . В их двигателях горючее в результате сжатия посредством форсунок-инжекторов под давлением впрыскивается в цилиндр или в коллектор впуска.
Система впрыска двигателя с воспламенением от сжатия состоит в основном из инжекторного насоса, общей рампы, инжектора и соединительных труб. Компоненты системы: Насос высокого давления. Система впрыска предназначена для выполнения нескольких функций. установить количество топлива за цикл в зависимости от режима работы двигателя; для создания высокого давления топлива для возможности распыления; для обеспечения распыления и распределения топлива в камеру сгорания; инициировать впрыск топлива с четко определенным временем цикла и обеспечить заданное время впрыска; для обеспечения равного дозирования топлива между несколькими цилиндрами.
Инжекторная система подачи топлива
Чем хороша инжекторная система подачи топлива?
Время показало ее преимущества в сравнении с моторами, где топливо подается посредством карбюратора. Инжекторная схема мотора имеет немалые достоинства:
- в двигателях внутреннего сгорания меньше, что подтверждается инжекторной системой подачи топлива ВАЗ 2109;
- ДВС запускается проще, улучшаются его эксплуатационный режим;
- Система впрыска регулируется автоматически с помощью датчика кислорода;
- Отработанные газы содержат меньше углеводородов;
- При одинаковых объемах карбюраторного и инжекторного мотора у последнего мощность выше примерно на 10 %;
- В 2016 году производители автомобилей полностью отказались от карбюраторов в легковых и малых грузовых машинах.
Как работает инжектор?
Чтобы понять, как подается топливная смесь в инжекторный двигатель, необходимо представить себе устройство инжектора .
Есть четыре основных производителя автомобильных топливных инъекций по всему миру. Инъекционные системы для дизельных двигателей можно классифицировать по множеству критериев. в этой статье мы обсудим прямые и косвенные системы впрыска, их эволюцию и тип, и как каждый компонент работает. Типы впрыскивающих систем Косвенное впрыскивание В дизельных двигателях с косвенным впрыском топливо впрыскивается в перегретый премардер. Зажигание топлива инициируется в префане, а затем распространяется в цилиндр, где происходит фактическое сгорание воздушно-топливной смеси.
Обычно он состоит из:
- Электробензонасоса;
- Контроллера или электронного блока управления;
- Регулятора давления;
- Различных датчиков;
- Собственно инжектора или форсунок.
Схема устройства инжекторной системы подачи топлива
Принцип работы инжектора достаточно прост. Контроллер анализирует поступающую от датчиков информацию и запускает бензонасос. Тот закачивает топливо в систему. С помощью регулятора давления обеспечиваются нужные параметры давления во впускном коллекторе и в инжекторах. Эти элементы хорошо работают в инжекторной системе подачи топлива ВАЗ 2107. Учитываются данные о положении и скорости вращения коленвала, расходе воздуха и другие. Электроника принимает решение о запуске двигателя и о том, как должен работать инжектор.
Принцип работы его основывается на четкой работе контроллера, который включает электромагнитный клапан форсунки с иглой. Он обеспечивает хорошее функционирование , подачи топлива, диагностики, и других. В результате впрыск происходит точно в нужный момент. При этом топливовоздушная эмульсия подается в нужном количестве и составе.
Какими бывают инжекторы?
От форсунок в решающей степени зависит подача топлива в инжекторном двигателе . Долгое время весьма распространенной была система моновпрыска, при которой через одну форсунку можно осуществлять впрыск во все цилиндры. Определенное время она существовала наряду с многоточечным впрыском.
Эти виды инжекторов развивались по-разному. Моновпрыск не соответствовал Евро-3, быстро устарел и встречается не часто. Сегодня доминирует более совершенная система, с помощью которой осуществляется распределенный впрыск топлива .
Здесь на коллектор впуска цилиндра ставится отдельная форсунка или посредством нее топливная смесь попадает непосредственно в камеру сгорания. Распределенный впрыск топливной смеси может быть:
- Одновременным;
- Попарно-параллельным;
- Фазированным или последовательным.
Особого внимания требуют машины, на которые ставятся несовершенные инжекторные системы подачи топлива. «Газель» является одним из примеров тому. Замена карбюраторного двигателя на инжекторный порой не уменьшала большой расход топлива.
Особенности устройства инжекторного двигателя
С помощью встроенной системы диагностики происходит распознавание неполадки в двигателе, сигнализируя контрольной лампой, хранит коды диагностики неисправностей. Она располагает тремя запоминающими устройствами, позволяющими оперативно анализировать техническое состояние за разные периоды времени.
Принципиальной особенностью является наличие форсунок, которые обеспечивают дозированный впрыск топливовоздушной смеси во впускную трубу после получения команды от управляющего блока. При этом необходимый воздух подается при помощи дроссельного узла и регулятора холостого хода. Форсунки крепятся к рампе, которая установлена на впускной трубе.
Форсунка представляет собой электромеханический клапан, который при помощи пружины запирается иглой. Когда от блока управления подается на обмотку электромагнита форсунки импульс, игла поднимается, открывая сопло распылителя. Через него смесь подается во впускную трубу мотора. Форсунки требуют постоянного контроля. Малейшее их засорение может негативно сказаться на работе двигателя.
Устройство электромагнитной форсунки бензинового двигателя
Также важной частью этого двигателя является нейтрализатор, который преобразует вредные компоненты отработанных газов.
Основные системы
Сегодня большинство легковых автомобилей имеют инжекторный двигатель. Устройство его помимо блока управления и нейтрализатора предполагает наличие некоторых других важных систем. Среди них системы зажигания, подачи топлива и улавливания паров бензина.
Первая предусматривает наличие расположенного в топливном баке двухступенчатого электробензонасоса, фильтра для очистки топлива, топливопроводов и форсунок вместе с регулятором давления топлива. Фильтр расположен на топливной магистрали между топливной рампой и бензонасосом.
Например, в инжекторной системе подачи топлива ВАЗ 2110 не предполагаются наличия обычной катушки зажигания и распылителя в системе зажигания. В ней используется модуль и две катушки зажигания. Управляется она контроллером. Искра образуется одновременно в двух цилиндрах методом «холостой искры». Система не нуждается в обслуживании и регулировках.
Пары бензина улавливаются при помощи угольного адсорбера, устанавливаемого в моторном отсеке и соединенным с бензобаком и патрубком дросселя трубопроводами. Сверху этого устройства смонтирован электромагнитный клапан. При неработающем двигателе он закрыт.
Когда мотор запускается, он открывается. Блок управления посылает сигнал, воздухом продувается адсорбер. Бензиновые пары попадают в дроссельный патрубок, после чего сжигаются в цилиндрах.
Зачем нужны датчики?
Работа инжектора невозможна без наличия различных датчиков, которые сообщают контроллеру необходимую информацию. Работа датчиков инжекторного двигателя позволяет контролировать параметры работы мотора, предупредить его поломки.