Принцип работы инжекторного двигателя

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

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

На сегодняшний день инжекторный (или, говоря по-научному, впрысковый) двигатель практически полностью заменил устаревшие карбюраторные двигатели. Инжекторный двигатель существенно улучшает эксплуатационные и мощностные показатели автомобиля (динамика разгона, экологические характеристики, расход топлива). Необходимо регулярно проверять состояние инжекторов на специальных стендах, которые называются стендами для очистки и проверки инжекторов ДВС.

Инжекторные системы подачи топлива имеют перед карбюраторными следующие основные преимущества:

Для двигателей, оснащенных катализатором, при частичных нагрузках необходимо точно поддерживать стехиометрический состав топливовоздушной смеси (a=1). Для двигателей без нейтрализатора главным критерием оптимальности смеси является минимальный расход топлива (a=1,05—1,2).

Режимы работы инжекторного двигателя

Холодный пуск

При холодном пуске всасываемая топливовоздушная смесь обедняется. Это происходит в результате недостаточного перемешивания воздуха с топливом, недостаточного испарения топлива и усиленного оседания топлива на стенках впускных труб. Для компенсации этого явления и облегчения пуска холодного двигателя требуется подача дополнительного количества топлива в момент пуска (a 1). Это делается специально для быстрого прогрева нейтрализатора до рабочих температур.

Частичные нагрузки

Для двигателей, оснащенных катализатором, при частичных нагрузках необходимо точно поддерживать стехиометрический состав топливовоздушной смеси (a=1). Для двигателей без нейтрализатора главным критерием оптимальности смеси является минимальный расход топлива (a=1,05—1,2).

Полная нагрузка

При полностью открытой дроссельной заслонке двигатель должен достигать наибольшего крутящего момента или максимальной мощности. Смесь должна быть обогащенной до a=0,8—0,9.

Является следующим этапом развития инжекторных двигателей. Впрыск топлива выполняется прямо в камеру сгорания, чем обеспечивается наилучшая эффективность работы ДВС. Итогом такого подхода является получение максимальной мощности, минимального расхода топлива и наилучших показателей экологической безопасности.

Про инжекторные моторы

Как это происходит, можно в деталях увидеть на видео
» alt=»»>
Подобное устройство мотора позволяет решить те проблемы, которые возникают при работе карбюратора. Использование инжектора обеспечивает по сравнению с карбюраторным вариантом следующие преимущества мотору:

• повышение мощности на 7-10%;
• улучшение показателей топливной экономичности;
• снижение уровня токсичных веществ в составе выхлопных газов;
• обеспечение оптимального количества топлива, зависящее от режима движения автомашины.

Это только основные достоинства, которые позволяет получить инжекторный двигатель. Однако у каждого достоинства есть и свои недостатки. Если карбюраторный мотор чисто механический и его можно отремонтировать практически в любых условиях, то для управления инжекторным требуется сложная электроника и целая система датчиков, из-за чего работы (регламентные и ремонтные) необходимо проводить в условиях сервисного центра.

— Топливные форсунки;
— Топливная рампа;
— Топливный насос;
— Электронный блок управления (ЭБУ);
— Система датчиков.

Преимущества и недостатки инжекторов

Широкое распространение двигателей с инжекторной системой подачи топлива обусловлено их неоспоримыми преимуществами:

— Автоматическое изменение режима работы двигателя в зависимости от текущих условий;
— Отсутствие необходимости производить какие-либо ручные настройки;
— Экономичность (потребление топлива до 20% ниже, чем у карбюраторных моторов);
— Соответствие высоким экологическим требованиям;
— Простой запуск двигателя (опять же из-за автоматической регулировки режима работы).

Однако ничто не дается просто так, и инжекторные двигатели имеют ряд недостатков:

— Сложность и относительно высокая стоимость;
— Низкая ремонтопригодность узлов системы подачи топлива — некоторые детали проще выбросить, чем ремонтировать;
— Повышенные требования к качеству и составу топлива;
— Обслуживание и ремонт может проводиться только специалистами с применением специальных инструментов и приборов;
— Зависимость от напряжения питания бортовой сети (в ряде систем отключение аккумулятора и вовсе делает работу двигателя невозможной).

Но преимущества инжекторных двигателей преобладают над недостатками, что и обеспечило их широчайшее распространение во всем мире.

• наружные — карбюраторные (смесь образуется снаружи двигателя);
• внутренние — инжекторные (смесь находится в цилиндре двигателя).

В 1807 году изобретатель Франсуа де Ривас изобрел первый двигатель с использованием поршня, шатунов и искры для зажигания сгораемой смеси. С тех пор происходит усовершенствование этой модели.

Принцип работы ДВС

Работа двигателя внутреннего сгорания (ДВС) основана на расширении газов при быстром сгорании горючей смеси, поступившей в цилиндр. Газы двигают поршень вниз, а в это время, благодаря форме коленчатого вала, второй поршень поднимается. Движение поршней обеспечивает постоянную работу коленвала.

Существует несколько классификаций ДВС. По виду применяемого топлива они подразделяются на следующие типы:

• работающие на легком топливе (газ, бензин);
• работающие на тяжелых жидкостях (дизель, мазут).

По месту образования горючих смесей выделяют:

• наружные — карбюраторные (смесь образуется снаружи двигателя);
• внутренние — инжекторные (смесь находится в цилиндре двигателя).

Недостатки карбюраторных двигателей

Долгие годы в автомобилестроении применялись карбюраторные ДВС. Смесь образовывалась в карбюраторе и вводилась в цилиндр двигателя, где воспламенялась искрой свечи. При этом точно рассчитать соотношение топлива и воздуха было невозможно, поэтому настройка производилась с четом переизбытка в ней бензина. Это приводило к неполному его сгоранию. В выхлопных газах оставалось много топлива, особенно в условиях езды в населенных пунктах.

Недостатки карбюраторных двигателей:

• низкая мощность;
• большой расход топлива;
• высокая концентрация загрязняющих веществ в выбросах.

С увеличением количества автомобилей в городах содержание в атмосфере опасных для экологии выхлопных газов стало приближаться к критическому. Перед инженерами встал вопрос снижения токсичности выбросов. Применение специальных фильтров и катализаторов в выхлопной системе не дало серьезного положительного эффекта и привело к еще более серьезному падению мощности ДВС.

Инжекторные двигатели

С целью устранения недостатков, которые имелись в карбюраторных двигателях, был разработан способ впрыска готовой смеси непосредственно в каждый из цилиндров. Для этого нужно точно определять, какое количество воздуха должно быть в топливе, чтобы обеспечить его полное сгорание. На выходе устанавливается датчик, считывающий эти показатели и передающий данные в систему, формирующую смесь. Этот датчик назван лямбда-зонд. Информацию собирает и обрабатывает электронный блок управления.

В каждом из цилиндров имеется отдельная форсунка. Бензонасос создает давление в топливной сети. Под давлением смесь подается в цилиндр. Электронный блок определяет время открытия и закрытия форсунки, тем самым регулируя количество подаваемой смеси. Для улучшения работы системы в ней предусмотрены следующие дополнительные датчики:

• расхода воздуха;
• расположения дроссельной заслонки;
• охлаждающей жидкости;
• расположения коленчатого вала;
• кислорода;
• детонации.

Внедрение технологии впрыска позволяет добиться:

• идеальной концентрации горючей смеси;
• более экономного расхода топлива;
• увеличение мощности двигателя;
• возможности запуска ДВС в любых климатических условиях;
• уменьшения токсичности выбросов.

Типы инжекторных систем

• Одноточечный впрыск. Это фактически аналог карбюратора. Форсунка одна и она находится перед впускным коллектором. Такая система позволяет переделать карбюраторные двигатели в инжекторные без существенных изменений конструкции.
• Многоточечный впрыск. Топливо при таком виде впрыска подается к каждому цилиндру отдельно вблизи впускного клапана. Это позволяет увеличивать мощность двигателя на 10%.

Таким образом, внедрение инжекторных двигателей стало революционным шагом на пути увеличения КПД двигателя и улучшения его экологичности.

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.

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.

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:

Системы, координирующие действия каждой отдельной форсунки- инжектора двигателя, бывают как механическими, так и электронными. Собственно, первые массовые системы впрыска на легковых автомобилях появились в пятидесятых годах двадцатого века и довольно долгое время были исключительно механическими (как, например, целое семейство систем Bosch D-Jetronic).

Система управления инжектора

Системы, координирующие действия каждой отдельной форсунки- инжектора двигателя, бывают как механическими, так и электронными. Собственно, первые массовые системы впрыска на легковых автомобилях появились в пятидесятых годах двадцатого века и довольно долгое время были исключительно механическими (как, например, целое семейство систем Bosch D-Jetronic).

Но по-настоящему эпоха инжекторного впрыска началась только с распространением микроконтроллеров — стоимость их разработки, производства и настройки гораздо ниже в сравнении с аналогичными процессами для механических систем с теми же функциональными возможностями.

Электробензонасос предназначен для нагнетания бензина из топливного бака в подающий топливопровод. Управление электробензонасосом осуществляется с помощью контроллера через реле.

Основная задача системы питания инжекторного двигателя заключается в обеспечении подачи оптимального количества бензина в двигатель при разных режимах работы. Подача бензина в двигатель осуществляется с помощью форсунок, которые установлены во впускном трубопроводе.

Устройство системы питания инжектора:

1. Электробензонасос – устанавливается в модуле, который располагается в топливном баке. Модуль также включает в себя такие дополнительные элементы, как топливный фильтр, датчик уровня бензина и завихритель.

Электробензонасос предназначен для нагнетания бензина из топливного бака в подающий топливопровод. Управление электробензонасосом осуществляется с помощью контроллера через реле.

2. Топливный фильтр – предназначен для очистки топлива от грязи и примесей, которые могут привести к неравномерной работе двигателя, неустойчивой работе инжектора, загрязнению форсунок. В инжекторных системах к качеству топлива предъявляются высокие требования.

3. Топливопроводы – служат для подачи топлива от бензонасоса к рампе и обратно от рампы в топливный бак. Соответственно существует прямой и обратный топливопроводы.

4. Рампа форсунок с топливными форсунками – конструкция рампы обеспечивает равномерное распределение топлива по форсункам. На топливной рампе располагаются форсунки, регулятор давления топлива и штуцер контроля давления в топливной системе инжектора.

5. Регулятор давления топлива – предназначен для поддержания оптимального перепада давления, который способствует тому, что количество впрыскивания топлива зависит только от длительности впрыска. Излишки топлива регулятор подает обратно в бак.

Как работает система питания инжекторного двигателя?

Инжекторный двигатель – это двигатель, имеющий инжекторную подачу топлива. Система подобного типа полностью заменила карбюраторную систему и предназначена для всех современных двигателей, использующих бензин.

Warning: Use of undefined constant php — assumed ‘php’ (this will throw an Error in a future version of PHP) in /home/h811184817/autonovice.ru/docs/wp-content/themes/vw-writer-blog/template-parts/single-post-layout.php on line 20
—>

Современный ритм движения и растущие потребности в комфортном управление автомобилем на передовой рубеж вывели инжекторный (впрысковый) тип двигателя. Он практически вытеснил устаревшую систему карбюраторов. Инжекторный двигатель кардинальным образом улучшил не просто эксплуатационные качества автомобиля, но и изменил показатели мощности (расход топлива, динамику в отношении разгона, экологические характеристики).

Инжекторный двигатель – это двигатель, имеющий инжекторную подачу топлива. Система подобного типа полностью заменила карбюраторную систему и предназначена для всех современных двигателей, использующих бензин.

Инжекторный двигатель – принципы работы.

В сравнении с карбюраторным двигателем, было выявлено, что двигатель с инжектором способен продолжительное время поддерживать высочайшие экологические стандарты, причем без дополнительных ручных регулировок. Это стало возможно лишь из-за самонастройки кислородного датчика по поступающим к нему данным.

Вот что получает автомобиль, если на нем установлен инжекторный двигатель (сравнение ведется с карбюратором).

1. Осуществляется точная дозировка топлива. Как следствие, расход топлива более экономный, что в свою очередь приводит к снижению токсичности у выхлопных газов.

2. Мощность двигателя возрастает в среднем на 7-10%. Это происходит из-за улучшения наполнения цилиндров. К тому же устанавливается оптимальный угол опережения зажигания, что полностью соответствует рабочему движению двигателя.

3. Динамические свойства автомобиля значительно улучшаются. Вкратце это выглядит так. Система впрыска практически моментально реагирует на малейшие изменения в нагрузке и корректирует параметры топливно–воздушной массы.

4. Автомобиль с легкостью заводится при любых погодных условиях.

• одновременный (все форсунки срабатывают в один момент);
• попарно-параллельный (форсунки срабатывают парами);
• фазированный (форсунки срабатывают индивидуально для каждого из цилиндров, чаще перед тактом впрыска).

Виды инжекторных моторов

Инжекторные двигатели разделяют на 2 типа, где отличается подача топлива:

1. Моновпрыск (центральный или одноточечный впрыск).
2. Распределенный или многоточечный впрыск.

В моновпрыске присутствует 1 форсунка вместо карбюратора, которая установлена на впускном коллекторе. Простая система, но ее почти не используют в жизни, так как не подходит по экологическим стандартам.

В распределенном впрыске установлено по 1 форсунке на каждый цилиндр.

Распределенный впрыск делится на 3 вида:

• одновременный (все форсунки срабатывают в один момент);
• попарно-параллельный (форсунки срабатывают парами);
• фазированный (форсунки срабатывают индивидуально для каждого из цилиндров, чаще перед тактом впрыска).

Ижекторная система отличается своим непосредственным впрыском топлива. Форсунки выходят в камеру сгорания, как в дизельных двигателях. По характеристикам такой впрыск намного лучше прочих систем, но сложнее и требовательнее к качеству бензина.

Карбюратор не может обеспечивать настолько точное дозирование горючей смеси и момент впрыска топливной смеси, так как это делает электронный инжектор.

Инжекторные двигатели пришли на смену карбюраторным ДВС, так как являются более экономичными и в меньшей степени загрязняют окружающую среду.

Карбюратор не может обеспечивать настолько точное дозирование горючей смеси и момент впрыска топливной смеси, так как это делает электронный инжектор.

Принцип работы инжекторного двигателя состоит в следующем. В современных инжекторных двигателях у каждого цилиндра есть своя форсунка.

Все форсунки соединены в одну систему трубопроводом – так называемой топливной рампой. Топливо в систему подается при помощи электрического топливного насоса, который создает избыточное давление внутри системы.

Количество топлива, которое впрыскивается в цилиндр, момент открытия форсунки – все это определяет электронная система, которая учитывает одновременно множество факторов. И на основе анализа поступающих данных, она корректирует работу форсунки.

Система, которая анализирует ситуацию, называется контроллер. Контроллер связан с датчиками, которые дают информацию о разных параметрах, которые важны для режима работы двигателя.

На разных моделях автомобилей количество датчиков может изменяться, однако, основные датчики установлены на всех инжекторных двигателях и считывают информацию о:

• частоте вращения и положении коленвала;
• массовом расходе воздуха, ДВС;
• температуре жидкости охлаждения;
• положении дроссельной заслонки;
• детонации в двигателе;
• напряжении в бортовой электросети;
• скорости автомобиля.

Для того чтобы двигатель работал в оптимальном режиме система должна обеспечить правильный момент подачи топлива в цилиндры, правильное количество топлива.

Система должна составить оптимальную пропорцию бензина и воздуха, доставить эту смесь в цилиндры и вовремя подать искру. Но перед этим система определяет момент, когда искра должна появиться в цилиндрах. Многие действия выполняются исполнительными механизмами, но некоторые выполняют датчики-контролеры.

Как только контроллер получает определенную информацию, он начинает управлять следующими системами:

• подача топлива (бензонасос и форсунки);
• система зажигания;
• система регулировки холостого хода;
• система улавливания бензиновых паров;
• вентилятор системы охлаждения;
• системой диагностики.

Принцип работы инжекторного двигателя состоит в том, что инжекторная система способна мгновенно корректировать параметры подачи топлива в зависимости от режимов работы мотора.

Именно этим обеспечивается экономичность ДВС. Значительно упрощается запуск двигателя в любых погодных условиях и температурах воздуха.

Устройство системы распределенного впрыска, управляемого электроникой, представлено на рисунке ниже.

К числу основных узлов относятся электробензонасос (2), который забирает бензин из топливного бака (1) и через фильтр (3) подает его в топливный распределитель (4), откуда бензин поступает в рабочие (10) и пусковую (11) форсунки, а его излишек через демпфер давления (28) возвращается в топливный бак.

Остальное, в том числе и электронный блок управления (6), можно отнести к второстепенным узлам, хотя именно они и определяют функционирование системы впрыска.

На рисунке видны также узлы системы зажигания, что не случайно, поскольку электронное управление позволило объединить топливоподачу и зажигание в единую систему управления двигателем.

Система не требует ручной регулировки параметров впрыска топлива, что исключает ошибку при регулировках. Точная регулировка состава топливной смеси обеспечивает почти полное сгорание топлива, что делает инжекторные двигатели, более «чистыми» с экологической точки зрения.

Однако у ДВС с инжектором есть и недостатки:

• двигатели с инжектором более дорогостоящие;
• многие элементы системы не ремонтируются, а подлежат замене;
• двигатели с инжекторами более чувствительны к некачественному топливу;
• стоимость ремонта значительно выше, чем у карбюраторных двигателей.