Інжекторний двигун - подальший ступінь в історії розвитку ДВЗ. Компоненти системи живлення інжекторного двигуна та різновиди конструкцій

Використання пристроїв з подібним алгоритмом дії спочатку торкнулося авіабудівного виробництва. Жорсткість екологічних нормпризвело до того, що багато автомобілів відмовилися від застосування карбюраторних двигунів, подальше вдосконалення яких не призводило до бажаного результату.

Управління системою впорскування палива проводиться автоматизованою системою або бортовим комп'ютером. Проводиться перевірка стану повітряно- паливної сумішіі за її відповідності відбувається послідовний впуск палива безпосередньо у впускний клапан. Так забезпечується точніша витрата, а також швидке згоряння палива.

Пристрій інжекторного двигунаможна охарактеризувати виконанням наступної послідовності:

1. Натискання на педаль газу відкриває дросельну заслінку. Це забезпечує надходження повітря у двигун.
2. Комп'ютер аналізує обсяг повітря, що надходить (залежно від зусилля натискання педалі), після чого дає команду для подачі оптимального обсягу палива.
3. Спеціальний датчик контролює кількість кисню, що надходить у двигун, і його відповідність обсягу палива.
4. Паливний нанос перекачує необхідний об'єм, після чого відбувається його впорскування під тиском. В результаті утворюється дрібнодисперсний туман, який швидко згоряє, рухаючи механізми обертання рухомих частин мотора.

Навіть спрощена схема показує, як складним є процес руху автомобіля. Робота двигуна інжектора є замкнутою системою, в якій значення має кожна деталь. При виході з ладу будь-якої складової сигнал про це надходить на електронну систему, після чого комп'ютер сам приймає рішення про можливість подальшого руху. Це одночасно є гідністю та недоліком такого механізму, адже за змінених умов праці розкачати «вручну» систему не вийде, доведеться звертатися за кваліфікованою допомогою.

У чому особливості пристрою?

Як показує наведена інформація, головною відмінністю від старіших карбюраторних моделей є автоматична подача палива. Це ключовий момент, що визначає переваги використання інжекторного пристрою. Крім того, існує ще кілька пунктів, які вигідно відрізняють різницю між інжектором та карбюратором.

Ключові відмінності:

• За рахунок того, що в карбюраторному двигуні створюється певний рівень тиску, що дозволяє засмоктувати повітряно-паливну суміш, а в інжекторі подається автоматично, економиться потужність віддачі. Це дозволяє загалом збільшити продуктивність авто на 10%. Показник невеликий, але при тривалої експлуатаціїце суттєва економія палива.
• Швидке реагування зміну умов руху. В інжекторі практично миттєво відбувається збільшення чи зменшення подачі палива. Це дозволяє маневрувати на дорозі набагато швидше.
• Система упорскування палива забезпечують легкий запуск двигуна.
• Інжекторний пристрій менш чутливий до змінених погодних умов. Витрата палива заощаджуватиметься за рахунок того, що не потрібне тривале прогрівання двигуна.
• Також такі пристрої відповідають суворішим сучасним екологічним стандартам. Рівень шкідливих викидів, як правило, нижче на 50-70%, що в сучасному світіпросто необхідно.

Серед головних недоліків – повна залежність системи від справності всіх елементів. Інжектор забезпечений кількома датчиками, які аналізують параметри палива та умови експлуатації. При виході електроніки з експлуатації може знадобитися дорогий ремонт.

Також при експлуатації авто з інжекторним двигуном необхідно ретельніше стежити за станом палива, що використовується. Форсунки, що забезпечують подачу та розпилення повітряно-паливної суміші, часто забиваються при використанні неякісного бензину. Разом з тим цей критерій дуже складно контролювати, особливо при тривалій поїздці, коли доводиться заправлятися на неперевірених точках. До недоліків можна віднести дорогий ремонт у разі поломок. Самостійне ремонт електронної частини на практиці виявляється невдалим рішенням і може призвести до необхідності відновлення системи, а це коштує чимало.

Головним центром управління інжектора є ЕБУ – електронний блок управління. До його завдань входить безпосередній контроль над роботою всіх систем, витратою та подачею палива, а також сигналізація про можливі неполадки в роботі автомобіля. Звіти про можливі збої в системі та алгоритм правильної роботизберігатися у спеціальних осередках пам'яті,

Залежно від моделі зазвичай є три типи пам'яті пристрою:

1. ППЗУ вимагає одноразового програмування, після чого зберігаються всі алгоритми дії для керування системою. Чіп зберігається на платі блоку, за потреби підлягає заміні. Інформація не підлягає видаленню при збоях мережі, коригування не піддається.
2. ОЗУ - оперативне запам'ятовуючий пристрій. Належить до тимчасового сховища файлів. Також є місцем для розрахунку та аналізу отриманої інформації. Розміщується ОЗУ на друкованій платі блоку, при збоях у мережі інформація стирається.
3. ЕПЗУ є електрично програмований запам'ятовуючий пристрій. В основному використовується для зберігання інформації для протиугінної системи(Коди та паролі власника). При порушенні введення даних двигун не заведеться. Таке сховище не залежить від даних мережі, інформація зберігатиметься за будь-яких ситуацій.

Заслінка, що дозволяє контролювати упорскування палива в систему, називається форсункою. Використовується два типи системи подачі палива. Моновприск зараз практично не використовується. При такому розташуванні форсунки паливо подається незалежно від відкриття впускного клапанадвигуна. До того ж таке управління мало контролюється електронікою. Другий вид - розподільний упорскування представлений більш досконалою системою. Завдяки кільком форсункам, розташованим безпосередньо поблизу кожного циліндра, відбувається спрямований доступ пального. Така система чітко регламентує подачу палива, а також збільшує продуктивність двигуна. Тип управління інжектором також визначається ЕБУ і може бути точковим та послідовним.

Каталітичний нейтралізатор

Цей елемент інжекторного двигуна призначений для контролю вихлопів авто. Для його роботи необхідний датчик вмісту кисню вихлопних газах(лямбда-зонд). При перевищенні допустимих значеньпроводиться коригування упорскування палива, а також проводиться процес рециркуляції відпрацьованих газів. Крім того, у системі передбачені спеціальні каталізатори, що зменшують вміст шкідливих домішок після спалювання палива.

Датчики

Складна система електронного керування передбачає перевірку та регулювання кількох датчиків. При виході з ладу хоча б одного елемента ЕБУ видає помилку.

Основні датчики інжекторного двигуна:

• ДМРВ (датчик масової витрати повітря). Забезпечує інформацію про масу повітря, що надходить у двигун.
• Лямбда-зонд (датчик кисню). Визначає вміст кисню у повітряно-паливній суміші. За допомогою такої інформації ЕБУ може виявити зміни паливної суміші та відкоригувати її значення.
• Датчик дросельної заслінки. Контролює положення дросельної заслінки, згідно з яким блок управління може реагувати, збільшуючи або скорочуючи подачу палива при необхідності.
• Датчик напруги. Контролює напругу бортової мережімашини. Показання датчика при необхідності змушують блок управління збільшити кількість обертів холостого ходу, якщо напруга знижена (найчастіше при високих електричних навантаженнях).
• Датчик контролю температури охолоджувальної рідини. Дає сигнал про прогрівання двигуна, після чого ЕБУ запускає роботу інших систем.
• Датчик абсолютного тиску. Стежить за показником тиску впускному колекторі. Від кількості повітря, що надходить у двигун, змінюється споживання паливної суміші. Також цей показник використовується щодо продуктивності авто.
• Датчик обертання колінвалу. Швидкість обертання колінчастого валу– один із визначальних факторів, що впливають на розрахунок необхідної тривалості імпульсу.

Переваги інжектора вже оцінили багато автолюбителів. Знижується витрата палива, підвищується продуктивність автомобіля, а також полегшується процес його керування. Робота інжекторного двигуна забезпечується безпосереднім упорскуванням палива в систему, на підставі проаналізованих даних про параметри паливної суміші та режим експлуатації двигуна. Як працює інжекторний двигун, його переваги та недоліки в порівнянні з карбюраторним пристроємрозглянуті у нашій статті.

На зміну карбюраторним автомобілям вже давно прийшли інжекторні. І хоч обидва види транспортних засобів однаково часто зустрічаються на вітчизняних дорогах, принцип влаштування останнього викликає набагато більше питань. Ця оглядова стаття роз'яснить пристрій інжектора, у чому переваги та особливості його функціонування.

Що таке інжектор

Під терміном інжектор розуміють окремо встановлену на мотор форсунку або конкретну частину цілісної системи транспортного засобу, що служить для розподілу паливної суміші. Впорскування палива відбувається або відразу в циліндри мотора, або його впускний колектор. У цьому є основна відмінність між інжекторними і карбюраторними агрегатами.
Виходячи з місця встановлення форсунки, виділяють кілька різновидів цих пристроїв. Будь-яка з них забезпечуватиме або точкову подачу паливної суміші в двигун машини, або його місцезнаходження в камері згоряння для подальшого отримання. паливно-повітряної суміші.

Неважливо, яке паливо «воліє» ваш автомобіль - цей конструктивний елементоднаково успішно функціонує як у дизельних, і на бензинових різновидах транспортних засобів.

Історія виникнення

Першими установкою інжекторів на транспортні засоби зайнялися спеціалісти компанії «Bosh», які встановили інжекторний двигун на купе Goliaath 700 Sport. Це трапилося ще в 1951 році, а вже через 3 роки їх приклад наслідували представники компанії «Mercedes». Це перші успішні досліди щодо використання інжекторів на автомобільному транспорті.
Є відомості про те, що установки такого типу застосовувалися ще раніше: приблизно в 30-х роках ХХ століття, переважно на техніці бойової авіації. Зрозуміло, перші інжектори не можна було назвати ідеальними, оскільки з функцією збільшення потужності мотора, що покладається на них, вони справлялися погано, а економія палива і висока екологічність машин в ті часи мало кого цікавили.

Після того як у 40-х роках почали використовуватися реактивні двигуни, про інжекторні мотори на якийсь час забули, тим більше що ККД перших таких пристроїв був невисоким. Крім установки інжекторів на машини компаній "Bosh" і "Mercedes", можна сказати, що повноцінне відродження цих пристроїв відбулося лише в 80-х, коли їх почали масово впроваджувати вже в автомобільну промисловість.
Значну роль у такому «воскресінні» відіграла необхідність зниження токсичності газів, що викидаються в атмосферу, яка й змусила інженерів трохи модернізувати старі моделі інжекторів. Це у них добре вийшло, оскільки саме такий тип двигунів зустрічається на більшій частині сучасних автомобілів.

Чи знаєте ви? Перший предок сучасного автомобіля побачив світ у 1768 році. Це була паросилова машина, здатна перевозити людей, але лише віддалено нагадувала сучасні автомобілі. Перший транспортний засіб, рух якого забезпечувався ДВС і вже більше нагадував звичну для нас машину, був представлений громадськості лише 1806-го.

Типи інжекторних форсунок

Сьогодні виділяють два основні їх типи. Інжекторна форсункабуває електроннаі механічна.У першому випадку паливна суміш проходить відразу до форсунок, а потім за участю електронного блоку керування дозується та прямує в камеру згоряння. Такий варіант більш зручний при постійної експлуатаціїтранспортного засобу, тому практично завжди встановлюються нові автомобілі.
У випадку з механічним інжектором йдеться про вузл без ЕБУ, де регулювання подачі палива в двигун виконується за допомогою клапанів (залежно від рівня відкритості форсунки готують і відповідну кількість паливної суміші). Перші інжектори були саме такого типу, вони й досі зустрічаються на старих моделях автомобілів. На нових транспортних засобах встановлюються лише електронні варіанти.

Існує класифікація електронних форсунок, що ґрунтуються на способі упорскування палива. Виділяють такі три різновиди:

Пристрій

Одна з найпростіших деталей складної системи автомобіля – інжекторна система. Сюди входять:

Що ж до самої форсунки, то все залежить від конкретного типу. Наприклад, електромагнітна складається з якоря електромагніту, сопла, ущільнення, голки, обмотки збудження, пружини, сітчастого фільтра та роз'єму електромагнітного. Всі ці деталі знаходяться у загальному корпусі.

Важливо! Щоб забезпечити стабільну та безперебійну роботу інжектора, варто періодично перевіряти чистоту форсунок (особливо якщо для заправки авто використовувалося низькоякісне паливо).

В електрогідравлічній форсунці ви не знайдете сітчастий фільтр, там на додаток до інших складових йдуть:

У п'єзоелектричній форсунці, крім основних складових, є ще клапан перемикання і нагнітальний канал, які безпосередньо беруть участь у її роботі. Незважаючи на те, що робота інжекторів різних видівмає певні відмінності, основний принцип їхньої діяльності практично однаковий.

Чи знаєте ви? Перший ЕБУ з'явився практично одночасно із самим інжектором, а саме 1939 року. Тоді він мало нагадував сучасний пристрійта використовувався тільки в системі роботи авіаційного двигуна Kommandogerat.

Як працює

Якщо опустити незначні деталі, робота інжектора складатиметься з етапів, які тісно взаємопов'язані між собою:

1. Вимірювання маси повітря, що надходить за допомогою спеціального датчика.
2. Передачі отриманих відомостей в ЕБУ інжектора (до нього ж надходять дані від інших датчиків: температурного, дросельного, що вимірює швидкість обертання колінного валу).
3. Розрахунки комп'ютером необхідної кількості паливної рідинипісля аналізу даних від датчиків.
4. Вплив електричного розрядувстановленої тривалості на форсунки, що сприяє їх відкриттю та передачі палива з магістралі в колектор.

Відео: як працює інжектор Найскладніша складова всієї системи – її «мозок» (ЕБУ), представлений він у вигляді міні-комп'ютера. Містить програму, призначену для швидкого аналізу всіх параметрів функціонування двигуна та відповідної реакції на зміни.

Тому, щоб забезпечити адекватну роботу інжектора, незамінними будуть каталітичний нейтралізатор(допалює незгорілі паливні частинки) і кисневий датчик (відправляє блоку управління дані про стан паливної суміші та токсичність вихлопу). Без цієї інформації робота всього пристрою буде некоректною.

Гідності й недоліки

Безперечно, кожен пристрій має деякі недоліки. Але якщо вони не ускладнюють людині життя, то переживати особливо не варто. Інжектор характеризується безліччю «сильних» сторін. Серед плюсів таких систем можна виділити:

• економію витрати паливної суміші (порівняно з карбюраторними двигунами);
• приріст потужності агрегату (і за знижених робочих оборотах зокрема);
• спрощений та повністю автоматизований запуск мотора;
• оптимальне підтримання необхідних оборотів на холостому ходу;
• розширені можливості щодо управління роботою мотора;
• відсутність необхідності ручного регулюваннясистеми упорскування;
• зниження токсичних відходів у газах, що викидаються;
• гарний захист транспортного засобу від можливого угону;
• відсутність взаємозалежності між роботою агрегату та атмосферним тиском, що спрощує експлуатацію автомобіля у горах або в іншій місцевості з можливими перепадами тиску.

Переваги перераховані, але це не означає, що «сюрпризів» не буде. Ось чому важливо враховувати недоліки. Що стосується їх, то тут не можна не відзначити:

• високі вимоги до складу паливної суміші, що використовується;
• необхідність використання спеціального обладнання при діагностиці та подальшому обслуговуванні інжекторних моторів;
• високу залежність від електроживлення та підвищену чутливість до постійної напруги;
• дуже високий тиск паливної суміші, а це означає, що при аварії велика ймовірність спалаху та вибуху (у сучасних автомобілях для попередження таких небажаних наслідків встановлюється контролер).

Звичайно, інжектор не можна назвати простим пристроємАле, враховуючи його роль у прирості потужності та екологічності двигуна, варто задуматися над придбанням автомобіля саме такого типу, тим більше, що ремонт інжекторного агрегату– сьогодні вже не проблема. Визначити, що не так з інжекторним пристосуванням просто: при запуску двигуна автомобіля спостерігаються збої. Вивчивши статтю, деякі з них вдасться усунути самостійно.

Підписуйтесь на наші стрічки в

З часом ази автомобілебудування змінювалися і ставали все більш далекими від своїх витоків. Так, паливна система транспортних засобів зазнавала постійної модернізації до тих пір, поки не з'явився універсальний інжектор, що використовується в конструкції більшості. бензинових машині сьогодні. Інжекторне харчуваннядвигуна паливом, по суті, особливих премудростей і складнощів не має, проте для поняття принципів і сенсу його функціонування не зайвим буде ознайомитися з таким докладніше. Саме про типову конструкцію та роботу сучасних інжекторів піде мова в сьогоднішньому матеріалі. Цікаво? Обов'язково «гортайте» сторінку нижче.

Трохи історії

Незважаючи на свою популяризацію лише в середині 80-х років 20 століття, паливний інжекторз'явився набагато раніше. За офіційними даними, перші інжекторні установки підживлення двигуна почали тестуватися і використовуватися ще на початку 30-х років минулого століття. У ті часи пристрій і робота інжектора були дуже примітивні, тому використовувалися дані вузли лише на відносно не вибагливих агрегатах зі сфери бойової авіації. Загалом, паливорозподільні механізми тих років були повністю механічну конструкціюі досить непогано виконували покладені на них функції.

Зазначимо, що перше призначення інжекторів крилося не в зменшенні кількості палива, що споживається транспортом, або поліпшення екологічності вихлопних газів, а збільшення потужності двигунів. Частково інжекторні системи в цьому плані себе виправдовували, але на початку 40-х років військовій сферіактивно почали використовуватися реактивні мотори, тому перші вмить втратили актуальність. До того ж робота інжекторів механічного типу не дозволяла отримувати максимальний ККДвід моторів літальних засобів, бо карбюратори на той момент були гнучкішими в плані підстроювання під режим роботи двигуна.

Однак "друге життя" паливної системи на основі інжектора почалося з середини 80-х років, вони поступово ставали завсідниками автомобілебудівної сфери. Велику роль тут відіграло не унікальний пристрій вузла, а можливість зниження викиду шкідливих речовину вихлопних газах при його використанні. До речі, старі механічні інжектори сильно відставали за всіма параметрами від карбюраторів, тому автомобільні інженерибули змушені докорінно переробити конструкцію інжекторної системи живлення. Зазначимо, що у них це вийшло, адже недарма саме інжектори залишаються основними комплектуючими паливосистем автомобілів.

Пристрій та принципи роботи інжектора

Інжектор (від англійської – «injector») – в загальному понятті, це пристрій у вигляді струминного насоса, яке призначене для нагнітання рідинних, напіврідинних або газових мас деяку ємність. У випадку з автомобільним інжектором особливостей в інтерпретації цього поняття немає. Єдине, що під інжекторним вузлом у конструкції машини розуміється не окремий насос (форсунка), а їхня сукупність разом з іншими вузлами, які формують єдину паливну систему. Типовий варіант пристрою автомобільного інжектора відповідає наступній схемі:

Управління інжектором, простіше кажучи, представленим вище насосом здійснюється спеціальним блоком з електронною мікросхемою. Саме він, ґрунтуючись на показаннях безлічі датчиків на кшталт ідентифікаторів оборотів, положення колінвала або температури двигуна, здійснює дозування та грамотне упорскування палива в камери згоряння мотора.

Типовий пристрій інжектора як єдиної системи передбачає сукупне використання таких елементів:

• форсунки та з'єднані з ними камери інжектора (тобто кілька зазначених вище насосів, об'єднаних у синхронізовану систему);
• блок управління (електронний мозок будь-якої інжекторної системи, природно, що здійснює управління інжектором);
• каталітичний нейтралізатор (інакше званий «дожигателем», який допалює все паливо, що не догоріло всередині мотора і вийшло з камер згоряння разом з вихлопними газами);
• додаткові вузли (проводка, що з'єднує форсунки та блок управління, паливопроводу, що забезпечують доставку пального до розподільчого механізму, бензонасос тощо).

Як бачите, робота інжектора влаштована без особливих складнощів. Звичайно, ремонтувати таку паливну систему не просто, але зрозуміти принципи її роботи можна цілком і без будь-яких проблем.

Цікаво! Вперше інжектори описаного вище опису були застосовані німецькими компаніями– Bosch та Mercedes-Benz, у 1951 та 1954 роках відповідно. Спочатку, подібні системи були дорогі і безглузді у використанні через наявність звичних всім карбюраторів, проте з появою більш екологічних вимогдо безпеки вихлопів топові автоконцерни почали активно використовувати саме інжектори.

Види та технічні характеристики інжекторних систем

На сьогоднішній день офіційно використовуються в автомобільній сферівважаються всього два види інжекторів:

• Електронний інжектор. Вузол такого виду працює строго за описаним вище принципом. Тобто, паливо доставляється до форсунок, а далі за допомогою електронного блоку управління відбувається його правильне дозування та грамотна подача в камери згоряння двигуна. Робота інжекторів електронного типу найзручніша для безпроблемної експлуатації будь-якого автомобіля, тому саме вони використовуються в конструкції практично всіх сучасних автомобілів;
• Механічний інжектор. Цей вузол позбавлений головного управління у вигляді електронного «мозку». Якщо бути точніше, робота інжектора механічного типу заснована на регулюванні подачі пального в мотор за допомогою його клапанів (відбувається дозування за допомогою з'єднання форсунок з клапанами спеціальними трубками, перші, виходячи зі ступеня відкритості других, подають оптимальна кількістьпалива у двигун). Вузли з таким пристроєм вважалися деякою інновацією в «інжекторній» сфері, однак у стислі терміни встигли довести свою неспроможність і досі в серійному випуску машин не застосовуються.

Незалежно від виду вузла, у нього прийнято виділяти основні властивості. На сьогоднішній день серед технічних характеристик інжектора варто виділити один момент, а точніше - спосіб упорскування палива в двигун. Безумовно, форсунки в будь-якій інжекторній системі здійснюють безпосереднє упорскування палива в циліндри (впускний колектор), проте принципи доставки бензину можуть відрізнятися. Так, існують інжектори:

• З моноуприскуванням ( центральним упорскуванням). У таких системах є лише одна форсунка, яка подає паливо в мотор. Сьогодні інжектори з моноуприскуванням не використовуються, тому загострювати увагу на них немає потреби;
• З розподіленим упорскуванням - найвикористовувані на даний момент. Їх конструкція передбачає, що інжектор складається з n-ої кількості форсунок, які подають паливо кожен окремий циліндр. Серед інжекторних систем з розподіленим упорскуванням виділяють кілька підтипів, а точніше:
  • безпосередній упорскування (часто званий прямим) – пальне надходить у камеру згоряння безпосередньо;
  • одночасне упорскування - паливо подається синхронно всіма форсунками в кожен циліндр двигуна;
  • попарно-паралельний упорскування - пальне надходить за парною схемою роботи форсунок (тобто, один насос працює на "впуск", інший - на "випуск");
  • фазований упорскування – подача бензину здійснюється виключно на «впуск» за будь-якого режиму роботи.

Варто відзначити, що така велика різноманітність інжекторів лише частково виправдана, тому що в переважній кількості випадків використовуються системи або з безпосереднім, або з одночасним видом упорскування.

Переваги та недоліки інжекторів

На завершення сьогоднішнього матеріалу не зайвим буде звернути увагу на те, чим інжектор хороший, а в чому здатний завдати клопоту будь-якому автомобілісту. Почнемо, напевно, з переваг інжекторних систем, які включають такі положення:

• Економічність. Однозначно можна сказати, що інжектори працюють виключно на свого «господаря» порівняно з тими самими карбюраторами. Дивно, але до певної міри схожі паливорозподільні вузли при однакових режимах роботи двигуна поставляють у нього меншу кількість палива. Певною мірою це з продуманим пристроєм інжектора і наявністю в нього електронного управління;
• Отримання більшого ККД від двигуна. Знову ж таки, дивно. Незважаючи на меншу кількість палива, що подається в мотор, при використанні інжектора виходить добитися від силового агрегату більшої потужності. Це також пов'язано з грамотно організованим пристроєм вузла, а особливо його електронної складової;
• Екологічність. Тут все дуже просто, бо в структурі будь-якого інжектора є каталітичний нейтралізатор, які і надає йому більшої екологічності, допалюючи паливо, що недогоріло в моторі;
• Стабільність у плані роботи. Повторимося, через грамотно організований пристрій інжектори абсолютно незалежні у своєму функціонуванні від погодних умовчи подібних моментів.

Серед недоліків інжекторних систем варто виділити лише один аспект, а саме їх ремонт і частково експлуатацію. У цьому плані інжектори досить-таки примхливі та незручні для своїх власників. Зокрема, за бажання успішно використовувати вузол подібного типу будь-якому автомобілісту потрібно:

• бути готовим до дорогого ремонту у разі поломки;

Наприкінці 60х-початку 70х років ХХ століття гостро постала проблема забруднення довкілля промисловими відходами, серед яких значну частину становили вихлопні гази автомобілів. До цього часу склад продуктів згоряння двигунів внутрішнього згоряннянікого не цікавив. З метою максимального використання повітря в процесі згоряння та досягнення максимально можливої ​​потужності двигуна склад суміші регулювався з таким розрахунком, щоб у ній був надлишок бензину.

В результаті в продуктах згоряння зовсім був відсутній кисень, проте залишалося паливо, що не згоріло, а шкідливі для здоров'я речовини утворюються головним чином при неповному згорянні. У прагненні підвищувати потужність конструктори встановлювали на карбюратори прискорювальні насоси, що впорскують паливо у впускний колектор при кожному натисканні на педаль акселератора, тобто. коли потрібний різкий розгін автомобіля. У циліндри при цьому потрапляє надмірна кількість палива, яка не відповідає кількості повітря.

В умовах міського руху прискорювальний насос спрацьовує практично на всіх перехрестях зі світлофорами, де автомобілі мають то зупинятись, то швидко рушати з місця. Неповне згоряння має місце також при роботі двигуна на неодружених оборотах, особливо при гальмуванні двигуном. При закритому дроселі повітря проходить через канали холостого ходу карбюратора з великою швидкістювсмоктуючи занадто багато палива.

Через значне розрідження у впускному трубопроводі в циліндри засмоктується мало повітря, тиск у камері згоряння залишається до кінця такту стиснення порівняно низьким, процес згоряння надмірно багатої сумішіпроходить повільно, і у вихлопних газах залишається багато пального, що не згоріло. Описані режими роботи двигуна різко підвищують вміст токсичних сполук у продуктах згоряння.

Стало очевидно, що з зниження шкідливих для життєдіяльності людини викидів у повітря треба кардинально змінювати підхід до конструювання паливної апаратури.

Для зниження шкідливих викидів у систему випуску було запропоновано встановлювати каталітичний нейтралізатор газів, що відпрацювали. Але каталізатор ефективно працює тільки при спалюванні двигуна так званої нормальної паливо-повітряної суміші (вагове співвідношення повітря/бензин 14,7:1). Будь-яке відхилення складу суміші від зазначеного призводило до падіння ефективності його роботи та прискореного виходу з ладу. Для стабільної підтримки такого співвідношення робочої сумішікарбюраторні системи не підходили. Альтернативою могли стати лише системи упорскування.

Перші системи були чисто механічними із незначним використанням електронних компонентів. Але практика використання цих систем показала, що параметри суміші, на стабільність яких розраховували розробники, змінюються в міру експлуатації автомобіля. Цей результат цілком закономірний, враховуючи зношування та забруднення елементів системи і самого двигуна внутрішнього згоряння в процесі його служби. Постало питання про систему, яка б сама себе коригувати в процесі роботи, гнучко зрушуючи умови приготування робочої суміші в залежності від зовнішніх умов.

Вихід було знайдено наступним. У систему впорскування ввели зворотний зв'язок - випускну систему, безпосередньо перед каталізатором, поставили датчик вмісту кисню у вихлопних газах, так званий лямбда-зонд. Ця система розроблялася вже з урахуванням наявності такого основного для всіх наступних систем елемента, як електронний блок управління (ЕБУ). За сигналами датчика кисню ЕБУ коригує подачу палива у двигун, точно витримуючи потрібний склад суміші.

На сьогоднішній день інжекторний (або, говорячи російською, упорсковий) двигун практично повністю замінив застарілу
карбюраторну систему. Інжекторний двигун суттєво покращує експлуатаційні та потужнісні показники автомобіля.
(Динаміка розгону, екологічні характеристики, витрата палива).

Інжекторні системи подачі палива мають перед карбюраторними такі основні переваги:

• точне дозування палива і, отже, більш економна його витрата.
• зниження токсичності вихлопних газів Досягається за рахунок оптимальності паливно-повітряної суміші та застосування датчиків параметрів вихлопних газів.
• збільшення потужності двигуна приблизно 7-10%. Відбувається за рахунок покращення наповнення циліндрів, оптимальної установкикута випередження запалення, що відповідає робочому режиму двигуна.
• покращення динамічних властивостейавтомобіля. Система упорскування негайно реагує на будь-які зміни навантаження, коригуючи параметри паливно-повітряної суміші.
• легкість запуску незалежно від погодних умов.

Пристрій та принцип роботи (на прикладі електронної системи розподіленого упорскування)

У сучасних упорскових двигунах для кожного циліндра передбачена індивідуальна форсунка. Усі форсунки з'єднуються з паливною рампою, де паливо знаходиться під тиском, який створює електробензонасос. Кількість палива, що впорскується, залежить від тривалості відкриття форсунки. Момент відкриття регулює електронний блок управління (контролер) виходячи з оброблюваних ним даних від різних датчиків.

Датчик масової витрати повітря служить розрахунку циклового наповнення циліндрів. Вимірюється масова витрата повітря, яка потім перераховується програмою в циліндрове циклове наповнення. При аварії датчика його показання ігноруються, розрахунок іде за аварійними таблицями.

Датчик положення дросельної заслінки служить для розрахунку фактора навантаження на двигун та його зміни залежно від кута відкриття дросельної заслінки, обертів двигуна та циклового наповнення.

Датчик температури охолоджуючої рідини служить визначення корекції паливоподачі і запалювання за температурою й у керування електровентилятором. При аварії датчика його показання ігноруються, температура береться з таблиці залежно від часу роботи двигуна.

Датчик положення колінвала служить для загальної синхронізації системи, розрахунку оборотів двигуна та положення колінвала у певні моменти часу. ДПКВ – полярний датчик. При неправильному включенні двигун заводиться не буде. При аварії датчика робота системи неможлива. Це єдиний «життєво важливий» у системі датчик, при якому рух автомобіля неможливий. Аварії решти датчиків дозволяють своїм ходом дістатися автосервісу.

Датчик кисню призначений визначення концентрації кисню у відпрацьованих газах. Інформація, яку видає датчик, використовується електронним блокомуправління для коригування кількості палива, що подається. Датчик кисню використовується тільки в системах з каталітичним нейтралізатором під норми токсичності Євро-2 та Євро-3 (у Євро-3 використовується два датчики кисню-до каталізатора і після нього).

Датчик детонації служить контролю за детонацією. При виявленні останньої ЕБУ містить алгоритм гасіння детонації, оперативно коригуючи кут випередження запалення.

Тут перелічені лише деякі основні датчики, необхідних роботи системи. Комплектації датчиків на різних автомобіляхзалежать від системи упорскування, від норм токсичності та ін.

За результатами опитування визначених у програмі датчиків, програма ЕБУ здійснює управління виконавчими механізмами, До яких відносяться: форсунки, бензонасос, модуль запалення, регулятор холостого ходу, клапан адсорбера системи уловлювання парів бензину, вентилятор системи охолодження та ін (все знову ж таки залежить від конкретної моделі)

Зі всього перечесленого, можливо, не всі знають, що таке адсорбер. Адсорбер є елементом замкнутого ланцюга рециркуляції парів бензину. Нормами Євро-2 заборонено контакт вентиляції бензобака з атмосферою, пари бензину повинні збиратися (адсорбуватися) і під час продування посилатися у циліндри на допалювання. На двигуні, що не працює, пари бензину потрапляють в адсорбер з бака і впускного колектора, де відбувається їх поглинання. При запуску двигуна адсорбер по команді ЕБУ продувається потоком повітря, що всмоктується двигуном, пари захоплюються цим потоком та допалюються в камері згоряння.

Типи систем упорскування палива

Залежно від кількості форсунок і місця подачі палива, системи упорскування поділяються на три типи: одноточковий або моноуприскування (одна форсунка у впускному колекторі на всі циліндри), багатоточковий або розподілений (у кожного циліндра своя форсунка, яка подає паливо в колектор) і безпосередній ( паливо подається форсунками безпосередньо в циліндри, як у дизелів).

Одноточковий упорскуванняпростіше, він менш начинений керуючою електронікою, але менш ефективний. Керуюча електроніка дозволяє знімати інформацію з датчиків і відразу змінювати параметри упорскування. Важливо й те, що під моноуприскування легко адаптуються карбюраторні двигуни майже без конструктивних переробок або технологічних змін у виробництві. У одноточкового впорскування перевага перед карбюратором полягає в економії палива, екологічній чистоті та відносній стабільності та надійності параметрів. А ось у прийомності двигуна одноточковий упорскування програє. Ще один недолік: при використанні одноточкового упорскування, як і при використанні карбюратора до 30% бензину осідає на стінках колектора.

Системи одноточкового упорскування, безумовно, були кроком уперед у порівнянні з карбюраторними системами живлення, але вже не задовольняють сучасні вимоги.

Більш досконалими є системи багатоточкового упорскування , В яких подача палива до кожного циліндра здійснюється індивідуально. Розподілене упорскування потужніше, економічніше і складніше. Застосування такого упорскування збільшує потужність двигуна приблизно на 7-10 відсотків. Основні переваги розподіленого упорскування:

• можливість автоматичного налаштування на різних оборотах і відповідно покращення наповнення циліндрів, в результаті при тій же максимальної потужностіавтомобіль розганяється набагато швидше;
• бензин впорскується поблизу впускного клапана, що суттєво знижує втрати на осідання у впускному колекторі та дозволяє здійснювати більш точне регулювання подачі палива.

Як чергове і ефективний засібу справі оптимізації згоряння суміші та підвищення ККД бензинового двигунареалізує прості
принципи. А саме: ретельніше розпорошує паливо, краще перемішує з повітрям і грамотніше розпоряджається готовою сумішшю на різних режимахроботи двигуна. У результаті двигуни з безпосереднім упорскуванням споживають менше палива, Чим звичайні «вприскові» мотори (особливо при спокійній їздіна невисокій швидкості); при однаковому робочому обсязі вони забезпечують інтенсивніше прискорення автомобіля; у них чистіший вихлоп; вони гарантують більш високу літрову потужність за рахунок більшого ступеня стиснення та ефекту охолодження повітря при випаровуванні палива в циліндрах. У той же час вони потребують якісному бензиніз низьким вмістом сірки та механічних домішок, щоб забезпечити нормальну роботупаливна апаратура.

А саме головна невідповідність між ГОСТами, що нині діють у Росії та Україні, та євростандартами – підвищений вміст сірки, ароматичних вуглеводнів та бензолу. Наприклад, російсько-український стандарт допускає наявність 500 мг сірки в 1 кг палива, тоді як "Євро-3" - 150 мг, "Євро-4" - лише 50 мг, а "Євро-5" - всього 10 мг. Сірка та вода здатні активізувати корозійні процеси на поверхні деталей, а сміття є джерелом абразивного зносу каліброваних отворів форсунок та плунжерних парнасосів. В результаті зношування знижується робочий тискнасоса та погіршується якість розпилення бензину. Все це відбивається на характеристиках двигунів та рівномірності їхньої роботи.

Першою застосувала двигун з безпосереднім упорскуванням на серійному автомобілі компанія Mitsubishi. Тому розглянемо пристрій та принципи дії безпосереднього упорскуванняна прикладі двигуна GDI (Gasoline Direct Injection). Двигун GDI може працювати в режимі згоряння надзбідненої паливоповітряної суміші: співвідношення повітря та палива за масою до 30-40:1.

Максимально можливе для традиційних інжекторних двигунів з розподіленим упорскуваннямспіввідношення дорівнює 20-24:1 (варто нагадати, що оптимальний, так званий стехіометричний, склад - 14,7:1) - якщо надлишок повітря буде більшим, переобіднену суміш просто не спалахне. на двигуни GDIрозпорошене паливо знаходиться у циліндрі у вигляді хмари, зосередженої в районі свічки запалювання.

Тому, хоча в цілому суміш переобіднена, у свічки запалювання вона близька до стехіометричного складу і легко спалахує. У той же час, збіднена суміш в іншому обсязі має набагато меншу схильність до детонації, ніж стехіометрична. Остання обставина дозволяє підвищити ступінь стиснення, а значить збільшити і потужність, і момент, що крутить. За рахунок того, що при впорскуванні та випаровуванні в циліндр палива повітряний заряд охолоджується — дещо покращується наповнення циліндрів, а також знову знижується ймовірність виникнення детонації.

Основні конструктивні відмінності GDI від звичайного впорскування:

Паливний насос високого тиску(ТНВС). Механічний насос (подібний до ТНВД дизельного двигуна) розвиває тиск у 50 бар (у інжекторного двигуна електронасос у баку створює в магістралі тиск близько 3-3,5 бар).

• Форсунки високого тиску з вихровими розпилювачами створюють форму паливного факела відповідно до режиму роботи двигуна. На потужності режимі роботи впорскування відбувається на режимі впуску і утворюється конічний паливоповітряний факел. На режимі роботи на надбідних сумішах упорскування відбувається в кінці такту стиснення і формується компактний паливоповітряний
  смолоскип, який увігнуте днище поршня спрямовує прямо до свічки запалювання.
• Поршень. У днищі особливої ​​форми зроблена виїмка, за допомогою якої паливо-повітряна суміш прямує в район свічки запалювання.
• Впускні канали. На двигуні GDI застосовані вертикальні канали впуску, які забезпечують формування в циліндрі т.зв. «зворотного вихору», спрямовуючи паливоповітряну суміш до свічки та покращуючи наповнення циліндрів повітрям (у звичайного двигуна вихор у циліндрі закручений у протилежний бік).

Режими роботи двигуна GDI

Усього передбачено три режими роботи двигуна:

• Режим згоряння надбідної суміші (приприскування палива на такті стиснення).
• Потужний режим (уприскування на такті впуску).
• Двостадійний режим (упорскування на тактах впуску та стиснення) (застосовується на євромодифікаціях).

Режим згоряння надбідної суміші(Уприскування палива на такті стиснення). Цей режим використовується при малих навантаженнях: при спокійній міській їзді та при русі за містом постійною швидкістю(До 120 км/год). Паливо впорскується компактним смолоскипом в кінці такту стиснення в напрямку поршня, відбивається від нього, змішується з повітрям і випаровується, прямуючи до зони свічки запалювання. Хоча в основному об'ємі камери згоряння суміш надзвичайно збіднена, заряд у районі свічки досить збагачений, щоб спалахнути від іскри та підпалити решту суміші. В результаті двигун стійко працює навіть при загальному співвідношенні повітря та палива в циліндрі 40:1.

Робота двигуна на сильнозбідненій суміші поставила нову проблему- Нейтралізацію відпрацьованих газів. Справа в тому, що при цьому режимі їх основну частку складають оксиди азоту, і тому звичайний каталітичний нейтралізатор стає малоефективним. Для вирішення цього завдання була застосована рециркуляція відпрацьованих газів (EGR-Exhaust Gas Recirculation), яка різко знижує кількість оксидів азоту, що утворюються, і встановлений додатковий NO-каталізатор.

Система EGR "розбавляючи" паливо-повітряну суміш відпрацьованими газами, знижує температуру горіння в камері згоряння, тим самим "приглушуючи" активне утворення шкідливих оксидів, у тому числі NOx. Однак забезпечити повну і стабільну нейтралізацію NOx тільки за рахунок EGR неможливо, оскільки при збільшенні навантаження на двигун кількість ОГ, що перепускаються, повинна бути зменшена. Тому на двигун з безпосереднім упорскуванням було впроваджено NO-каталізатор.

Існує два різновиди каталізаторів для зменшення викидів NOx - селективні (Selective Reduction Type) та
накопичувального типу (NOx Trap Type). Каталізатори накопичувального типу більш ефективні, але надзвичайно чутливі до високосірчистих палив, чому менш схильні до селективних. Відповідно, накопичувальні каталізатори встановлюються на моделі для країн з низьким вмістом сірки в бензині, і селективні для інших.

Потужний режим(Упорскування на такті впуску). Так званий «режим однорідного сумішоутворення» використовується при інтенсивній міській їзді, високошвидкісному заміському русі та обгонах. Паливо впорскується на такті впуску конічним факелом, перемішуючи з повітрям і утворюючи однорідну суміш, як у звичайному двигуніз розподіленим упорскуванням. Склад суміші - близький до стехіометричного (14,7:1)

Двостадійний режим(Уприскування на тактах впуску та стиснення). Цей режим дозволяє підвищити момент двигуна у тому випадку, коли водій, рухаючись на малих обертах, різко натискає педаль акселератора. Коли двигун працює на малих оборотах, а в нього раптом подається збагачена суміш, ймовірність детонації зростає. Тому впорскування здійснюється у два етапи. Невелика кількість палива впорскується в циліндр на такті впуску та охолоджує повітря у циліндрі. При цьому циліндр заповнюється надбідною сумішшю (приблизно 60:1), в якій детонаційні процеси не відбуваються. Потім, наприкінці такту
стиснення, подається компактний струмінь палива, який доводить співвідношення повітря та палива в циліндрі до «багатого» 12:1.

Чому цей режим запроваджено лише для автомобілів для європейського ринку? Та тому що для Японії притаманні невисокі швидкості руху та постійні пробки, а Європа - це протяжні автобани та високі швидкості (а отже, високі навантаження на двигун).

Компанія Mitsubishi стала піонером у застосуванні безпосереднього упорскування палива. На сьогоднішній день аналогічну технологію використовують Mercedes (CGI), BMW (HPI), Volkswagen (FSI, TFSI, TSI) та Toyota (JIS). Головний принципроботи цих систем живлення аналогічний - подача бензину не у впускний тракт, а безпосередньо в камеру згоряння і формування пошарового або однорідного сумішоутворення різних режимахроботи двигуна. Але такі паливні системи мають і відмінності, причому іноді досить суттєві. Основні з них – робочий тиск у паливній системі, розташування форсунок та їх конструкція.

2250 Переглядів

Яка прийшла на зміну карбюраторам. Про переваги та мінуси її можна сперечатися нескінченно, тому що серед автомобілістів є прихильники обох, а сьогодні ми поговоримо, як влаштований інжектор. Ці знання стануть у нагоді всім автолюбителям, чий автомобіль оснащений цим вузлом. Ніколи не завадить знати, як функціонує та з яких елементів складається інжектор, оскільки можуть виникнути ситуації, що потребують його ремонту.

Про форсунки та принцип дії

По суті, інжектор в автомобілі – це форсунка, яка служить для розпилення не тільки рідин, у нашому випадку палива, а й газу. Вперше така технологія була застосована ще в 1951 році, проте протягом тривалого часу її не використовували в автомобілебудуванні через складну конструкцію.

Вже наприкінці минулого століття інжектори почали широко поширюватися, оскільки експлуатаційні показникицих систем багато в чому перевершували всім звичні вже карбюратори. У результаті вже в перше десятиліття поточного року ця система майже повністю витіснила карбюратори з ринку. Багато сучасних автомобілів оснащені інжектором з розпорошеним упорскуванням.

Як це працює?

Інжектор служить для здійснення подачі паливної суміші виключно за допомогою прямого паливного упорскуванняякий здійснюється через одну або кілька форсунок. Паливо потрапляє спочатку у впускний тракт мотора або безпосередньо в робочий циліндр силового агрегату. Усі авто, оснащені такою інноваційною системою живлення, називають інжекторними. Класифікація такого упорскування завжди залежить від того, який саме принцип дії, місце розташування вузла, а також кількості форсунок. Що стосується моноуприскування, то ця система примітна тим, що суміші здійснюється виключно однією форсункою у всі циліндри ДВС, що працюють.

Найчастіше така інноваційна системаживлення мотора автомобіля монтується на , тобто на місце, де зазвичай встановлювали такий пристрій, як карбюратор. У галузі автомобілебудівник дана системавже не затребувана та вважається застарілою. Багато сучасні машиниоснащені системами, тобто на кожен циліндр припадає по одній форсунці.

Примітно, що впорскування може бути одночасним, що є паливна суміш за допомогою форсунок одночасно потраплятиме в циліндри, а також парно-паралельним, коли механічний привідвідкриває форсунки попарно.

У такому разі одна з форсунок спрацьовує на упорскуванні, а інша на випуску. Найчастіше цей тип упорскування застосовується на етапі запуску силового агрегату, а також при несправності саме датчика положення розподільних валів.

Принцип роботи інжектора будь-якого автомобіля завжди базується на застосуванні сигналів, що приходять на форсунки з мікроконтролера, а вони зчитують дані з численних електронних датчиків. Вони збирають дані про інтенсивність обертання колінчастого валу, миттєву витрату повітря, температури мотора, а також положення дросельної заслінки.

Центральний контролер обробляє всі ці дані і вже потім визначає, як саме здійснювати подачу палива і коли це робити, а також керувати запаленням паливної суміші. З цього випливає, що система сучасного інжекторапостійно змінює алгоритм роботи з урахуванням показань численних датчиків.

Що включає інжектор?

• Бензонасос - пристрій, який під тиском качає паливо з бака;
• Електронний блок управління - пристрій, що керує упорскуванням на підставі даних датчиків;
• Пристрій для нагнітання певного тиску на форсунках;
• Комплект форсунок або одна монофорсунка;
• Пакет датчиків.

Принцип роботи інжектора та його пристрій гранично просто і зрозуміло, проте і тут є характерні риси, які всі шанувальники карбюраторного упорскування відносять до недоліків. Наприклад, вартість окремих вузлів інжектора досить велика, що викликає чимало ускладнень на етапі ремонту системи. Загалом і ремонтопридатність тут низька, а вимоги до якості паливної суміші дуже високі.

Діагностувати несправності інжектора можна, але для цього потрібно спеціальне обладнаннявартість якого теж велика.

Про те, як працює інжектор в автомобілі, можна говорити досить довго, якщо вникати в роботу кожного датчика та центрального контролера. Варто відзначити, що у всіх авто налаштування роботи системи харчування кардинально відрізняються, тому їх не можна узагальнювати.

Про основні проблеми

Головна проблема криється у постійному виході з ладу різних датчиків. Механічний ремонтне завжди може допомогти, оскільки таке обладнання за великим рахунком – мікроконтролери. Наприклад, датчик ДМРВ, який визначає моментальний витрата повітря нерідко виходить з ладу. Визначити це явище можна за сигнальній лампіна панелі приладів, зниження динаміки розгону, а також за складнощами із пуском силового агрегату, коли той прогрітий.

Також є сенс по можливості використовувати діагностичне обладнання для автомобіля. По візуальному огляду який завжди можна виявити несправність. Якщо під рукою є запасний аналог, варто спробувати встановити його. При відключенні від мережі ДМРВ двигун починає працювати в аварійному режимі. Якщо при цьому двигун працюватиме так само, як і працював, то однозначно датчик потрапляє під заміну.

Однозначно можна сказати, що глобальний перехід із карбюраторного упорскування на інжектори вийшов досить успішно, незважаючи на численні недоліки цієї технології. Багато хто сьогодні відмовляється від , віддаючи перевагу інжектору, так як він набагато надійніший.

Чому вибирають інжектор?

Пристрій цієї системи зрозумілий не кожному, але багато автомобілістів схильні до думки, що витрата палива автомобіля з інжектором нижча. Насправді таке буває рідко, оскільки форсунки спочатку ставилися задля економії, а з метою забезпечення рівномірного упорскування паливної суміші в усі циліндри й у певний момент.

Якщо ця система живлення автомобіля з часом починає працювати неправильно, її ремонт може обійтися досить дорого, так як пристрій датчиків і форсунок досить складне. Багато деталей просто не підлягають відновлення.

Висновок

У результаті доводиться витрачати чимало грошей на їхню заміну в автосервісі. Форсунки автомобіля можуть мати різну конструкцію та розмір, а іноді їх потрібно прочищати, оскільки якість палива в нашій країні досить низька.

Влаштування форсунок таке, що чистити їх набагато складніше, ніж той же карбюратор, тому впоратися з цією роботою самостійно не вийде. Як бачите, недоліків і складностей тут чимало, але тільки автомобілісти все ж таки віддають перевагу інжектору. Коли система працює справно, а стан двигуна автомобіля задовільний, то жодних проблем не виникне. Витрата палива може не бути мінімальною, але стане стабільною.