На смену карбюраторным автомобилям уже давно пришли инжекторные. И хоть оба вида транспортных средств одинаково часто встречаются на отечественных дорогах, принцип устройства последнего вызывает куда больше вопросов. Эта обзорная статья разъяснит устройство инжектора, в чём преимущества и особенности его функционирования.
Что такое инжектор
Под термином «инжектор» понимают отдельно установленную на мотор форсунку или конкретную часть целостной системы транспортного средства, служащую для распределения топливной смеси. Впрыскивание топлива происходит или сразу в цилиндры мотора, или в его впускной коллектор. В этом и есть основное отличие между инжекторными и карбюраторными агрегатами.
Исходя из места установки форсунки, выделяют несколько разновидностей этих устройств. Любая из них будет обеспечивать либо точечную подачу топливной смеси в мотор машины, либо его местонахождение в камере сгорания для дальнейшего получения топливно-воздушной смеси.
Неважно, какое топливо «предпочитает» ваш автомобиль - этот конструктивный элемент одинаково успешно функционирует как на дизельных, так и на бензиновых разновидностях транспортных средств.
История возникновения
Первыми установкой инжекторов на транспортные средства занялись специалисты компании «Bosh», установившие инжекторный двигатель на купе Goliaath 700 Sport . Это случилось ещё в 1951 году, а уже через 3 года их примеру последовали представители компании «Mercedes». Это первые успешные опыты использования инжекторов на автомобильном транспорте.
Имеются сведения и о том, что установки такого типа применялись ещё раньше: примерно в 30-х годах ХХ века, преимущественно на технике боевой авиации. Разумеется, первые инжекторы нельзя было назвать идеальными, поскольку с возлагаемой на них функцией увеличения мощности мотора они справлялись плохо, а экономия топлива и высокая экологичность машин в те времена мало кого интересовали.
После того как в 40-х годах начали использоваться реактивные двигатели, об инжекторных моторах на время забыли, тем более что КПД первых таких устройств был невысоким. Не считая установки инжекторов на машины компаний «Bosh» и «Mercedes», можно сказать, что полноценное возрождение этих устройств состоялось лишь в 80-х, когда их начали массово внедрять уже в автомобильную промышленность.
Значительную роль в таком «воскрешении» сыграла необходимость снижения токсичности выбрасываемых в атмосферу газов, которая и заставила инженеров немного модернизировать старые модели инжекторов. Это у них хорошо получилось, поскольку именно такой тип двигателей встречается на большей части современных автомобилей.
Знаете ли вы? Первый предок современного автомобиля «увидел» мир в 1768 году. Это была паросиловая машина, способная перевозить людей, но лишь отдалённо напоминавшая современные автомобили. Первое транспортное средство, движение которого обеспечивалось ДВС и уже больше напоминало привычную для нас машину, было представлено общественности только в 1806-м.
Типы инжекторных форсунок
Сегодня выделяют два основных их типа. Инжекторная форсунка бывает электронная
и механическая.
В первом случае топливная смесь проходит сразу к форсункам, а затем при участии электронного блока управления дозируется и направляется в камеру сгорания. Такой вариант больше удобен при постоянной эксплуатации транспортного средства, поэтому практически всегда устанавливаются на новые автомобили.
В случае с механическим инжектором речь идёт об узле без ЭБУ, где регулировка подачи топлива в двигатель выполняется посредством клапанов (в зависимости от уровня открытости форсунки подготавливают и соответствующее количество топливной смеси). Первые инжекторы были именно такого типа, они до сих пор встречаются на старых моделях автомобилей. На новых транспортных средствах устанавливаются только электронные варианты.
Существует классификация электронных форсунок, основывающихся на способе впрыска топлива. Выделяют такие три разновидности:
Устройство
Одно из самых простых деталей сложной системы автомобиля - инжекторная система. Сюда входят:
Что же касается самой форсунки, то всё зависит от конкретного типа. К примеру, электромагнитная состоит из якоря электромагнита, сопла, уплотнения, иглы, обмотки возбуждения, пружины, сетчатого фильтра и разъёма электромагнитного. Все эти детали находятся в общем корпусе.
Важно! Чтобы обеспечить стабильную и бесперебойную работу инжектора, стоит периодически проверять чистоту форсунок (особенно если для заправки авто использовалось низкокачественное топливо).
В электрогидравлической форсунке вы не найдёте сетчатый фильтр, там в дополнение к остальным составляющим идут:
В пьезоэлектрической форсунке, помимо основных составляющих, имеются ещё клапан переключения и нагнетательный канал, принимающие непосредственное участие в её работе. Несмотря на то что работа инжекторов разных видов имеет определённые отличия, основной принцип их деятельности практически одинаковый.
Знаете ли вы? Первый ЭБУ появился практически одновременно с самим инжектором, а именно в 1939 году. Тогда он мало напоминал современное устройство и использовался только в системе работы авиационного мотора Kommandogerat.
Как работает
Если опустить незначительные детали, то работа инжектора будет состоять из этапов, которые тесно взаимосвязаны между собой:
- Измерения массы поступающего воздуха с помощью специального датчика.
- Передачи полученных сведений в ЭБУ инжектора (к нему же поступают данные и от других датчиков: температурного, дроссельного, измеряющего скорость вращения коленного вала).
- Расчёта компьютером необходимого количества топливной жидкости после анализа сведений от датчиков.
- Воздействия электрического разряда установленной продолжительности на форсунки, что способствует их открытию и передаче топлива из магистрали в коллектор.
Видео: как работает инжектор Самая сложная составляющая всей системы - её «мозг» (ЭБУ), представлен он в виде мини-компьютера. Содержит программу, предназначенную для быстрого анализа всех параметров функционирования мотора и соответствующей реакции на имеющиеся изменения.
Поэтому, чтобы обеспечить адекватную работу инжектора, незаменимыми будут каталитический нейтрализатор (дожигает несгоревшие топливные частицы) и кислородный датчик (отправляет блоку управления данные о состоянии топливной смеси и токсичности выхлопа). Без этой информации работа всего устройства будет некорректной.
Достоинства и недостатки
Несомненно, каждое устройство имеет некоторые недостатки. Но если они не усложняют человеку жизнь, то и переживать особо не стоит. Инжектор характеризуется множеством «сильных» сторон. Среди плюсов таких систем можно выделить:
- экономию расхода топливной смеси (в сравнении с карбюраторными двигателями);
- прирост мощности агрегата (и при сниженных рабочих оборотах в частности);
- упрощённый и полностью автоматизированный запуск мотора;
- оптимальное поддержание необходимых оборотов на холостом ходу;
- расширенные возможности в вопросе управления работой мотора;
- отсутствие необходимости ручной регулировки системы впрыска;
- снижение токсичных отходов в выбрасываемых газах;
- хорошая защита транспортного средства от возможного угона;
- отсутствие взаимозависимости между работой агрегата и атмосферным давлением, что упрощает эксплуатацию автомобиля в горах или в другой местности с возможными перепадами давления.
Достоинства перечислены, но это не означает, что «сюрпризов» не будет. Вот почему важно учитывать и недостатки. Что касается их, то тут нельзя не отметить:
- высокие требования к составу используемой топливной смеси;
- необходимость использования специального оборудования при диагностике и дальнейшем обслуживании инжекторных моторов;
- высокую зависимость от электропитания и повышенную чувствительность к постоянному напряжению;
- очень высокое давление топливной смеси, а это значит, что при аварии велика вероятность возгорания и взрыва (в современных автомобилях для предупреждения таких нежелательных последствий устанавливается контроллер).
Конечно, инжектор нельзя назвать простым устройством, но, учитывая его роль в приросте мощности и экологичности двигателя, стоит задуматься над приобретением автомобиля именно такого типа, тем более что ремонт инжекторного агрегата - сегодня уже не проблема. Определить, что не так с инжекторным приспособлением, просто: при запуске двигателя автомобиля наблюдаются сбои. Изучив статью, некоторые из них получится устранить самостоятельно.
Подписывайтесь на наши ленты в
Как правило, на сегодня, большое количество автомобилей оборудуются специальными системами впрыска горючего. Интересно будет узнать, о том что идея о внедрении такой системы в автомобильный мир появилась уже в далеких 50-х годах. Так, 1951 год стал годом рождения первой системы впрыска топлива, именно в этом году компания Bosch укомплектовала ею 2-х тактный двигатель купе Goliath 700 Sport.
Последователем Bosch стал Mercedes-Benz 300 SL, который подхватил эстафету в 1954 году. И вот, уже в конце 70-х годов началось массовое, серийное введение инжекторных систем впрыска топлива. Как оказалось на практике, впрыск топлива имеет множество достоинств и отличных характеристик, по которым такая система превосходит карбюраторную подачу топлива. От карбюраторного принципа смесеобразования система впрыска топлива отличается более безошибочной дозировкой топлива, а следовательно, и большей экономичностью и приемистостью автомобильного транспорта. Также система впрыска топлива славится меньшей токсичностью выхлопных газов. Можно сделать такой вывод, что переоценить работу системы впрыска топлива практически невозможно.
Форсунка является одной из аниболее важных частей системы впрыска топлива, поэтому она во многом и определяет эффективность и надежность работы движка. Однако, именно она работает в наиболее тяжелых условиях. Каждому автолюбителю важно знать что это за деталь и как она работает, дабы в случае какой-либо неисправности системы впрыска топлива произвести правильную диагностику поломки, ведь именно от состоянии форсунки зависит хорошая работоспособность самой системы. В данной статье мы акцентируем внимание именно на строении форсунки, ее видах и принципе работы. Итак, начнем.
1. Типы инжекторных форсунок
Для начала давайте разберемся, что такое форсунка и какое ее предназначение. Деталь форсунки (по-другому можно назвать инжектором) представляет собой конструктивный элемент системы впрыска горючего. Главными тремя функциями, которые выполняет форсунка являются дозированная подача топлива, распыление данной топливной жидкости в камере сгорания (другими словами – впускной коллектор), а также возникновение топливно-воздушной смеси.
Как правило, форсунка приводится в эксплуатацию в системах впрыска топлива как дизельных, так и двигателей, работающих на бензине. Если говорить о современных двигателях, установленные в них форсунки руководствуются электронным управлением впрыска. Данную деталь принято разделять на три типа, в зависимости от способа произведения впрыска.
Итак, существуют такие три вида форсунки:
1. Электрогидравлическая
2. Электромагнитная
3. Пьезоэлектрическая
Теперь о каждом виде поподробнее.
Форсунка электромагнитная
Данную форсунку, как правило, принято устанавливать именно на бензиновых движках, в том числе укомплектованных системой непосредственного впрыска.
Сама по себе электромагнитная форсунка имеет довольно обычное строение и состоит непосредственно из электромагнитного клапана с иглой и сопла. Работает такая форсунка по своеобразному принципу. В соотношении с заложенным алгоритмом, установленный электронный блок управления способен обеспечить в нужный момент передачу напряжения прямиком на обмотку возбуждения клапана. В этот момент создается своеобразное электромагнитное поле, которое может преодолевать усилие пружины, втянуть якорь с иглой и отпустить сопло. После проделанной операции осуществляется впрыск топлива. После того момента, как напряжение исчезнет, пружина возвращает иглу форсунки обратно на седло.
Форсунка электрогидравлическая
Как правило, электрогидравлическую форсунку принято приводить в действие на двигателях использующих дизель, в том числе и таких, которые укомплектованы системой впрыска Common Rail. Сама по себе электрогидравлическая форсунка состоит из впускной и сливной дроссели, камеры управления, а также электромагнитного клапана. Такая форсунка приводится в эксплуатацию по принципу применения в процессе работы давления топлива, как при произведении впрыска, так и при его окончании.
Как правило, на начальной позиции электромагнитный клапан обесточен и находится в закрытом состоянии, игла форсунки прислоняется к седлу благодаря мощности давления топлива на поршень, которое имеет место в камере управления. В этом случае впрыск топлива не производится. В этот момент давление топлива на иглу ввиду несоответствии площадей контакта порядка меньше чем давление на поршень.
посылает сигнал и по его команде в работу включается электромагнитный клапан, который осуществляет открытие сливной дроссели. В свою очередь, топливо, которое выходит из камеры управления, начинает проходить через дроссель прямиком в сливную магистраль. В таком случае, дроссель способна воспрепятствовать скорой стабилизации давлений в камере управления и впускной магистрали. Таким образом, происходит снижение давления на поршень, но давление топлива на иглу остается на прежнем уровне. Под воздействием давления игла двигается вверх и происходит впрыск топлива.
Форсунка пьезоэлектрическая
Пьезоэлектрическая форсунка является самым совершенным и надежным устройством, которое способно обеспечить впрыск горючего. Такую форсунку, как правило, устанавливают на двигателях, использующих дизель, которые укомплектованы системой впрыска Common Rail. Такой вид форсунки имеет много достоинств, среди которых имеет место быстрота срабатывания Данная форсунка превосходит всех своих оппоненток и является самым надежным устройством, обеспечивающим впрыск горючего.
Преимуществом пьезофорсунки является быстрота срабатывания, которая в четыре раза превышает быстроту электромагнитного клапана. Из этого следует осуществимость многократного впрыска горючего в период одного цикла, а также безошибочная дозировка впрыскиваемого горючего.
Вся операция происходит благодаря использованию пьезоэффекта в руководстве форсункой, который был основан на изменении показателей длины пьезокристалла под воздействием напряжения. Вся конструкция пьезоэлектрической форсунки состоит из пьезоэлемента, переключающего клапана, толкателя, а также иглы, которые умещаются в корпусе.
Пьезофорсунка приводится в работу по такому же принципу как и электрогидравлическая, а именно по гидравлическому. В связи с высоким давлением горючего, игла, находящаяся на исходной позиции, посажена на седло.
Во время подачи электрического сигнала на пьезоэлемент, производится увеличение его длины, при этом это позволяет пьезоэлементу толкать усилие непосредственно на поршень толкателя. В этот момент, переключающий клапан приходит в открытое состояние и топливо проходит в сливную магистраль. При этом падает давление, которое находится выше иглы. При этом, за счет давления в нижней части игла идет вверх и происходит впрыск горючего. Как правило, количество впрыскиваемого топлива может определяться длительностью воздействия на пьезоэлемент, а также уровнем давления горючего в топливной рампе.
2. Принцип работы форсунки инжектора
Для того, чтобы разобраться в принципе работы форсунки, нужно в общем понять работу всей системы впрыска топлива. Итак, данная система производит подачу горючего в цилиндр двигателя либо во впускной коллектор по принципу прямого впрыска благодаря форсунке, или как принято называть еще, инжектора. Исходя из этого, все автомобили, которые комплектуются такой системой, получают название инжекторных.
Классифицирование инжекторного впрыска проводится в зависимости от того, какой принцип работы инжектора, а также по месту его установки и суммарному количеству инжекторов. Как правило, центральный впрыск топлива осуществляется по такому принципу: во всеобщий впускной трубопровод, с помощью форсунки впрыскивается топливо на все цилиндры двигателя.
Форсунку, как мы уже упоминали, принято устанавливать именно перед дроссельной заслонкой, в том месте, где должен находиться Она показывает низкое сопротивление обмотки электромагнита (до 4-5 Ом). Как же распределяется впрыск? С помощью отдельных форсунок происходит впрыск топлива во впускные трубопроводы каждого имеющегося цилиндра. Они занимают место у основания впускных трубопроводов (как правило, у корпуса головки блока цилиндров) и отличаются довольно-таки высоким сопротивлением обмоток электромагнитов (до 12-16 Ом). Он может быть и меньшим, но при условии наличия дополнительного блока сопротивлений.
Как известно, большинство современных автомобилей снабжаются системой именно распределенного впрыска топлива. Как мы уже говорили, она работает по принципу, что отдельная форсунка отвечает за свой цилиндр. Важно знать, что каждая система распределенного впрыска топлива делится на четыре разных типа:
1. Одновременный
2. Попарно-параллельный
3. Фазированный
4. Прямой
Теперь о каждом поподробнее. Одновременный тип
характеризируется подачей горючего от всех форсунок системы одновременно во все цилиндры. Что ж, название говорит само за себя. Попарно-параллельный тип
впрыска подразумевает парное открытие форсунок, при котором, одна открывается непосредственно пред циклом впуска, а вторая - перед циклом впуска. Главной отличительностью этого типа является применение попарно-параллельный принцип открытия форсунок в момент запуска двигателя, или же в период аварийного режима неисправности датчика положения распредвала. В период эксплуатации автомобиля, то есть во время движения, в работу включается фазированный впрыск топлива. Это тип впрыска. При котором каждый инжектор открывается перед тактом впуска. Наконец, прямой тип впрыска происходит непосредственно в камеру сгорания.
Некоторые автомобили новейшего поколения могут похвастаться подачей топлива непосредственно в камеру сгорания (это и есть непосредственный впрыск). Отличительной чертой форсунок таких двигателей является наличие высокого рабочего напряжения электромагнита, которое достигает до 100 В. Маркировки форсунок отражают фабричную, или торговую, марку либо название, а также каталожный номер, или наименование и номер серии.
Как правило, горючее подается к форсунке под определенным давлением, которое зависит от режима работы движка. Принцип действия инжектора предполагает использование сигналов микроконтроллера, который в свое время получает данные от датчиков. Поступившие на электромагнит электрические импульсы, которые исходят от блока управления, заставляют работать игольчатый клапан, который открывает и закрывает канал форсунки. Все количество топлива которое распыляется зависит от длительности импульса, которая задается непосредственно блоком управления. Если говорить о форме и направлении распыляемого факела очень важны при смесеобразовании и определяются количеством и расположением распылительных отверстий.
Как правило, если топливо впрыскивается во всеобщий трубопровод с помощью одной форсунки, то это называется системой моновпрыска. Такая система на сегодня не пользуется особым спросом среди автомобилестроителей. Большинство автопроизводств предпочитают использовать сразу две форсунки в системе впрыска.
Как ни крути, но как и любая другая система, инжекторная ситсема имеет и свои недостатки, среди которых достаточно высокая цена на узлы инжектора, низкая уровень ремонтопригодности, высокие запросы по поводу состава и качества горючего, крайняя необходимость использования специального оборудования для диагностики каких-либо поломок, и, конечно же, довольно высокие ценовые показатели стоимости ремонта.
3. Как устроена форсунка инжектора
А теперь давайте рассмотрим конструкцию форсунки, из чего же она состоит. Каждому автолюбителю известно, что подача топлива в форсунках происходит преимущественно сверху вниз. Если говорить в общих чертах, можно сказать, что форсунка состоит из одного, реже двух каналов. Как правило, по первому к выходу подходит распыляемая жидкость, а по второму проходят жидкость, пар, газ, который служит для распыления первой жидкости. Как показывает практика, чистая и качественная форсунка способна дать конусообразный распыл, а факел получается непрерывный и ровный.
Если детализировать построение форсунки, можно сказать, что она, в первую очередь состоит из корпуса. В верхней части корпуса можно отыскать так называемый гидравлический разъем, который, в свою очередь, закрепляется к топливной рампе.
Благодаря наличию насоса и обратного клапана в рампе непрерывно поддерживается установленное давление горючего. Известно, что форсунка прикрепляется к топливной рампе посредством специального зажимного устройства.
Нижнюю часть форсунки занимает распылительная пластина с отверстиями для впрыскивания топлива. Для того, чтобы обеспечить герметичность соединения сверху и снизу находятся специальные уплотнительные кольца. С одной стороны форсунки находится электрический разъем, который используется для управления соленоидом форсунки. Весь основной механизм находится внутри форсунки и состоит из фильтрующей сетки, электромагнитной обмотки, седлом клапана, пружины, игольчатого клапана с якорем соленоида и запорным сферическим элементом, а также распылительной пластины. Сопло принято считать самым важным элементом форсунки.
Подписывайтесь на наши ленты в
Оборудование такого рода используется во всех системах впрыска двигателей - и бензиновых, и дизельных. Сегодня на современных двигателях используют форсунки, которые оснащены электронным управлением впрыска.
Зависимо от того или иного способа выполнения впрыска различают такие виды форсунок, как: электромагнитная, пьезоэлектрическая и электрогидравлическая.
- Читайте также статью:
Конструкция и принцип функционирования электромагнитной форсунки
Фотография устройства электромагнитной форсунки
Электромагнитное устройство такого плана, как правило, используют, на бензиновых двигателях, включая и те, которые имеют систему непосредственного впрыска. Данный вид оборудования характеризуется довольно простой конструкцией, которая состоит из сопла и включающего электромагнитного клапана, оснащенного иглой.
Работа электромагнитной форсунки происходит таким образом. Электронный блок управления, в точном соответствии с заложенным ранее алгоритмом, обеспечивает в необходимый момент на обмотку возбуждения клапана подачу напряжения. В процессе этого создается электромагнитное поле, которое преодолевает усилие пружины, затем втягивает якорь с иглой и, таким образом, освобождает сопло. После этого осуществляется впрыск топлива. Когда же напряжение пропадает, пружина иглу форсунки возвращает на седло.
Конструкция и принцип функционирования электрогидравлической форсунки
Фотография устройства электрогидравлической форсунки
Электрогидравлическое оборудование такого плана применяют на дизельных двигателях, включая и те, которые оборудованы системой впрыска под названием «Common Rail». Конструкция устройства данного типа объединяет в себе электромагнитный клапан, сливную и впускную дроссели, камеру управления.
Принцип работы данного оборудования основан на применении давления топлива, и при впрыске, и после его прекращения. Электромагнитный клапан в исходном положении обесточен и полностью закрыт, игла устройства прижата к седлу с помощью силы давления на поршень топлива в камере управления. В таком положении впрыск топлива не осуществляется. Следует отметить, что в такой ситуации давление топлива на иглу в связи с разностью площадей контакта менее давления, осуществляемого на поршень.
После команды электроблока управления происходит срабатывание электромагнитного клапана и осуществляется открытие сливной дроссели. При этом, топливо, находящееся в камере управления, вытекает в сливную магистраль через дроссель. Впускной дроссель служит препятствием тому, чтобы произошло быстрое выравнивание давлений не только во впускной магистрали, но также и в камере управления. Постепенно давление на поршень уменьшается, но не изменяется давление топлива, осуществляемое на иглу - в результате этого происходит поднятие иглы и, соответственно, впрыск горючего.
Конструкция, преимущества и принцип функционирования пьезоэлектрической форсунки
Схема устройства пьезоэлектрической форсунки
Наиболее совершенным устройством, с помощью которого обеспечивается впрыск топлива, считается пьезоэлектрическое оборудование такого плана - оно называется «пьезофорсунка». Данный вид устройств устанавливают на тех дизельных двигателях, которые оборудованы системой впрыска, носящей название Common Rail - аккумуляторная топливная система.
Преимущество подобных устройств - это быстрота срабатывания (примерно в четыре раза быстрее, чем электромагнитный клапан), что в результате предоставляет возможность многократно впрыскивать топливо на протяжении течение одного цикла. Кроме этого плюсом пьезофорсунок является максимально точная дозировка топлива, которое впрыскивается.
Создание данного вида оборудования стало возможным в связи с использованием в управлении форсункой пьезоэффекта, который основан на смене длины пьезокристалла в результате воздействия напряжения. Конструкция такого устройства включает в себя пьезоэлемент и толкатель, отвечающий за переключение клапана, а также иглу - всё это помещено в корпус устройства.
В работе данного вида оборудования, также как и в работе электрогидравлических устройств такого плана, используют гидравлический принцип. Игла в исходном положении посажена на седло из-за высокого давления топлива. В процессе подачи на пьезоэлемент электрического сигнала, происходит увеличение его длины, что передает на поршень толкателя усилие. В результате этого происходит открытие переключающего клапана и поступление в сливную магистраль топлива. Падает давление выше иглы. В связи с давлением в нижней части происходит поднятие иглы и, соответственно, впрыск топлива.
Количество топлива, которое впрыскивается, определяется такими факторами, как:
- длительность воздействия на пьезоэлемент;
- давление топлива в топливной рампе.
Инжекторный двигатель - что мы о нем знаем? Именно им оснащается любая современная машина. Реализация ресурса такого двигателя внутреннего сгорания (ДВС) рассчитана на экономный расход топлива, минимизацию его выхлопа в окружающую среду. Проведем небольшой экскурс по изучению агрегата.
За счет чего он работает?
Работают тактами; каждый такт обеспечивает операцию:
- Заполнение горючим цилиндров.
- Сжатие его поршнем для сгорания.
- Рабочий ход - получение механической энергии путем детонации горючего вещества.
- Вывод переработанного сырья в атмосферу.
Наиболее востребованными автопромом являются 4-х на бензиновой тяге. На их примере изучим принцип работы инжекторного двигателя.
При первом такте поршень максимально опускается вниз - через клапан подается перемешанный с воздухом бензин. Далее, поршень поднимается до упора, закрывая клапан и сжимая смесь. После этого свеча отсекает искру - она запускает детонацию сдавленного вещества.
Повышение температуры в камере и образование газов продвигают поршень вперед, а коленвал за счет инерции возвращает его на верхнюю позицию. При высокой скорости оборотов давление нагнетается еще больше, открывается выходной клапан. Продукты переработки бензина устремляются к нему.
Для более рационального функционирования используется комплекс датчиков, которые определяют получаемую на механизмы нагрузку, рассчитывают порции компонентов детонирующей смеси для обеспечения движения с циклом, равным такту.
Программная «начинка» их устроена так, что каждый срабатывает параллельно режимам мотора, отслеживает изменения в циклах и подстраивается под них. Такая функциональность позволяет подстраивать расход горючего под индивидуальный стиль вождения, повысить КПД.
В чём особенности устройства?
Изучение конструкции позволит подробнее разобраться, как работает инжекторный двигатель. Компоненты, характерные для этого типа:
- Блок электронного управления (ЭБУ);
- Регулятор давления;
- Форсунки;
- Бензонасос;
- Датчики.
Взаимодействие перечисленного: датчики получают данные о состоянии механики или процессах, их обрабатывает процессор и передает управляющие команды. Форсункам выделяется ограниченный заряд, который их открывает. Результат - смесь из топливного отдела попадает в отсек впускного коллектора.
Чтобы схема этого процесса стала более понятной, проведем краткий экскурс по устройству некоторых узлов, из которых состоит двигатель инжектор.
ЭБУ
Основная его функция - бесперебойно выдавать команды составляющим автомобиля на основании обработанной информации. В нее входят:
- факторы окружающей среды (температура, влажность, пр.);
- степень нагрузки на механику (при подъеме на горку, передвижение по плохой дороге, др.);
- режим мотора (холостой/скоростной ход, учет нагрузки при переходе на полный привод, т. д.).
При несовпадениях исходной программе компьютер задает исполняющим элементам корректировки. Блок способен проводить диагностику. Об отказе любого механизма-исполнителя, его некорректном функционировании водитель оповещается путем индикации CheckEngine на приборной панели. Сведения об ошибках собираются в памятном отделе, что при серьезных поломках помогает их оперативному обнаружению и устранению.
Виды заложенных устройств памяти:
- Однократно программируемое постоянное запоминающее (ППЗУ) - содержит базовый программный код («мозг» автомашины). Его чип находится на плате панели, при выходе из строя легко меняется новым. При любых сбоях вложенные коды остаются храниться на нем.
- Оперативное запоминающее (ОЗУ) - временный резервуар, применяемый для обработки задач по текущему сеансу. Устройство впаяно к плате; по прекращению подачи электричества из аккумулятора вся информация с него стирается.
- Электрически программируемое (ЭПЗУ) - содержит временные данные и кодировку средств защиты от угона. В качестве питания использует вшитый аккумулятор, подзаряжаемый при движении. Через него сравниваются вшитые коды электронной блокировки и те же параметры иммобилайзера. При их несовпадении запуск инжекторного двигателя невозможен.
Форсунки
Через них производится выплеск порций топливной массы в коллекторное и цилиндровое отделения, причем открытие/закрытие клапана в течение секунды повторяется многократно.
По способу аппаратного управления и используемого количества деталей подразделяют на категории:
- Дроссельный моновпрыск (TBI)- подача сырья для детонации осуществляется одной деталью. Подаваемая струя не синхронизируется со срабатыванием клапана впуска. Управляющие сигналы на форсуночное сообщение производятся из внутриколлекторного чипа. Принцип распространен на старых моторах 90-х годов выпуска.
- Впрыск с распределением (MFI) - используется во всех современных автомобилях с бортовым компьютером. Передача горючего происходит комплектно: одна форсунка - один цилиндр. Форсунковый блок крепится поверх коллектора, а весь процесс синхронизируется с ЦБУ, согласно с тем, как работает система зажигания инжекторного двигателя. При сравнении сводных характеристик предшественников - КПД увеличен до 10%.
MFI-элементы по подаче струи бывают: электрогидравлические, электромагнитные, пьезоэлектрические. Они применяются при распределении впрыска:
- Одновременном (синхронное наполнение всех цилиндров);
- Попарно-параллельном - одна пара поршней принимает нижнее положение, другая - верхнее. Залив топлива и вывод продуктов сгорания производятся так же;
- Двухстадийном (фазовом)- передача горючего в камеры сгорания производится в две операции.
- Непосредственном - применяется в конструкциях моторов, подразумевающих сжигание сверхобедненного кислородом состава.
Важный факт: технология TBI сегодня практически не распространена, так как она менее экономичная и ненадежная!
Каталитический нейтрализатор
Это устройство позволяет сократить в выводимых газах содержание веществ, как окиси углерода и азота, за счет преобразования их в углеводороды. Не управляется ЭБУ, но взаимодействует с центром обработки через датчик, определяющий процент кислорода в выхлопных скоплениях. При избыточной подаче горючего контроллер получает сведения от датчика и корректирует ее.
В нейтрализаторе установлены керамические элементы со встроенными катализаторами:
- окислительными (платиновый и палладиевый);
- восстановительным родиевым;
- селективными;
- накопительными.
На заметку: этилированный бензин губителен для работы нейтрализаторов, а заправочные вещества с высоким содержанием серы приведет в негодность элементы накопительной катализации!
Датчики
Слаженную работу всех механизмов инжекторных двигателей обеспечивают показания мини-приборов, закрепляемых на агрегатных исполнителях. Каждое устройство замеряет параметры контролируемого участка и передает их в ЭБУ.
Встроенные датчики ® :
- ДМРВ (R массового расхода воздуха) - крепится на входе в воздушный фильтр. Функционирует по принципу сравнения показаний. Через 2 нити платины поступает ток. Меняется сопротивление (зависит от температуры). При этом одна нить свободно обдувается, вторая - герметично укрыта. За счет появившейся разницы ЭБУ производит подсчет.
- ДАД (R абсолютного давления и температуры в двигателе) - комбинируется или ставится отдельно от предыдущего. Состоит из 2 камер: одна герметична (внутри вакуум), вторая подводится напрямую к камере коллекторного впуска. Промеж камер проходит диафрагма, закреплены пьезоэлементы, которые создают напряжение при ее движении.
- ДПКВ (R положения коленчатого вала) - устанавливается в виде магнитной гребенки на шкиве коленвала. Он обустроен 58 зубцами и 2 зазорами, равными шагу зуба. Зубцы движутся в медной обмотке, что при взаимодействии с намагниченным сердечником образует индукционное напряжение - оно зависит от скорости оборотов шкива.
- ДФ (R фаз) - содержит диск с катушкой и прорезь. Прорезь обращается к прибору - выходное напряжение уравнивается с нулем. Одновременно достигается верхняя мертвая точка сжатия в первом цилиндре. Благодаря этому, центральный блок выдает напряжение в нужный цилиндр для зажигания, управляет тактами.
- ДД (R детонации) - им обустроен блок цилиндров. В момент детонации по нему проходит вибрация. В основе передачи информации лежит генерация напряжения свободного тока - оно увеличивается при большей вибрации.
- ДПДЗ (R положения дроссельной заслонки) - при опорном напряжении в 5 V происходит его увеличение или падение, за счет изменения поворотного угла заслонки.
- ДТОЖ (R температуры охлаждающей жидкости).
- Датчик кислорода - для разных конструкций внедряется единично или парой. Снимает замеры свободного кислорода в продуктах выхлопа. Его функция позволяет ЭБУ определить: обогатить или обеднить топливную смесь.
Инжектор значительно лучше карбюратора. Чтобы в этом убедиться, рассмотрим сравнение схожих моторных конструкций в таблице:
Рассмотрим инжектор двигателя (его устройство и принцип работы) взяв в качестве примера электронную систему распределенного впрыска.
Впрысковые инжекторные двигатели , которые производятся в настоящее время, оснащаются индивидуальными форсунками для каждого цилиндра. Форсунки соединены с топливной рампой, в которой под давлением находится топливо, подаваемое электрическим бензонасосом. В зависимости от времени в течении которого форсунки находятся в открытом положении, меняется количество впрыскиваемого топлива. Электронный блок управления (так называемые контроллер) регулирует открытие форсунок, основываясь на информации, полученной от различных датчиков.
Датчик массового расхода воздуха необходим для расчета циклового наполнения цилиндров. С помощью этого датчика происходит измерение массового расхода воздуха. Затем полученная информация пересчитывается программой в цилиндровое цикловое наполнение. В случае поломки датчика его показания системой не учитываются, и расчет производится по аварийным таблицам.
Датчик положения дроссельной заслонки рассчитывает фактор нагрузки на двигатель инжектор, а также его изменения в зависимости от оборотов двигателя, угла открытия дроссельной заслонки и циклового наполнения.
Датчик температуры охлаждающей жидкости необходим для определения коррекции топливоподачи и зажигания в зависимости от температуры, а также для управления вентилятором. В случае неисправности данного датчика его показания системой не учитываются, а показания температуры берутся в соответствии с таблицей в зависимости от времени работы двигателя инжектора.
Датчик определения положения коленчатого вала выполняет общую синхронизацию системы, расчета оборотов двигателя и положения коленвала в определенные моменты времени. ДПКВ является полярным датчиком. Если датчик включен не правильно, то инжекторный двигатель не будет заводится. В случае поломки датчика система не будет работать. Датчик определения положения коленчатого вала является единственным датчиком в системе , в случае поломки которого автомобиль не тронется с места. Неполадки в работе остальных датчиков не являются критическими и без них возможно своим ходом добраться до автосервиса.
Датчик кислорода определяет концентрацию кислорода в отработавших газах. Датчик посылает информацию в электронный блок управления для дельнейшей коррекции количества подаваемого топлива. Этот датчик используется исключительно в системах с каталитическим нейтрализатором под нормы токсичности Евро-2 и Евро-3. Причем для Евро-3 применяются два датчика кислорода, один устанавливается до катализатора, а второй после него.
Датчик детонации необходим для контроля за возможной детонацией. В случае обнаружения возможной угрозы детонации ЭБУ запускает алгоритм гашения детонации, при этом система корректирует угол опережения зажигания.
Существует еще ряд различных датчиков, которые необходимы для нормальной работы системы. Для различных моделей автомобилей подбирается определенная комбинация датчиков в зависимости от норм токсичности, системы впрыска и так далее.
Программа ЭБУ на основании произведенных опросов установленных датчиков в программе, осуществляет управление различными исполнительными механизмами. К ним относятся: модуль зажигания, бензонасос, форсунки, регулятор холостого хода, вентилятор системы охлаждения, клапан адсорбера системы улавливания паров бензина и прочие, в зависимости от модели автомобиля.
Если о большинстве названных устройств имеется хотя бы малейшее представление, то об адсорбере не специалист редко слышал. Адсорбер - элемент замкнутой цепи рециркуляции паров бензина. Согласно нормам Евро-2, контакт вентиляции бензобака с атмосферой запрещен, а бензиновые пары должны адсорбироваться (то есть собираться) и в процессе продувки направляться в цилиндры для дальнейшего дожига. При выключенном двигателе бензиновые пары из бака и впускного коллектора попадают в адсорбер, где они поглощаются. Во время запуска двигателя, по команде ЭБУ, адсорбер начинает продуваться потоком воздуха, который всасывается двигателем. Под действием воздушного потока, пары увлекаются в камеру сгорания и там дожигаются.
Виды инжекторных двигателей.
Системы впрыска зависят от места подачи топлива и количества форсунок. Они бывают трех типов:
- одноточечная (моновпрыск). Одна форсунка устанавливается на впускной коллектор на все цилиндры.
- многоточечный (распределенный). При таком типе двигателя, каждый цилиндр оснащается своей форсункой, подающей топливо в коллектор)
- непосредственный. В этом случае топливо подается непосредственно в цилиндры с помощью форсунок. Примером могут служить дизельные инжекторные двигатели .
Системы впрыска инжекторных двигателей.
Моновпрыск является самым простым видом. В нем небольшое количество управляющей электроники. Недостатком является его небольшая эффективность, поскольку управляющая электроника позволяет контролировать поступающую информацию с датчиков и, в случае необходимости, влиять на параметры впрыска. Достоинством одноточечного прыска является тот факт, что под него можно легко адаптировать карбюраторные двигатели обойдясь практически без существенных переделок конструкции или технологических изменений при производстве. Также монопрыск обладает по сравнению с карбюратором позволяет сэкономить топливо, является более экологически чистотым и является относительно стабильным и надежным по своим параметрам. Однако одноточечный впрыск уступает приёмистости инжекторного двигателя . Кроме того, в результате работы моновпрыска около 30% бензина остается в качестве осадка на стенках коллектора.
Безусловно, система моновпрыска является большим прорывом в сравнении с карбюраторной системой питания, однако в настоящее время уже не в состоянии удовлетворять современные требования.
Многоточечный впрыск является более совершенной системой подачи топлива, при которой оно подается отдельно к каждому цилиндру. Данная система подачи топлива значительно мощнее, экономичнее, но при этом и сложнее. Многоточечный впрыск позволяет увеличить мощность инжекторного двигателя примерно на 7-10 процентов. Основными достоинствами распределенного впрыска можно считать:
- можно автоматически настроить подачу топлива при различных оборотах и в результате, улучшить наполнение цилиндров. Как следствие, это позволит при одинаковой мощности автомобиля разогнаться быстрее.
- поскольку впрыск топлива происходит в непосредственной близости от впускного клапана, значительно уменьшается его количество, которое оседает на стенках впускного коллектора. В результате появляется возможность более точной регулировки подачи топлива.
Является более эффективным средством в оптимизации сгорания смеси и повышения КПД бензинового инжекторного двигателя . Его работа основывается на простых принципах:
- топливо тщательнее распыляется, а значит лучше перемешивается с воздухом и более грамотно распоряжается готовой смесью на разных режимах работы двигателя. В результате, инжекторный двигатель с непосредственным впрыском потребляет меньший объем топлива, чем обычные «впрысковые» моторы. Это становится особенно заметно при спокойной езде на небольшой скорости;
- при равных рабочих объемах двигателей, позволяет разгоняться значительно быстрее;
- является более экологичным;
- в результате большей степени сжатия и одновременного эффекта охлаждения воздуха при испарении топлива в цилиндрах, гарантируется более высокая литровая мощность.
Необходимо учитывать, что данный вид инжекторного двигателя требует качественный бензин с низким уровнем содержания серы и прочих механических примесей. Это является обязательным условием для обеспечения нормальной работы топливной системы.
