Каждый автолюбитель в курсе, что у машины может быт как инжекторный двигатель, так и карбюраторный. Только не все знают, что каждый из них представляет из себя. Поэтому следует как можно лучше разобраться в этом вопросе. Для начала отметим, что функция выполняется одна и та же. Формируется горючая смесь, которая подается в двигатель. Только между их работой есть большое отличие. Рассмотрим какое.
Принцип работы инжекторного типа двигателя
Если сказать конкретно, то под карбюратором понимается устройство, которое создает смесь из воздуха и топлива, также оно в состоянии регулировать расход полученной смеси. Принцип работы заключается в том, чтобы засасывать ее в мотор. Это возможно благодаря тому, что и атмосфера имеют разное давление.
Инжекторный двигатель подразумевает работу электроники. В этой системе контролируется качество смеси без участия человека. Впрыскивается она с помощью форсунок дозированно. После впрыска смесь отправляется в двигатель для сгорания. В настоящее время машины оснащены именно электронной, а не механической системой. Далее рассмотрим, чем отличается один от другого.
Сравнение инжектора и карбюратора
Рассмотрим в чем принцип работы карбюратора. Это устройство способно сформировать смесь, которая состоит из воздуха и топлива. Смесь богата на горючие, легковоспламеняющиеся вещества. Она нужна, чтобы мотором могла осуществляться требуемая работа. Сколько бы оборотов не совершала двигательная система, он поглощает одно и то же по объему количество смеси.
По расходам карбюратор потребляет очень много топлива. В то же время сильно загрязняется воздух.
Теперь рассмотрим, каков принцип . Все устройство работает так, что в мотор отправляется бедная смесь из воздуха и топлива, которая должна быть точно дозирована. У современных автомобилей это происходит под влиянием блока управления. Так как дозируется топливо по граммам (порциям), то и расход его значительно мал. К тому же, токсичность выхлопных газов практически на нуле при выходе из выхлопной трубы. Получается, что двигатель внутреннего сгорания, практически не загрязняет воздух.
Инжектор может увеличить мощность мотора до десяти процентов, также клапанный блок устроен так, что улучшается. Принцип действия, который допускает устройство внутреннего сгорания, состоит в том, что инжектор образует смесь из воздуха и горючего, причем для него важно такое топливо, которое отличается качеством, иначе автомобилем управлять невозможно.
Также еще хочется отметить, что в отличие от карбюратора, который зимой замерзает, а летом перегревается, на инжектор не влияет температурный режим внешней среды.
Если говорить о том, насколько надежен карбюратор, то его принцип работы очень прост. Устройство так сделано, что после сгорания топлива, через выхлопную трубу выходит воздух, который сильно загрязнен. Но зато его не нужно регулярно обслуживать и производить ремонтные работы при эксплуатации. Только важно, чтобы не испортить устройство, использовать фильтр для топлива и только качественную марку.
Клапанный блок при этом отличается своей надежностью. Если мы говорим о карбюраторе, то на самом деле это устройство ломается очень часто, так как трудно найти качественное топливо. Правда, отремонтировать его очень просто. Любой автолюбитель это сделает своими руками. К тому же несложно найти запасные части, да и стоят они недорого.
Если же говорить об инжекторе, то его клапанный блок более надежен, когда его эксплуатируют. Но если что-то сломается, то починить сложнее, да и диагностировать поломку самостоятельно не удастся. Требуется особое оборудование. К тому же все дополнительные элементы для сгорания топлива, которые обосновывают принцип работы инжектора, стоят дорого.
Отличия между инжектором и карбюратором.
- Если мы говорим о карбюраторе, то смесь поступает в мотор сразу, а при работе инжектора в цилиндр отправляется смесь после впрыска из форсунок.
- Когда речь идет о карбюраторе, то обычно всегда подразумевается нестабильное его использование, тогда как благодаря электронике обеспечивается надежность.
- Карбюратором в холода пользоваться опасно, он замерзает, когда очень холодно, тогда как для инжектора погода не помеха.
- Карбюратор обеспечивает выбросы в атмосферу грязные, тогда как электроника более чистые.
- Благодаря электронной системе проще набрать обороты, если сравнивать с карбюратором.
- Если применяется инжектор, то обычно экономится до сорока процентов горючего.
- Хотя карбюратор ломается чаще, чем электроника, но отремонтировать второй очень дорого, по сравнению с первым.
- Также можно отметить еще одно отличие, которое состоит в том, что хотя каждый элемент привередлив к тому, каким качеством обладает топливо, электронная система также подвержена поломкам от некачественного горючего.
Я краем упомянул, что второй управляется кучей всевозможных датчиков и собственно без них его работа не возможна. Некоторые мои зрители и читатели начали задавать вопросы — а сколько их, что они контролируют и на что влияют? Думаю эта информация реально нужная (для общего развития), поэтому решил написать статью. Так что читайте, будет полезно …
Стоит отметить, что инжектор почти на всех автомобилях одинаков, соответственно его датчики практически тоже. Но стоит отметить, что у некоторых производителей они могут немного отличаться.
Какие есть различия
Все же общая масса – ОДИНАКОВА. Они могут носить различные названия, однако суть остается той же. НО у некоторых современных машин, вместо ДМРВ (пояснения и расшифровка будет внизу) могут устанавливаться ДАД+ДТВ.
Также на некоторых автомобилях есть усовершенствованная система газораспределения, на которую устанавливаются фазовращатели, они бывают гидравлические или электрические и те и другие могут иметь контролирующие «точки»
Если не брать сложные моторы, как скажем SKYACTIV от MAZDA, ведь у них есть еще «ионные датчики» и не учитывать турбированные моторы (там добавляется еще несколько) в остальном схожесть очень большая.
ТО ЕСТЬ будем рассматривать обычные атмосферники и без систем фазорегулирования.
Какими как раз и являются большое количество простых моторов. НУ что давайте начнем и разберем каждый в отдельности.
ДМРВ (Датчик Массового Расхода Воздуха)
Обычно устанавливается на корпусе воздушного фильтра и измеряет количество всасываемого воздуха (считается в килограммах в час). Сказать, что он постоянно ломается – НЕЛЬЗЯ, все же надежность на достаточно высоком уровне. Однако все же может выходить из строя из-за попаданий влаги, масла, песчинок или пыли, это происходит, если установлен фильтр нулевого сопротивления (либо нет фильтра вообще). Еще один большой МИНУС — если тюнингуете мотор и раскачиваете штатный ВАЗОВСКИЙ до 150 – 160 л.с., то больше он обсчитать количества воздуха не может, ибо банально на это не рассчитан.
ПРОБЛЕМЫ:
- Завышение показаний. На холостых оборотах на 10-20% — неустойчивая работа, постоянно плавающие обороты, плохой пуск.
- Занижение показаний. При больших оборотах проявляется тупость мотора, увеличению расхода топлива.
Нормальное показание для автомобилей ВАЗ холостой ход – 8-10 кг/час. При 3000 об/мин – 28 – 32 кг/ч
Замена примерно около 2000-2500 рублей вместе с диагностикой.
ДПДЗ (Датчик Положения Дроссельной Заслонки)
Устанавливается сбоку на самом дросселе и на одной оси с дроссельной заслонкой. Считывает показания открытия или закрытия, соответственно нажатия педали газа.
Одно время было много подделок которые не жили и месяца, поэтому выбирать стоит проверенные временем, желательно те которые ставятся на заводе. Также были случаи, когда на мойках их сбивали-ломали струей высокого давления. Если учитывать эти правила, могут жить достаточно долго.
Неисправности: Проявление провалов при нажатии на педаль газа. Повышение оборотов (ни с того ни с сего) на холостом ходе. Рывки и провалы при нагрузке
Стоимость около 250 – 350 рублей с диагностикой
ДТОЖ (Датчик Температуры Охлаждающей Жидкости)
НА ВАЗ устанавливается между головкой блока и термостатом. В строении имеет два контакта (нужно отметить, что рядом зачастую закрепляют одноконтактный для панели приборов – их путать нельзя). Основная задача регулировать топливную смесь. Здесь можно провести аналогию с карбюратором, там вы делаете это подсосом, здесь же все делается автоматически при помощи этого датчика. Чем холоднее двигатель, тем богаче топливная смесь.
По сути это резистор (термистор) сопротивление которого меняется в зависимости от температуры. Стандартные значения для ВАЗ 100 градусов Цельсия – сопротивление около 176 Ом, «25 гр.» – 2795Ом, «0гр.» – 9420 Ом, «-20» градусов Цельсия – 28680 Ом.
Нужно отметить, что температура охлаждающей жидкости влияет почти на все характеристики управления двигателя.
Конструктивно датчик очень надежен, там по сути ломать то нечему. Основные проблемы могут быть связаны :
- Нарушение контакта внутри датчика, происходит от ОЧЕНЬ долгой эксплуатации
- Нарушение изоляции или обрыв проводки до него
Если выходит из строя:
- Включение вентилятора на холодном двигателе
- Не включение на горячем (предельные температуры)
- Трудность пуска горячего мотора
- Повышенный расход бензина
Цена самого около 150-200 рублей + замена. Меняется достаточно быстро
ДД (Датчик Детонации)
Обычно устанавливается на блоке цилиндров, между вторым и третьем цилиндрами. НА данный момент есть два варианта:
- Детонации-резонансный (похож на бочонок).
- Широкополосный (похож на таблетку)
Они не взаимозаменяемые, ставить вместо другого — НЕЛЬЗЯ, ибо работают немного по другим алгоритмам.
Конструктивно очень надежен (опять же там ломаться особо нечему). Принцип работы такой – (можно сравнить с пьезозажигалкой для плиты), чем больше идут колебания мотора (удары), тем больше он повышает напряжение. Таким образом, отслеживаются детонационные стуки. считывает показания и устанавливает угол опережения зажигания. Есть большая детонация – устанавливается более позднее зажигание.
ПРОБЛЕМЫ: Если выходит из строя — мотор не развивает мощность (тупит), не ровная работа, а также повышается расход топлива.
Цена около 250 – 400р + установка.
ДК (Датчик Кислорода) – лямбда — зонт
Устанавливается либо рядом , либо на выпускной трубе глушителя. В некоторых иномарках бывает две штуки (до катализатора и после). Основная задача определение остатков кислорода в выхлопе. Если обнаружен – бедная топливная смесь, если не обнаружен – богатая. Показания как обычно поступают в ЭБУ и используются для корректировки подачи топлива.
Это достаточно надежная электрохимическая конструкция, однако и он может выходить из строя. Если сломался – увеличивается расход топлива, а также выбросы вредных веществ.
Стоимость от 1000 до 2500
ДПКВ (Датчик Положения Коленчатого Вала)
Нужно отметить, что это один из основных датчиков, который нужен для работы всего двигателя в целом.
Формирует электрический сигнал при изменении углового положения специального зубчатого диска, который крепится на коленчатом валу. Очень выносливый и очень простой элемент. Устанавливается на крышке масляного насоса, конструктивно похож на кусок магнита с катушкой тонкого провода. Призван определить – цилиндр, время подачи топлива, и время подачи искры.
ПОЛОМКА: Если выходит из строя, то мотор перестает работать! Бывает и такое – ограничение оборотов двигателя в районе 3000 – 5000.
Стоимость – 400 – 600 рублей
ДС (Датчик скорости)
Формирует импульсы в ЭБУ, количество которых в единицу времени пропорционально скорости автомобиля. Установлен на коробке передач, видит вращение валов, таким образом рассчитывается скорость. Нужен для выработки оптимального режима работы двигателя.
Сам датчик может работать долго, однако зачастую окисляются контакты или разъемы. Выход из строя приводит к ухудшению ездовых характеристик, ЭБУ просто не может понять стоит ли машина или движется и на какой скорости.
НЕИ CПРАВНОСТИ: Пониженный холостой ход, провалы оборотов при резком торможении, немного тупит мотор. На некоторых автомобилях Chevrolet движение будет не возможно.
Цена в районе 200 – 300 рублей
ДФ (Датчик Фаз) или ДПРВ (Датчик Положения Распределительного Вала)
Определяет угловое положение распределительного вала. Для восьмиклапанных моторов он закреплен в торце головки блока. НА шестнадцатиклапанном на головке блока около 1 цилиндра.
Примерно до 2005 года на 8-клапанные моторы он не устанавливался, что это означает – впрыск топлива во впускной коллектор будет производиться в попарно-параллельном режиме. То есть открывается сразу две форсунки.
На силовые агрегаты в которые устанавливается, характерен — фазированный впрыск, то есть открывается только одна форсунка инжектора в который должен идти впрыск топлива.
НЕИСПРАВНОСТИ: Если выходит из строя, то автомобиль автоматически переходит в попарно-параллельный режим, что приводит к перерасходу в 10-15% топлива.
Стоит около 250 – 400 рублей
Как видите основных датчиков в системе около восьми штук, еще раз хочу напомнить, что в некоторых современных агрегатах их может быть намного больше. Эти же находятся в любом простом моторе, который устанавливается на сотни простых машин.
НА этом заканчиваю, искренне ваш АВТОБЛОГГЕР
Многие владельцы современных автомобилей задаются вопросом: «Как работает инжекторный двигатель?». Незнание этого вопроса происходит, во-первых, из-за того, что далеко не все автовладельцы хорошо изучали физику в школе (на уроках физики рассматривается устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания)
А во-вторых, в наше время совершенно необязательно досконально знать автомобиль, чтобы комфортно ездить на нём – в случае поломки, её всегда можно отдать в сервис. Однако находятся и сейчас заинтересованные автолюбители, которые желают знать о своей машине как можно больше, и наша статья предназначена как раз для таких.
Как работает инжекторный двигатель? Прежде всего стоит отметить, что инжекторный – это один из видов двигателя внутреннего сгорания, ставшего подлинной технической революцией. Начать наш рассказ с устройства и принципа работы двигателя внутреннего сгорания.
История создания и принцип работы ДВС
Двигатель внутреннего сгорания – двигатель, в котором сгорание топлива, за счёт которого выделяется энергия, происходит непосредственно в нем.
Наиболее распространены сегодня четырёхтактные двигатели , которые работают по следующей схеме: сначала производится впуск топливно-воздушной смеси, потом её сжатие, затем следует рабочий ход поршня и последним этапом является выпуск получившихся в результате сгорания газов.
Поскольку в двигателе внутреннего сгорания рабочим является только третий такт (рабочий ход поршня), производители таких силовых агрегатов включают в состав несколько цилиндров (как правило, 4, ), соседние друг с другом цилиндры работают с отставанием в один такт, чтобы обеспечивать постоянную работу двигателя.
Карбюратор
Чтобы двигатель внутреннего сгорания получал удобоваримую для работы топливно-воздушную смесь, инженерам нужно было придумать специальное устройство, которое бы прямо во время движения приготавливало такую смесь и передавало её в двигатель. И такое устройство было изобретено – им стал карбюратор.
Карбюраторные двигатели довольно долго занимали лидирующие положение на рынке двигателей, пока производители не начали задумываться об экологии, и вот тут-то выяснилось – карбюраторные очень сильно загрязняют природу, да и мощность была невысокая, а значит, нужно разработать принципиально новый способ подачи топливно-воздушной смеси.
Инжектор
Инжектор – одно из изобретений, резко изменивших всю автомобильную промышленность. В отличие от карбюратора, приготовлявшего воздушно-топливную смесь за пределами двигателя, при инжекторной системе топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры, за счёт чего повышается мощность (инжекторные двигатели примерно на 10% мощнее, чем карбюраторные).
В общих чертах принцип работы инжекторного двигателя можно описать так: топливо впрыскивается через форсунки либо в коллектор, где происходит смешение топлива и воздуха, либо, как на большинстве современных автомобилей, прямо в камеру сгорания. Современные инжекторные двигателя делятся на два типа:
- Моновпрысковые – всё топливо впрыскивается через общие форсунки, а затем распределяется по камерам сгорания;
- Двигатели с распределённым впрыском – каждый поршень имеет свою собственную форсунку, через которую в него попадает топливо, смешение топлива с воздухом в данном случае происходит непосредственно перед сгоранием.
Сейчас практически на любом бензиновом моторе легкового автомобиля, используется инжекторная система питания, которая пришла на смену . Инжектор благодаря ряду рабочих характеристик превосходит карбюраторную систему, поэтому он является более востребованным.
Немного истории
Активно устанавливаться такая система питания на автомобилях стала со средины 80-х годов, когда начали вводиться нормы экологичности выбросов. Сама идея инжекторной системы впрыска топлива появилась значительно раньше, еще в 30-х годах. Но тогда основная задача крылась не в экологичном выхлопе, а повышении мощности.
Первые инжекторные системы применялись в боевой авиации. На то время, это была полностью механическая конструкция, которая вполне неплохо выполняла свои функции. С появлением реактивных двигателей, инжекторы практически перестали использоваться в военной авиатехнике. На автомобилях же механический инжектор особо распространения не получил, поскольку он не мог полноценно выполнять возложенные функции. Дело в том, что режимы двигателя автомобиля меняются значительно чаще, чем у самолета, и механическая система не успевала своевременно подстраиваться под работу мотора. В этом плане карбюратор выигрывал.
Но активное развитие электроники дало «вторую жизнь» инжекторной системе. И немаловажную роль в этом сыграла борьба за уменьшение выброса вредных веществ. В поисках замены карбюратору, который уже не соответствовал нормативам экологии, конструкторы вернулись к инжекторной системе впрыска топлива, но кардинально пересмотрели ее работу и конструкцию.
Что такое инжектор и чем он хорош
Инжектор дословно переводится как «впрыскивание», поэтому второе название его – система впрыска с помощью специальной форсунки. Если в карбюраторе топливо подмешивалось к воздуху за счет разрежения, создаваемого в цилиндрах мотора, то в инжекторном моторе бензин подается принудительно. Это самое кардинальное различие между карбюратором и инжектором.
Достоинствами инжекторного двигателя, относительно карбюраторных, такие:
- Экономичность расхода;
- Лучший выход мощности;
- Меньшее количество вредных веществ в выхлопных газах;
- Легкость пуска мотора при любых условиях.
И достигнуть этого всего удалось благодаря тому, что бензин подается порционно, в соответствии с режимом работы мотора. Из-за такой особенности в цилиндры мотора поступает топливовоздушная смесь в оптимальных пропорциях. В результате, практически на всех режимах работы силовой установки в цилиндрах происходит максимально возможное сгорание топлива с меньшим содержанием вредных веществ и повышенным выходом мощности.
Видео: Принцип работы системы питания инжекторного двигателя
Виды инжекторов
Первые инжекторы, которые массово начали использовать на бензиновых моторах все еще были механическими, но у них уже начал появляться некоторые электронные элементы, способствовавшие лучшей работе мотора.
Современная же инжекторная система включает в себя большое количество электронных элементов, а вся работа системы контролируется контроллером, он же .
Всего существует три типа инжекторных систем впрыска, различающихся по типу подачи топлива:
- Центральная;
- Распределенная;
- Непосредственная.
1. Центральная
Центральная инжекторная система сейчас уже является устаревшей. Суть ее в том, что топливо впрыскивается в одном месте – на входе во впускной коллектор, где оно смешивается с воздухом и распределяется по цилиндрам. В данном случае, ее работа очень схожа с карбюратором, с единственной лишь разницей, что топливо подается под давлением. Это обеспечивает его распыление и более лучшее смешивание с воздухом. Но ряд факторов мог повлиять на равномерную наполняемость цилиндров.
Центральная система отличалась простотой конструкции и быстрым реагированием на изменение рабочих параметров силовой установки. Но полноценно выполнять свои функции она не могла Из-за разности наполнения цилиндров не удавалось добиться нужного сгорания топлива в цилиндрах.
2. Распределенная
Распределенный впрыск топлива
Распределенная система – на данный момент самая оптимальная и используется на множестве автомобилей. У такого типа инжекторных двигателей топливо подается отдельно для каждого цилиндра, хоть и впрыскивается оно тоже во впускной коллектор. Чтобы обеспечить раздельную подачу, элементы, которыми подается топливо, установлены рядом с головкой блока, и бензин подается в зону работы клапанов.
Благодаря такой конструкции, удается добиться соблюдения пропорций топливовоздушной смеси для обеспечения нужного горения. Автомобили с такой системой являются более экономичными, но при этом выход мощности – больше, да и окружающую среду они загрязняют меньше.
К недостаткам распределенной системы относится более сложная конструкция и чувствительность к качеству топлива.
3. Непосредственная
Система непосредственного впрыска топлива
Система непосредственного впрыска на данный момент – самая совершенная. Она отличается тем, что топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры, где уже и происходит смешивание его с воздухом. Эта система по принципу работы очень схожа с дизельной. Она позволяет еще больше снизить потребление бензина и обеспечивает больший выход мощности, но она сложная по конструкции и очень требовательна к качеству бензина.
Конструкция и принцип работы инжектора
Поскольку система распределенного впрыска – самая распространенная, то на именно на ее примере рассмотрим конструкцию и принцип работы инжектора.
Условно эту систему можно разделить на две части – механическую и электронную. Первую дополнительно можно назвать исполнительной, поскольку благодаря ей обеспечивается подача компонентов топливовоздушной смеси в цилиндры. Электронная же часть обеспечивает контроль и управление системой.
Механическая составляющая инжектора
Система питания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099
К механической части инжектора относится:
- топливный бак;
- электрический ;
- фильтр очистки бензина;
- топливопроводы высокого давления;
- топливная рампа;
- форсунки;
- дроссельный узел;
Конечно, это не полный список составных частей. В систему могут быть включены дополнительные элементы, выполняющие те или иные функции, все зависит от конструктивного исполнения силового агрегата и системы питания. Но указанные элементы являются основными для любого двигателя с инжектором распределенного впрыска.
Видео: Инжектор
Принцип работы инжектора
Что касается назначения каждого из них, то все просто. Бак является емкостью для бензина, где он хранится и подается в систему. Электробензонасос располагается в баке, то есть забор топлива производится непосредственно им, причем этот элемент обеспечивает подачу топлива под давлением.
Для предотвращения превышения давления, в систему входит регулятор давления. От фильтра, через него по топливопроводам бензин движется в топливную рампу, соединенной со всеми форсунками. Сами же форсунки устанавливаются во впускном коллекторе, недалеко от клапанных узлов цилиндров.
Раньше форсунки были полностью механическими, и срабатывали они от давления топлива. При достижении определенного значения давления топливо, преодолевая усилие пружины форсунки, открывало клапан подачи и впрыскивалось через распылитель.
Современная форсунка – электромагнитная. В ее основе лежит обычный соленоид, то есть проволочная обмотка и якорь. При подаче электрического импульса, который поступает от ЭБУ, в обмотке образуется магнитное поле, воздействующее на сердечник, заставляя его переместиться, преодолев усилие пружины, и открыть канал подачи. А поскольку бензин подается в форсунку под давлением, то через открывшийся канал и распылитель бензин поступает в коллектор.
С другой стороны через воздушный фильтр в систему засасывается воздух. В патрубке, по котором движется воздух, установлен дроссельный узел с заслонкой. Именно на эту заслонку и воздействует водитель, нажимая на педаль акселератора. При этом он просто регулирует количество воздуха, подаваемого в цилиндры, а вот на дозировку топлива водитель вообще никакого воздействия не имеет.
Электронная составляющая
Основным элементом электронной части инжекторной системы подачи топлива является электронный блок, состоящий из контролера и блока памяти. В конструкцию также входит большое количество датчиков, на основе показаний которых ЭБУ выполняет управление системой.
Для своей работы ЭБУ использует показания датчиков:
- . Это датчик, который определяет остатки несгоревшего воздуха в выхлопных газах. На основе показаний лямбда-зонда ЭБУ оценивает как соблюдается смесеобразование в необходимых пропорциях. Устанавливается в выпускной системе авто.
- Датчик массового расхода воздуха (аббр. ДМРВ). Этим датчиком определяется количество проходящего через дроссельный узел воздуха при всасывании его цилиндрами. Расположен в корпусе воздушного фильтрующего элемента;
- (аббр. ДПДЗ). Этот датчик подает сигнал о положении педали акселератора. Установлен в дроссельном узле;
- Датчик температуры силовой установки. На основе показаний этого элемента регулируется состав смеси в зависимости от температуры мотора. Располагается возле термостата;
- (аббр. ДПКВ). На основе показаний этого датчика определяется цилиндр, в который необходимо подать порцию топлива, время подачи бензина, и искрообразование. Установлен возле шкива коленчатого вала;
- . Необходим для выявления образования детонационного сгорания и принятия мер для его устранения. Расположен на блоке цилиндров;
- Датчик скорости. Нужен для создания импульсов, по которым высчитывается скорость движения авто. На основе его показаний делается корректировка топливной смеси. Установлен на коробке передач;
- Датчик фаз. Он предназначен для определения углового положения распредвала. На некоторых автомобилях может отсутствовать. При наличии этого датчика в двигателе выполняется фазированный впрыск, то есть, импульс на открытие поступает только для конкретной форсунки. Если этого датчика нет, то форсунки работают в парном режиме, когда сигнал на открытие подается сразу на две форсунки. Установлен в головке блока;
Теперь коротко от том, как все работает. Элекробензонасос заполняет всю систему топливом. Контролер получает показания от все датчиков, сравнивает их с данными, занесенными в блок памяти. При несовпадении показаний, он корректирует работу системы питания двигателя так, чтобы добиться максимального совпадения получаемых данных с занесенными в блок памяти.
Что касается подачи топлива, то на основе данных от датчиков, контролером высчитывается время открытия форсунок, чтобы обеспечить оптимальное количество подаваемого бензина для создания топливовоздушной смеси в необходимой пропорции.
При поломке какого-то из датчиков, контролер переходит в аварийный режим. То есть, он берет усредненное значение показаний неисправного датчика и использует их для работы. При этом возможно изменение функционирование мотора – увеличивается расход, падает мощность, появляются перебои в работы. Но это не касается ДПКВ, при его поломке, двигатель функционировать не может.
На всех современных автомобилях с бензиновыми моторами используется инжекторная система подачи топлива, поскольку она является более совершенной, чем карбюраторная, несмотря на то, что она конструктивно более сложная.
Инжекторный двигатель – не новь, но широкое распространение он получил только после развития электронных технологий. Все потому, что механически организовать управление системой, обладающей высокой точностью работы было очень сложно. Но с появлением микропроцессоров это стало вполне возможно.
Инжекторная система отличается тем, что бензин подается строго заданными порциями принудительно в коллектор (цилиндр).
Основным достоинством, которым обладает инжекторная система питания, является соблюдение оптимальных пропорций составных элементов горючей смеси на разных режимах работы силовой установки. Благодаря этому достигается лучший выход мощности и экономичное потребление бензина.
Устройство системы
Инжекторная система подачи топлива состоит из электронной и механической составляющих. Первая контролирует параметры работы силового агрегата и на их основе подает сигналы для срабатывания исполнительной (механической) части.
К электронной составляющей относится микроконтроллер (электронный блок управления) и большое количество следящих датчиков:
- положения коленвала;
- массового расхода воздуха;
- положения дроссельной заслонки;
- детонации;
- температуры ОЖ;
- давления воздуха во впускном коллекторе.
Датчики системы инжектора
На некоторых авто могут иметься еще несколько дополнительных датчиков. У всех у них одна задача – определять параметры работы силового агрегата и передавать их на ЭБУ
Что касается механической части, то в ее состав входят такие элементы:
- электрический топливный насос;
- топливные магистрали;
- фильтр;
- регулятор давления;
- топливная рампа;
- форсунки.
Простая инжекторная система подачи топлива
Как все работает
Теперь рассмотрим принцип работы инжекторного двигателя отдельно по каждой составляющей. С электронной частью, в целом, все просто. Датчики собирают информацию о скорости вращения коленчатого вала, воздуха (поступившего в цилиндры, а также остаточной его части в отработанных газах), положения дросселя (связанного с педалью акселератора), температуры ОЖ. Эти данные датчики передают постоянно на электронный блок, благодаря чему и достигается высокая точность дозировки бензина.
Поступающую с датчиков информацию ЭБУ сравнивает с данными, внесенными в картах, и уже на основе этого сравнения и ряда расчетов осуществляет управление исполнительной частью.В электронный блок внесены так называемые карты с оптимальными параметрами работы силовой установки (к примеру, на такие условия нужно подать столько-то бензина, на другие – столько-то).
Первый инжекторный двигатель Toyota 1973 года
Чтобы было понятнее, рассмотрим более подробно алгоритм работы электронного блока, но по упрощенной схеме, поскольку в действительности при расчете используется очень большое количество данных. В целом, все это направлено на высчитывание временной длины электрического импульса, который подается на форсунки.
Поскольку схема – упрощенная, то предположим, что электронный блок ведет расчеты только по нескольким параметрам, а именно базовой временной длине импульса и двум коэффициентам – температуры ОЖ и уровне кислорода в выхлопных газах. Для получения результата ЭБУ использует формулу, в которой все имеющиеся данные перемножаются.
Для получения базовой длины импульса, микроконтроллер берет два параметра – скорость вращения коленчатого вала и нагрузку, которая может высчитываться по давлению в коллекторе.
К примеру, обороты двигателя составляют 3000, а нагрузка 4. Микроконтроллер берет эти данные и сравнивает с таблицей, внесенной в карту. В данном случае получаем базовую временную длину импульса 12 миллисекунд.
Но для расчетов нужно также учесть коэффициенты, для чего берутся показания с датчиков температуры ОЖ и лямбда-зонда. К примеру, температура составляется 100 град, а уровень кислорода в отработанных газах составляет 3. ЭБУ берет эти данные и сравнивает с еще несколькими таблицами. Предположим, что температурный коэффициент составляет 0,8, а кислородный – 1,0.
Получив все необходимые данные электронный блок проводит расчет. В нашем случае 12 множиться на 0,8 и на 1,0. В результате получаем, что импульс должен составлять 9,6 миллисекунды.
Описанный алгоритм – очень упрощенный, на деле же при расчетах может учитываться не один десяток параметров и показателей.
Поскольку данные поступают на электронный блок постоянно, то система практически мгновенно реагирует на изменение параметров работы мотора и подстраивается под них, обеспечивая оптимальное смесеобразование.
Стоит отметить, что электронный блок управляет не только подачей топлива, в его задачу входит также регулировка угла зажигания для обеспечения оптимальной работы мотора.
Теперь о механической части. Здесь все очень просто: насос, установленный в баке, закачивает в систему бензин, причем под давлением, чтобы обеспечить принудительную подачу. Давление должно быть определенным, поэтому в схему включен регулятор.
По магистралям бензин подается на рампу, которая соединяет между собой все форсунки. Подающийся от ЭБУ электрический импульс приводит к открытию форсунок, а поскольку бензин находится под давлением, то он через открывшийся канал просто впрыскивается.
Виды и типы инжекторов
Инжекторы бывают двух видов:
- С одноточечным впрыском. Такая система является устаревшей и на автомобилях уже не используется. Суть ее в том, что форсунка только одна, установленная во впускном коллекторе. Такая конструкция не обеспечивала равномерного распределения топлива по цилиндрам, поэтому ее работа была сходной с карбюраторной системой.
- Многоточечный впрыск. На современных авто используется именно этот тип. Здесь для каждого цилиндра предусмотрена своя форсунка, поэтому такая система отличается высокой точностью дозировки. Устанавливаться форсунки могут как во впускной коллектор, так и в сам цилиндр (инжекторная ).
На многоточечной инжекторной системе подачи топлива может использовать несколько типов впрыска:
- Одновременный. В этом типе импульс от ЭБУ поступает сразу на все форсунки, и они открываются вместе. Сейчас такой впрыск не используется.
- Парный, он же попарно-параллельный. В этом типе форсунки работают парами. Интересно, что только одна из них подает топливо непосредственно в такте впуска, у второй же такт не совпадает. Но поскольку двигатель – 4-тактный, с клапанной системой газораспределения, то несовпадение впрыска по такту на работоспособность мотора влияния не оказывает.
- Фазированный. В этом типе ЭБУ подает сигналы на открытие для каждой форсунки отдельно, поэтому впрыск происходит с совпадением по такту.
Примечательно, что современная инжекторная система подачи топлива может использовать несколько типов впрыска. Так, в обычном режиме используется фазированный впрыск, но в случае перехода на аварийное функционирование (к примеру, один из датчиков отказал), инжекторный двигатель переходит на парный впрыск.
Обратная связь с датчиками
Одним из основных датчиков, на показаниях которого ЭБУ регулирует время открытия форсунок, является лямбда-зонд, установленный в выпускной системе. Этот датчик определяет остаточное (не сгоревшее) количество воздуха в газах.
Эволюция датчика лямбда-зонд от Bosch
Благодаря этому датчику обеспечивается так называемая «обратная связь». Суть ее заключается вот в чем: ЭБУ провел все расчеты и подал импульс на форсунки. Топливо поступило, смешалось с воздухом и сгорело. Образовавшиеся выхлопные газы с не сгоревшими частицами смеси выводится из цилиндров по системе отвода выхлопных газов, в которую установлен лямбда-зонд. На основе его показаний ЭБУ определяет, правильно ли были проведены все расчеты и при надобности вносит корректировки для получения оптимального состава. То есть, на основе уже проведенного этапа подачи и сгорания топлива микроконтроллер делает расчеты для следующего.
Стоит отметить, что в процессе работы силовой установки существуют определенные режимы, при которых показания кислородного датчика будут некорректными, что может нарушить работу мотора или требуется смесь с определенным составом. При таких режимах ЭБУ игнорирует информацию с лямбда-зонда, а сигналы на подачу бензина он отправляет, исходя из заложенной в карты информации.
На разных режимах обратная связь работает так:
- Запуск мотора. Чтобы двигатель смог завестись, нужна обогащенная горючая смесь с увеличенным процентным содержанием топлива. И электронный блок это обеспечивает, причем для этого он использует заданные данные, и информацию от кислородного датчика он не использует;
- Прогрев. Чтобы инжекторный двигатель быстрее набрал рабочую температуру ЭБУ устанавливает повышенные обороты мотора. При этом он постоянно контролирует его температуру, и по мере прогрева корректирует состав горючей смеси, постепенно ее обедняя до тех пор, пока состав ее не станет оптимальным. В этом режиме электронный блок продолжает использовать заданные в картах данные, все еще не используя показания лямбда-зонда;
- Холостой ход. При этом режиме двигатель уже полностью прогрет, а температура выхлопных газов – высокая, поэтому условия для корректной работы лямбда-зонда соблюдаются. ЭБУ уже начинает использовать показания кислородного датчика, что позволяет установить стехиометрический состав смеси. При таком составе обеспечивается наибольший выход мощности силовой установки;
- Движение с плавным изменением оборотов мотора. Для достижения экономичного расхода топлива при максимальном выходе мощности, нужна смесь со стехиометрическим составом, поэтому при таком режиме ЭБУ регулирует подачу бензина на основе показания лямбда-зонда;
- Резкое увеличение оборотов. Чтобы инжекторный двигатель нормально отреагировал на такое действие, нужна несколько обогащенная смесь. Чтобы ее обеспечить, ЭБУ использует данные карт, а не показания лямбда-зонда;
- Торможение мотором. Поскольку этот режим не требует выхода мощности от мотора, то достаточно, чтобы смесь просто не давала остановиться силовой установке, а для этого подойдет и обедненная смесь. Для ее проявления показаний лямбда-зонда не нужно, поэтому ЭБУ их не использует.
Как видно, лямбда-зонд хоть и очень важен для работы системы, но информация с него используется далеко не всегда.
Напоследок отметим, что инжектор хоть и конструктивно сложная система и включает множество элементов, поломка которых сразу же сказывается на функционировании силовой установки, но она обеспечивает более рациональный расход бензина, а также повышает экологичность автомобиля. Поэтому альтернативы этой системе питания пока нет.
Autoleek