Trt-auto.ru

Автомобильный журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как работает инжекторный двигатель?

Инжекторный двигатель: устройство и принцип работы

Инжекторный двигатель представляет собой сложное устройство, обеспечивающее максимальную производительность автомобиля. В отличие от карбюраторных моделей, инжектор более экономичен и прост в обслуживании. Такие двигатели снабжены системой впрыскивания топлива, благодаря чему повышается мощность авто, а расходы топлива, наоборот, снижаются. Принцип работы инжекторного двигателя рассмотрен в нашей статье.

Принцип работы инжектора

Использование устройств с подобным алгоритмом действия поначалу коснулся авиастроительного производства. Ужесточение экологических норм привело к тому, что многие производители автомобилей отказались от применения карбюраторных двигателей, дальнейшее усовершенствование которых не приводило к желаемому результату.

Управление системой впрыскивания топлива проводится автоматизированной системой или бортовым компьютером. Проводится проверка состояния воздушно-топливной смеси и при ее соответствии происходит последовательный впуск топлива непосредственно во впускной клапан. Так обеспечивается более точный расход, а также быстрое сгорание топлива.

Устройство инжекторного двигателя можно охарактеризовать выполнением следующей последовательности:

  1. Нажатие на педаль газа открывает дроссельную заслонку. Это обеспечивает поступление воздуха в двигатель.
  2. Компьютер анализирует объем поступающего воздуха (в зависимости от усилия нажатия педали), после чего дает команду для подачи оптимального объема топлива.
  3. Специальный датчик контролирует количество поступающего в двигатель кислорода и его соответствие объему топлива.
  4. Топливный нанос перекачивает необходимый объем, после чего происходит его впрыск под давлением. В результате образуется мелкодисперсный туман, который быстро сгорает, приводя в движение механизмы вращения движущихся частей мотора.

Даже упрощенная схема показывает, насколько сложным является процесс движения автомобиля. Работа двигателя инжектора представляет собой замкнутую систему, в которой значение имеет каждая деталь. При выходе из строя любой составляющей, сигнал об этом поступает на электронную систему, после чего компьютер сам принимает решение о возможность дальнейшего движения. Это одновременно является достоинством и недостатком такого механизма, ведь при измененных условиях труда раскачать «вручную» систему не получиться, придется обращаться за квалифицированной помощью.

В чём особенности устройства?

Как показывает приведенная информация, главным отличием от более старых карбюраторных моделей является автоматическая подача топлива. Это ключевой момент, определяющий преимущества использования инжекторного устройства. Кроме того, существует еще несколько пунктов, которые выгодно отличают разницу между инжектором и карбюратором.

  • За счет того, что в карбюраторном двигателе создается определенный уровень давления, позволяющий засасывать воздушно-топливную смесь, а в инжекторе она подается автоматически, экономится мощность отдачи. Это позволяет в целом увеличить производительность авто на 10%. Показатель небольшой, но при длительной эксплуатации это существенная экономия топлива.
  • Быстрое реагирование на изменение условий движения. В инжекторе практически моментально происходит увеличение или уменьшение подачи топлива. Это позволяет маневрировать на дороге гораздо быстрей.
  • Система впрыскивания топлива обеспечивают легкий запуск двигателя.
  • Инжекторное устройство менее чувствительно к измененным погодным условиям. Расход топлива будет экономиться за счет того, что не требуется длительный прогрев двигателя.
  • Также такие устройства соответствуют более строгим современным экологическим стандартам. Уровень вредных выбросов, как правило, ниже на 50-70%, что в современном мире просто необходимо.

Среди главных недостатков — полная зависимость системы от исправности всех элементов. Инжектор снабжен несколькими датчиками, которые анализируют параметры топлива и условия эксплуатации. При выходе электроники из строя может понадобиться дорогостоящий ремонт.

Также при эксплуатации авто с инжекторным двигателем необходимо тщательней следить за состоянием используемого топлива. Форсунки, обеспечивающие подачу и распыление воздушно-топливной смеси, часто забиваются при использовании некачественного бензина. Вместе с тем, этот критерий очень сложно контролировать, особенно при длительной поездке, когда приходится заправляться на непроверенных точках. К недостаткам также можно отнести дорогостоящий ремонт в случае поломок. Самостоятельная починка электронной части на практике оказывается неудачным решением и может привести к необходимости восстановления системы, а это стоит немало.

Главным центром управления инжектора является ЭБУ — электронный блок управления. В его задачи входит непосредственный контроль над работой всех систем, расходом и подачей топлива, а также сигнализирование о возможных неполадках в работе автомобиля. Отчеты о возможных сбоях в системе и алгоритм правильной работы храниться в специальных ячейках памяти,

В зависимости от модели, обычно есть три типа памяти устройства:

  1. ППЗУ требует однократного программирования, после чего сохраняются все алгоритмы действия для управления системой. Чип хранится на плате блока, при необходимости подлежит замене. Информация не подлежит удалению при сбоях сети, корректированию не поддается.
  2. ОЗУ — оперативное запоминающее устройство. Относится к временному хранилищу файлов. Также служит местом для расчета и анализа полученной информации. Располагается ОЗУ на печатной плате блока, при сбоях в сети информация стирается.
  3. ЭПЗУ представляет собой электрически программируемое запоминающее устройство. В основном используется для хранения информации для противоугонной системы (коды и пароли владельца). При нарушении ввода данных, двигатель не заведется. Такое хранилище не зависит от данных сети, информация сохраниться при любых ситуациях.

Форсунки

Заслонка, позволяющая контролировать впрыск топлива в систему, называется форсункой. Используется два типа системы подачи топлива. Моновпрыск сейчас практически не используется. При таком расположении форсунки топливо подается вне зависимости от открытия впускного клапана двигателя. К тому же, такое управление мало контролируется электроникой. Второй вид — распределительный впрыск представлен более совершенной системой. Благодаря нескольким форсункам, расположенным непосредственно вблизи каждого цилиндра, происходит направленный доступ горючего. Такая система четко регламентирует подачу топлива, а также увеличивает производительность двигателя. Тип управления инжектором также определяется ЭБУ и может быть точечным и последовательным.

Каталитический нейтрализатор

Этот элемент системы инжекторного двигателя предназначен для контроля выхлопов авто. Для его работы необходим датчик содержания кислорода в выхлопных газах (лямбда-зонд). При превышении допустимых значений проводится корректировка впрыска топлива, а также проводится процесс рециркуляции отработанных газов. Кроме того, в системе предусмотрены специальные катализаторы, уменьшающие содержание вредных примесей после сжигания топлива.

Датчики

Сложная система электронного управления подразумевает проверку и регулировку нескольких датчиков. При выходе из строя хотя бы одного элемента, ЭБУ выдает ошибку.

Основные датчики инжекторного двигателя:

  • ДМРВ (датчик массового расхода воздуха). Обеспечивает информацию о массе воздуха, поступающего в двигатель.
  • Лямбда-зонд (датчик кислорода). Определяет содержание кислорода в воздушно-топливной смеси. При помощи такой информации ЭБУ может выявить изменения топливной смеси и откорректировать ее значения.
  • Датчик дроссельной заслонки. Контролирует положение дроссельной заслонки, согласно которому блок управления может реагировать, увеличивая или сокращая подачу топлива по мере необходимости.
  • Датчик напряжения. Контролирует напряжение бортовой сети машины. Показания датчика при необходимости заставляют блок управления увеличить число оборотов холостого хода, если напряжение понижено (чаще всего при высоких электрических нагрузках).
  • Датчик контроля температуры охлаждающей жидкости. Дает сигнал о прогреве двигателя, после чего ЭБУ запускает работу других систем.
  • Датчик абсолютного давления. Следит за показателем давления во впускном коллекторе. От количества воздуха, которое поступает в двигатель, меняется потребление топливной смеси. Также этот показатель используется при определении производительности авто.
  • Датчик вращения коленвала. Скорость вращения коленчатого вала – один из определяющих факторов, которые влияют на расчет необходимой длительности импульса.

Преимущества инжектора уже оценили многие автолюбители. Снижается расход топлива, повышается производительность автомобиля, а также облегчается процесс его управления. Работа инжекторного двигателя обеспечивается непосредственным впрыском топлива в систему, на основании проанализированных данных о параметрах топливной смеси и режиме эксплуатации двигателя. Как работает инжекторный двигатель, его преимущества и недостатки по сравнению с карбюраторным устройством рассмотрены в нашей статье.

Инжекторные двигатели

Вместо недавно повсеместно распространенных карбюраторных двигателей сейчас в основном используются инжекторные или впрысковые двигатели. Принцип их работы относительно прост и чрезвычайно экономичен. Однако, чтобы оценить преимущество инжектора, нужно сначала разобраться, почему они пришли на смену карбюраторам.

Карбюратор служит для подачи топлива во впускной коллектор, где оно уже смешивается с воздухом, а оттуда распределяется в камеры сгорания поршней. На подачу и смешивание топлива с воздухом израсходуются силы двигателя — до десяти процентов. Бензин всасывается в коллектор благодаря разнице в давлении в атмосфере и коллекторе, а чтобы поддерживать нужный уровень давления, как раз и расходуются ресурсы двигателя.

Кроме этого у карбюратора есть и масса других недостатков, например, когда через карбюратор проходит слишком много топлива, он просто физически не успевает направить его через узкую горловину в коллектор, в результате чего карбюратор начинает коптить. Если же топливо ниже определенного уровня, то двигатель попросту не тянет и глохнет — знакомая многим ситуация.

Принцип работы инжектора

Инжектор, в принципе, исполняет в двигателе ту же работу, что и карбюратор — подает топливо в камеры сгорания поршней. Однако происходит это не из-за всасывания бензина в коллектор, а методом впрыска топлива через форсунки непосредственно в камеры сгорания или в коллектор, и здесь же происходит смешивание топлива с воздухом.

Мощность инжекторных двигателей в среднем на 10 процентов выше, чем карбюраторных.

Инжекторы делятся на два основных вида:

  • моновпрыск — топливо подается через форсунки в коллекторе, а затем распределяется непосредственно в камеры сгорания;
  • распределенный впрыск — в головке цилиндров имеется форсунка для каждого поршня и смесь топлива с воздухом происходит в камере сгорания.

Инжекторные двигатели с распределенным впрыском являются самыми экономичными и мощными. Подача бензина происходит в момент открытия впускного клапана.

Преимущества инжектора

Система впрыска незамедлительно реагирует на любые изменения нагрузки на двигатель, как только увеличиваются обороты, впрыск производится чаще.

Автомобили с впрысковой системой легче заводятся, увеличивается динамический момент двигателя. Инжектор меньше реагирует на погодные условия, ему не требуется длительное прогревание при минусовых температурах воздуха.

Инжекторы более «дружелюбны» к экологии, уровень выбросов вредных веществ на 50-70 процентов ниже, чем у карбюратора.

Также они более экономны, поскольку топлива расходуется ровно столько, сколько нужно для бесперебойной работы двигателя в данный момент.

Недостатки впрысковых систем

К недостаткам можно отнести тот факт, что для нормальной работы двигателя требуется слаженная работа нескольких электронных датчиков, которые контролируют разные параметры и передают их на главный процессор бортового компьютера.

Высокие требования к чистоте топлива — узкие горлышки форсунок очень быстро будут забиваться, если пользоваться некачественным бензином.

Ремонт обходится очень дорого, а некоторые элементы вообще не подлежат восстановлению.

Как видим, ни одна система не лишена недостатков, однако преимуществ у инжектора значительно больше и именно из-за этого инжекторные двигатели пришли на замену карбюраторным.

Очень наглядное видео, в 3D, о принципе работы инжекоторного двигателя.

В данном видео вы узнаете о принципе работы системы питания инжекторного двигателя.

Принцип работы инжекторного двигателя

Топливовоздушная смесь

Топливовоздушная смесь приготавливается вне камеры сгорания двигателя и поступает в цилиндры на такте впуска. Для того чтобы двигатель работал оптимально, топливо необходимо подавать в цилиндр в определенной пропорции с воздухом. Наиболее полное сгорание происходит, если смесь состоит из 14,7 части воздуха и одной части паров бензина. Такое соотношение «воздух—топливо» называется стехиометрическим.

Читать еще:  Лучшие кроссоверы для покупки в 2016 году

Степень отклонения реального состава топливовоздушной смеси от стехиометрического определяется коэффициентом избытка воздуха λ:

  • если λ=1, то реальный расход воздуха соответствует теоретической потребности;
  • если λ меньше 1, то воздуха недостаточно для стехиометрического сгорания, топливовоздушная смесь обогащенная. В диапазоне λ=0,95—0,8 двигатель развивает свою максимальную мощность;
  • при λ>1 топливовоздушная смесь обедненная. В диапазоне λ=1,05—1,2 достигается максимальная топливная экономичность работы двигателя;
  • при λ>1,3 топливовоздушная смесь становится трудновоспламеняемой, двигатель начинает работать с перебоями.

Влияние коэффициента воздуха a на мощность Р и удельный расход воздуха: а) богатая смесь (недостаток воздуха), б) бедная смесь (избыток воздуха)

Видно, что идеального состава смеси, при котором все факторы имели бы оптимальные значения, не существует. Так, например, для обеспечения эффективной работы каталитического нейтрализатора необходимо точно поддерживать стехиометрический состав топливовоздушной смеси, но при этом двигатель будет работать не оптимально с точки зрения топливной экономичности.

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 После пусковая фаза. После пуска при низких температурах на короткое время требуется обогащение смеси (a Прогрев двигателя. За пуском и послепусковой фазой следует прогрев двигателя. В связи с тем что при пониженных температурах смесеобразование ухудшено (например, из-за слабого перемешивания воздуха с топливом), во впускной трубе образуется пленка топлива, которая испаряется только при достижении высоких температур. Поэтому при пониженных температурах топливовоздушную смесь необходимо обогащать (a 1). Это делается специально для быстрого прогрева нейтрализатора до рабочих температур.

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

Полная нагрузка. При полностью открытой дроссельной заслонке двигатель должен достигать своего наибольшего крутящего момента или максимальной мощности. Для этого топливовоздушная смесь должна быть обогащенной до a=0,8—0,9.

Ускорение. При быстром открытии дроссельной заслонки состав топливовоздушной смеси кратковременно обедняется вследствие ограниченной способности топлива к испарению при повышении давления во впускной трубе. Поэтому для предотвращения этого явления и достижения хороших разгонных характеристик автомобиля топливовоздушную смесь необходимо обогащать (a Принудительный холостой ход. В этом режиме автомобиль замедляется, двигаясь по инерции. С целью экономии топлива в определенном диапазоне оборотов двигателя топливоподача может полностью прекращаться.

Как работает инжекторный двигатель

Для автолюбителей, которые все привыкли делать своими руками а не обращаться к автомастерам с мелкими проблемами, настали тяжелые времена.

Эпоха карбюраторных моторов ушла в прошлое, а с ней и возможности починить свое чадо самостоятельно с небольшими финансовыми затратами и минимальным количеством необходимого инструмента. Инжекторный двигатель полностью вытеснил карбюраторные. Конечно по рабочим характеристикам инжектор в некоторых свойствах лучше, чем карбюратор. Инжекторный двигатель более современен и экологичен, но он имеет свои большие недостатки. Инжекторный двигатель стал очень сложен и затратен в ремонте. Но не надо отчаиваться, для настоящих автолюбителей это не помеха. Преодолеть такие затруднения не так сложно, как кажется на первый взгляд. Достаточно изучить принципиальную схему работы инжекторного двигателя, разобраться для чего служат датчиками охомутавшие его и с помощью необходимых приборов автодиагностики понять как работает электронная система управления инжекторным двигателем. Тогда можно самостоятельно решать те проблемы, которые рано или поздно будут появляться на вашем автомобиле.

Итак, общая схема работы инжекторного двигателя следующая:

Воздух, который поступает в двигатель, измеряется специальным , данные показания переносятся в компьютер , который анализирует их и сучетом значений различных параметров, заложенных в его памяти (температура воздуха, температура двигателя, степень открытия дроссельной заслонки, скорость, с которой она открывается, скорость вращения коленчатого вала и т.д.), рассчитывает то количество топлива, которое необходимо сжечь в количестве воздуха при данном режиме работы двигателя. Затем ЭБУ передает на форсунки электрический импульс необходимой длительности, открываются форсунки, топливо (которое находится под давлением) впрыскивается во впускной коллектор.

Проще можно сказать так.

Перед каждым цилиндром мотора на впускном коллекторе расположена топливная форсунка, которая обеспечивает впрыск топлива определённого количества в зависимости от поданного объёма воздуха.

Таким образом, бензин перемешивается с воздухом и получается горючая смесь, которая потом поступает в цилиндры двигателя. Чем больше попадёт воздуха во впускной коллектор мотора, тем лучше сгорит бензин, дающий двигателю больше мощности. Также это способствует меньшему расходу топлива. Подача нужного количества топлива обеспечивается электронным блоком управления (ЭБУ) и датчиками состояния двигателя, которые расположены по всему мотору.

Существуют следующие электронные датчики:

Датчик массового расхода воздуха – служит для определения нужного количества впрыска бензина.

Датчик положения дроссельной заслонки предназначен для определения положения педали газа.

Датчик детонации используется для определения детонаций в двигателе.

Датчик температуры охлаждающе жидкости отслеживает температуру охлаждающей жидкости, и тем самым подаёт нужное количество бензина в зависимисти от температуры мотора. Включает и выключает вентилятор двигателя.

Датчик коленчатого вала передаёт электрический сигнал о моменте впрыска и подачи искры в определённый цилиндр мотора. Является важным датчиком. При выходе его из строя двигатель не заводиться или во время работы – глохнет. При неисправности может поднимать обороты двигателя до красной зоны.

Датчик фаз устанавливается на 16 клапанных моторах.

Увеличение мощности инжекторного двигателя

Для увеличения мощности на инжекторном двигателе схема работы инжекторного двигателя тюнингуется. Первое, что выполняется это чип-тюнинг – перепрограммирования ЭБУ под спортивный режим автомобиля. Это даст прибавки мощности мотора в среднем на 10%, но увеличит расход топлива на 10-20%. Поэтому если безразличен расход топлива, мощность двигателя можно прибавить и больше, но учтите, что расход бензина может быть весьма значительный. Точную мощность и расход топлива может показать мощностной стенд на СТО, который находиться в тюнинг центрах.

Для уменьшения выхлопных газов и вредных веществ схема работы инжекторного двигателя предусматривает использование на этих моторах катализатора (дожигатель выхлопных газов), или как его ещё называют нейтрализатор. Он стоит в выпускном коллекторе сразу после кислородного датчика – лямбда-зонд, и если выпускные газы не догорели, то он с помощью металлов, которые находятся в нём, доводит газы до нужного дожигания. Обеспечивая тем самым полное сгорание горючей смеси. Катализатор состоит из относительно дорогих металлов таких, как платина и палладий и поэтому стоит достаточно дорого. Каждый автомобиль соответствует определённому стандарту выхлопных газов, например, стандарт России должен обеспечивать Евро 3, а такие развитые страны, как Германия Евро 5.

Катализатор (дожигатель) хорошая деталь в плане чистоты выпускных газов, а в отношении мощности двигателя влияет очень негативно, так как сильно её понижает. Поэтому для прибавления мощности схема работы инжекторного двигателя предполагает некоторую модификацию по отношению к катализатору. Первое, что советуют автоспециалисты по увеличению мощности двигателя убрать катализатор, так как дальнейшее прибавление мощности будет зависеть от него. Дожигатель увеличивает сопротивление выхода выхлопных газов, тем самым средняя потеря мощности может составлять около 5-10%.

Отличие инжекторного двигателя от карбюраторного

1. На инжекторе съём большей мощности с одного и того же объёма мотора.

2. Инжектор на 10-20% экономичней карбюратора.

3. Инжекторный двигатель имеет блок управления, который в зависимости от показания датчиков подстраивается под состояние двигателя и даёт впрыск топлива.

4. Инжектор надёжней, но в случаи неисправности требует квалифицированной диагностики на СТО.

5. Инжекторный двигатель выбрасывает в атмосферу меньше вредных веществ, так как помимо полного сгорания топлива в выпускной системе двигателя установлен катализатор (дожигатель), который способствует дожиганию несгоревшего топлива.

Схема работы инжекторного двигателя не значительно отличается от карбюраторный схемы, но даёт определённые преимущества.

Хочешь заработать
головную боль
-купи себе автомобиль.

«inpropart»

Как работает инжекторный двигатель?

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.

И все же, постараемся четко себе представить, как работает инжекторный двигатель. В двигатель инжекторного типа подача топливо в воздушный поток осуществляется с помощью специальных форсунок. Они могут располагаться на выпускном коллекторе, и в этом случае речь идет о системе «Моновпрыск». Если форсунки расположены либо непосредственно во впускном коллекторе каждого цилиндра либо неподалеку от него, принято вести речь о системе «распределенного впрыска». Синонимом этого названия стало «многоточечный коллекторный впрыск». Третий вариант, когда форсунки находятся в головке цилиндров. При подобном расположении впрыск происходит напрямую в камеру сгорания, соответственно система называется « прямой впрыск».

Подача топлива к форсункам в обязательном порядке осуществляется только под давлением. Бортовой компьютер автомобиля в определенный момент времени подает импульс тока, который служит сигналом для открытия форсунок. Объем впрыснутого тока определяет длительность импульса. В свою очередь параметры для длительности подачи тока берутся из данных, поступающих с датчиков, которые и отвечают за контроль над параметрами двигателя. К основным параметрам можно отнести температуру и обороты двигателя, информация о разрежении в задроссельном пространстве и об угле под которым открыта дроссельная заслонка. Не стоит забывать и о контроле над расходом воздуха.

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.

Читать еще:  Лучшие модели автомобильных компрессоров по надежности и качеству: рейтинг, обзор, отзывы

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.

1 комментарий к записи “Принцип работы инжекторного двигателя автомобиля, сравнение с карбюраторным”

После того как пересел с карбюраторной машины на инжектор, сразу почувствовал разницу! Хорошо что прогресс не стоит на месте. По сравнению с карбюраторным двигателем просто сказка. Не надо пользоваться «подсосом», который прикрывает первую камеру карбюратора при запуске двигателя. Отпала нужда по мере прогрева двигателя регулировать обороты двигателя «подсосом». На инжекторном двигателе ни разу не слышал детонации, электронный блок управления сам регулирует угол опережения зажигания в зависимости от нагрузки двигателя или в зависимости от качества залитого топлива. На карбюраторе часто приходилось регулировать угол опережения зажигания, что несомненно надоедало. Да и вообще двигатель стал полностью обособленным, не надо регулировать винтами холостой ход и качество смеси (соотношение воздух-бензин). Правда, с моей точки зрения, нет ничего проще карбюратора, его можно починить или промыть (если засорился) в полевых условиях. Рем.комплект всего карбюратора стоит сущие копейки. А вот с инжектором все сложнее, так как он весь нашпигован датчиками, выяснить причину и ее отремонтировать намного сложнее и дороже. Требуется специальный диагностический сканер, который имеется на СТО, а за диагностику берут они дорого. Плюс датчики стоят дороговато. Благо что при поломке большинства датчиков хоть с трудом, но можно добраться до места, кроме датчика положения коленчатого вала! Запасной нужно возить всегда с собой и в случае выхода его из строя, менять на его месте. Это единственный датчик, при выходе которого из строя, машина просто не заведется.

История инжекторных двигателей. Принцип работы. Виды. Плюсы и минусы.

Примерно 30 лет назад большая часть автомобильных двигателей оснащали карбюраторами. На новых машинах такие двигатели не найти, ведь на смену пришли инжекторы. Окунемся в историю инжекторного двигателя, а также разберем, как он работает и какие имеет особенности.

Краткая история

В 1916 году инжекторные двигатели появились в авиации. Первый авиамотор с топливным впрыском разработали в России А.А. Микулин и Б.С. Стечкин. Большими партиями стали выпускать только перед Второй Мировой войной в Европе и к тому времени, компания Bosch стала одной из первых производить инжекторные системы подачи топлива.

Впервые инжекторы стали применять в машинах в 50-е годы, но они не интересовали, ни покупателей, ни производителей. И лишь к 70 годам инжекторные моторы стали набирать популярность.

Устройство и принцип работы

В карбюраторном моторе топливно-воздушная смесь попадает самотеком, а в инжекторном с помощью системы и датчиков, которые подают сигнал о распылении топлива в конкретном количестве и в точное время в цилиндры. Системой распоряжается электронный блок управления, своего рода небольшой компьютер.

Топливная система состоит из:

  • форсунок;
  • рампы;
  • насоса;
  • ЭБУ (электронный блок управления);
  • системы датчиков.

Работает инжекторный двигатель просто: форсунки распыляют топливо во впускной коллектор цилиндра, там оно смешивается с воздухом. Затем готовая топливно-воздушная смесь попадает в камеру сгорания через клапаны.

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.

Плюсы и минусы инжекторов

Рассмотрим основные плюсы:

  • автоматические правки в режиме работы мотора;
  • не нужно настраивать что-либо в ручную;
  • экономия топлива до 20%;
  • соответствует экологическим нормам;
  • легкий запуск мотора.

А теперь о минусах:

  • высокие требования по качеству топлива;
  • трудности с ремонтом, некоторые запчасти легче заменить, чем отремонтировать;
  • ремонт и обслуживание, чаще придется проводить со специалистами и специальными приборами;
  • зависимость от напряжения питания бортовой сети.

2016-02-21 Принцип работы инжекторного 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.

Инжекторный двигатель

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?

Инжекторные двигатели работают тактами; каждый такт обеспечивает операцию:

  1. Заполнение горючим цилиндров.
  2. Сжатие его поршнем для сгорания.
  3. Рабочий ход — получение механической энергии путем детонации горючего вещества.
  4. Вывод переработанного сырья в атмосферу.

Наиболее востребованными автопромом являются 4-х тактные ДВС 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.

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.
Читать еще:  Легковые Mercedes будут собирать где

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:

  1. 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.
  2. 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.

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. ДПДЗ (R положения дроссельной заслонки) — при опорном напряжении в 5 V происходит его увеличение или падение, за счет изменения поворотного угла заслонки.
  7. ДТОЖ (R температуры охлаждающей жидкости).
  8. 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:

Параметры агрегатаЗначение для карбюратораЗначение для инжектора
наименованиеВАЗ 21083
Объем (л)1.51.5
Мощность (л. с./кВт)69/51.578/56.2
Частота вращения вала (об/мин)750-800800-900
Бензин (октановое число)92-95

Инжекторный бензиновый двигатель

Инжекторный двигатель – это основной тип двигателя внутреннего сгорания, который используется в современных автомобилях.

По способу подачи топливной смеси все бензиновые двигатели делятся на карбюраторные и инжекторные. В карбюраторных моторах для подачи топлива и образования смеси происходит в механическом приспособлении под названием карбюратор, а в инжекторных двигателях смесь образуется непосредственно в приемном коллекторе, куда топливо впрыскивается при помощи электронно-управляемых форсунок.

История применения инжектора на бензиновых двигателях

Первую механическую систему впрыска, прообраз современного инжекторного двигателя, разработала фирма BOSCH. Система была установлена на серийном автомобиле Mercedes Benz 300SL в 1954 году. Изменения в системе подачи топлива не были кардинальными — вместо карбюратора использовался механизм дозирования с одной форсункой, который имел электронное управление. Позже такую конструкцию назовут «моновпрыск». Дозировка подачи происходила более точно по объему, но не в каждый цилиндр отдельно, а централизованно, как в карбюраторе.

Одну из первых систем электронного распределенного впрыска под названием Electrojector разработала американская фирма Bendix Corporation в 1957 году

После изобретения распределенного впрыска подача топлива к каждому цилиндру стала производится индивидуально. В этой системе впрыска образование топливной смеси происходит в непосредственной близости от впускных клапанов каждого цилиндра. Топливо поступает к форсункам по трубопроводу и распыляется ими в коллектор. Работа каждой форсунки регулируется. За счет этого контроль дозировки топлива и впрыска в каждый цилиндр удалось поднять на новый уровень.

Но конструкторы не остановились на этом и разработали систему с непосредственным впрыском топлива. Первый подобный серийный двигатель впервые продемонстрировал концерн Mitsubishi в 1996 году. В нем воздух подводится к границе камеры сгорания и впускного клапана, и только в самом цилиндре он встречается со струей бензина.

Устройство и принцип работы инжекторных двигателей

Мощность двигателя зависит от объема смеси воздуха и бензина, в единицу времени поступающего в камеру сгорания. Необходимость замены карбюратора на более совершенное устройство возникла из-за того, что в механическом устройстве (в данном случае, в карбюраторе) не удается реализовать достаточно быстрый отклик на изменение нагрузки на двигатель.

В Японии электронно-управляемый распределенный впрыск для серийного автомобиля предложила компания Toyota. Это была опция для модели Celica 1974 года

В инжекторной системе подача топлива производится впрыском во впускной коллектор с помощью форсунок. Эта система подачи топливо-воздушной смеси сложнее, но гибче и оперативнее карбюратора.

Схема работы системы впрыска инжекторного бензинового двигателя включает в себя сбор информации, ее обработку и подачу электронного сигнала на исполнительные устройства, в данном случае, на форсунки.

Механическая составляющая этой системы состоит из бензонасоса, перепускного клапана топливной магистрали (регулятора давления), устройства для поддержки холостого хода двигателя, и форсунок.

Форсунки бывают механическими и с электрическим приводом. В качестве привода используется электромагнит или пьезоэлемент.

Форсунка

Бензин распыляется форсункой под давлением через очень маленькое отверстие. С одной стороны, это позволяет добиться высокой точности дозировки и отличного распыла, с другой, качество топлива для инжекторных двигателей имеет огромное значение. Забитое отверстие не сможет хорошо распылять топливо, а значит, и оптимальной горючей смеси не получится.

Ассоциация NASCAR запретила использование карбюраторов на гоночных автомобилях одноименной лиги только в 2012 году

Электронно-управляемая форсунка выполняет команды компьютера и подает необходимое количество топлива в изменяемые в соответствии с текущей нагрузкой, точно рассчитанные промежутки времени. В бензиновых двигателях с распределенным впрыском с форсунками взаимодействуют свечи, играющие роль исполнительного устройства. Получив электрический импульс, форсунка под давлением впрыскивает топливо в цилиндр или впускной коллектор и перекрывает подачу после срабатывания свечи.

Блок управления двигателем

Роль компьютерного управления в работе системы впрыска

Самой сложной составляющей инжекторных бензиновых двигателей является электронный блок управления. В его схему входят ПЗУ — постоянное запоминающее устройство, ОЗУ — оперативное запоминающее устройство и микропроцессор. Он обрабатывает поступающие от датчиков электронные сигналы, анализирует информацию и сравнивает с данными, хранящимися в памяти компьютера. Встроенная программа учитывает особенности разнообразных режимов работы двигателя и внешние условия, в которых ему приходится работать. Если в информации обнаруживаются расхождения, компьютер выдает команды исполнительным механизмам для коррекции.

Применение распределенного впрыска сделало возможным появление системы отключения части цилиндров двигателей большого объема

Датчики, собирающие информацию о работе двигателя, действуют совместно с ЭБУ. Они расположены на разных узлах, входящих в конструкцию двигателя. Среди стандартных приборов сбора информации: датчик массового расхода воздуха; датчик положения дроссельной заслонки; датчик детонации; датчик температуры охлаждающей жидкости; датчик положения коленчатого вала и другие. На 16-клапанных двигателях дополнительно устанавливается датчик фаз.

Процесс работы инжекторной системы впрыска выглядит следующим образом: датчик расхода воздуха измеряет поступающую в двигатель массу газа и передает данные компьютеру. На основе этой информации и с учетом других текущих параметров — температуры воздуха и самого двигателя, скорости вращения коленчатого вала, степени и скорости открытия дроссельной заслонки — компьютер рассчитывает оптимальное количество топлива на данный объем воздуха и подает электрический импульс необходимой продолжительности на форсунки. Принимая этот импульс, они открываются и под давлением впрыскивают топливо во впускной коллектор.

Достоинства и недостатки инжекторных двигателей

Главное преимущество инжекторных бензиновых двигателей — экономичность. Она составляет 10-20% в сравнении с карбюраторными двигателями. Кроме того, в случае применения инжектора удается получить с того же рабочего объема двигателя большую мощность. Также, бесспорным преимуществом таких двигателей является меньшее содержание вредных веществ в выхлопных газах.

Минусом можно считать то, что в случае появления неисправности в системе инжекторного впрыска, диагностику и ремонт могут производить лишь квалифицированные специалисты. Сложность подобного профессионального обслуживания и является основным недостатком инжекторных бензиновых силовых установок.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector