Выглядит инжекторный двигатель. Устройство инжекторного двигателя

Чтобы самому отремонтировать инжекторный автомобиль надо знать принцип работы и устройство, инжектор это автомобиль с системой впрыска топлива. Только зная принцип работы инжектора можно понять причину неисправности и устранить ее домашних условиях самому.

На автомобилях ВАЗ-21083, ВАЗ-21093 и ВАЗ-21099 в вариантном исполнении применяется система распределенного впрыска топлива на двигателях с рабочим объемом 1, 5л. Распределенным впрыск называется потому, что для каждого цилиндра топливо впрыскивается отдельной форсункой. Система впрыска топлива позволяет снизить токсичность отработавших газов при улучшении ездовых качеств автомобиля.

Существуют системы распределенного впрыска: с обратной связью и без нее. Причем обе системы могут быть с импортными комплектующими или отечественными. Все эти системы имеют свои особенности в устройстве, диагностике и в ремонте, которые подробно описаны в соответствующих отдельных Руководствах по ремонту конкретных систем впрыска топлива.

В настоящей главе дается только краткое описание общих принципов устройства, работы и диагностики систем впрыска топлива, порядок снятия-установки узлов, а также приводятся особенности ремонта самого двигателя.

Система с обратной связью применяется, в основном, на экспортных автомобилях. У нее в системе выпуска устанавливается нейтрализатор и датчик кислорода, который и обеспечивает обратную связь. Датчик отслеживает концентрацию кислорода в отработавших газах, а электронный блок управления по его сигналам поддерживает такое соотношение воздух/топливо, которое обеспечивает наиболее эффективную работу нейтрализатора.

В системе впрыска без обратной связи не устанавливаются нейтрализатор и датчик кислорода, а для регулировки концентрации СО в отработавших газах служит СО-потенциометр. В этой системе не применяется также система улавливания паров бензина.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ

1. Прежде чем снимать любые узлы системы управления впрыском, отсоедините провод от клеммы «-» аккумуляторной батареи.

2. Не пускайте двигатель, если наконечники проводов на аккумуляторной батарее плохо затянуты.

3. Никогда не отсоединяйте аккумуляторную батарею от бортовой сети автомобиля при работающем двигателе.

4. При зарядке аккумуляторной батареи отсоединяйте ее от бортовой сети, автомобиля.

5. Не подвергайте электронный блок управления (ЭБУ) температуре выше 65°С в рабочем состоянии и выше 80°С в нерабочем (например, в сушильной камере). Надо снимать ЭБУ с автомобиля, если эта температура будет превышена.

6. Не отсоединяйте от ЭБУ и не присоединяйте к нему разъемы жгута проводов при включенном зажигании.

7. Перед выполнением электродуговой сварки на автомобиле, отсоединяйте провода от аккумуляторной батареи и разъемы проводов от ЭБУ.

8. Все измерения напряжения выполняйте цифровым вольтметром с внутренним сопротивлением не менее 10 МОм.

9. Электронные узлы, применяемые в системе впрыска, рассчитаны на очень малое напряжение и поэтому легко могут быть повреждены электростатическим разрядом. Чтобы не допустить повреждений ЭБУ электростатическим разрядом:

Не прикасайтесь руками к штекерам ЭБУ или к электронным компонентам на его платах;

При работе с ППЗУ блока управления не дотрагивайтесь до выводов микросхемы.

Нейтрализатор

Токсичными компонентами отработавших газов являются углеводороды (несгоревшее топливо), окись углерода и окись азота. Для преобразования этих соединений в нетоксичные служит трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, установленный в системе выпуска сразу за приемной трубой глушителей. Нейтрализатор применяется только в системе впрыска топлива с обратной связью.

В нейтрализаторе (рис. 9-33) находятся керамические элементы с микроканалами, на поверхности которых нанесены катализаторы: два окислительных и один восстановительный. Окислительные катализаторы (платина и палладий) способствуют преобразованию углеводородов в водяной пар, а окиси углерода в безвредную двуокись углерода. Восстановительный катализатор (родий) ускоряет химическую реакцию восстановления оксидов азота и превращения их в безвредный азот.

Для эффективной нейтрализации токсичных компонентов и наиболее полного сгорания воздушно-топливной смеси необходимо, чтобы на 14, 6-14, 7 частей воздуха приходилась 1 часть топлива.

Такая точность дозирования обеспечивается электронной системой впрыска топлива, которая непрерывно корректирует подачу топлива в зависимости от условий работы двигателя и сигнала от датчика концентрации кислорода в отработавших газах.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ.

Не допускается работа двигателя с нейтрализатором на этилированном бензине. Это приведет к быстрому выходу из строя нейтрализатора и датчика концентрации кислорода.

Рис. 9-33. Нейтрализатор:

1 - керамический блок с катализаторами

Электронный блок управления

Электронный блок управления (ЭБУ) 11 (рис. 9-34), расположенный под панелью приборов с правой стороны, является управляющим центром системы впрыска топлива. Этот блок называют еще контроллером. Он непрерывно обрабатывает информацию от различных датчиков и управляет системами, влияющими на токсичность отработавших газов и на эксплуатационные показатели автомобиля.

В блок управления поступает следующая информация:

О положении и частоте вращения коленчатого вала;

О массовом расходе воздуха двигателем;

О температуре охлаждающей жидкости;

О положении дроссельной заслонки;

О наличии детонации в двигателе;

О напряжении в бортовой сети автомобиля;

О скорости автомобиля;

О запросе на включение кондиционера (если он установлен на автомобиле).

На основе полученной информации блок управляет следующими системами и приборами:

Топливоподачей (форсунками и электробензонасосом);

Системой зажигания;

Регулятором холостого хода;

Адсорбером системы улавливания паров бензина (если - эта система есть на автомобиле);

Вентилятором системы охлаждения двигателя;

Муфтой компрессора кондиционера (если он есть на автомобиле);

Системой диагностики.

Рис. 9-34. Схема системы впрыска:

1 - воздушный фильтр; 2 - датчик массового расхода воздуха; 3 - шланг впускной трубы; 4 - шланг подвода охлаждающей жидкости; 5 - дроссельный патрубок; 6 - регулятор холостою хода; 7 - датчик положения дроссельной заслонки; 8 - канал подогрева системы холостого хода; 9 - ресивер; 10 - шланг регулятора давления; 11 - электронный блок управления; 12 - реле включения электробензонасоса; 13 - топливный фильтр; 14 - топливный бак: 15 - электробензонасос с датчиком уровня топлива; 16 - сливная магистраль; 17 - подающая магистраль; 18 - регулятор давления: 19 - впускная труба: 20 - рампа форсунок: 21 - форсунка; 22 -датчик скорости; 23 - датчик концентрации кислорода; 24 - газоприемник впускной трубы; 25 - коробка передач; 26 - головка цилиндров; 2 7 - выпускной патрубок системы охлаждения; "28 - датчик температуры охлаждающей жидкости; А - к подводящей трубе насоса охлаждающей жидкости

Блок управления включает выходные цепи (форсунки, различные реле, и т. д.) путем замыкания их на массу через выходные транзисторы блока управления. Единственное исключение - цепь реле топливного насоса. Только на обмотку этого реле ЭБУ подает напряжение +12 В.

Блок управления имеет встроенную систему диагностики. Он может распознавать неполадки в работе системы, предупреждая о них водителя через контрольную лампу «CHECK ENGINE». Кроме того, он хранит диагностические коды, указывающие области неисправности, чтобы помочь специалистам в проведении ремонта.

Память

В электронном блоке управления имеется три вида памяти: оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), однократно программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), и электрически программируемое запоминающее устройство (ЭПЗУ).

Оперативное запоминающее устройство это «блокнот» электронного блока управления. Микропроцессор ЭБУ использует его для временного хранения измеряемых параметров для расчетов и для промежуточной информации. Микропроцессор может по мере необходимости вносить в него данные или считывать их.

Микросхема ОЗУ смонтирована на печатной плате ЭБУ. Эта память является энергозависимой и требует бесперебойного питания для сохранения. При прекращении подачи питания содержащиеся в ОЗУ диагностические коды неисправностей и расчетные данные стираются.

Программируемое постоянное запоминающее устройство. В ППЗУ находится общая программа, в которой содержится последовательность рабочих команд (алгоритмы управления) и различная калибровочная информация. Эта информация представляет собой данные управления впрыском, зажиганием, холостым ходом и т. п. которые зависят от массы автомобиля, типа и мощности двигателя, от передаточных отношений трансмиссии и других факторов. ППЗУ называют еще запоминающим устройством калибровок.

Рис. 9-35. Электронный блок управления:

1 - программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ)

Содержимое ППЗУ не может быть изменено после программирования. Эта память не нуждается в питании для сохранения записанной в ней информации, которая не стирается при отключении питания, т. е. эта память является энергонезависимой. ППЗУ устанавливается в панельке на плате ЭБУ (рис. 9-35) и может выниматься из ЭБУ и заменяться.

ППЗУ индивидуально для каждой комплектации автомобиля, хотя на разных моделях автомобилей может быть применен один и тот же унифицированный ЭБУ. Поэтому при замене ППЗУ важно установить правильный номер модели и комплектации автомобиля. А при замене дефектного ЭБУ необходимо оставлять прежнее ППЗУ (если оно исправно).

Электрически программируемое запоминающее устройство используется для временного хранения кодов-паролей противоугонной системы автомобиля (иммобилизатора). Коды-пароли, принимаемые ЭБУ от блока управления иммобили-затором (если он имеется на автомобиле), сравниваются с хранимыми в ЭПЗУ и при этом разрешается или запрещается пуск двигателя. Эта память является энергонезависимой и может храниться без подачи питания на ЭБУ.

Датчики инжектора

Датчик температуры охлаждающей жидкости представляет собой термистор, (резистор, сопротивление которого изменяется от температуры). Датчик завернут в выпускной патрубок охлаждающей жидкости на головке цилиндров. При низкой температуре датчик имеет высокое сопротивление (100 кОм при -40 °С), а при высокой температуре - низкое (177 Ом при 100 °С).

Температуру охлаждающей жидкости ЭБУ рассчитывает по падению напряжения на датчике. Падение напряжения высокое на холодном двигателе и низкое на прогретом. Температура охлаждающей жидкости влияет на большинство характеристик, которыми управляет ЭБУ.

Датчик детонации заворачивается в верхнюю часть блока цилиндров (рис. 9-36) и улавливает аномальные вибрации (детонационные удары) в двигателе.

Чувствительным элементом датчика является пьезокристаллическая пластинка. При детонации на выходе датчика генерируются импульсы напряжения, которые увеличива-

ются с возрастанием интенсивности детонационных ударов. Блок управления по сигналу датчика регулирует опережение зажигания, для устранения детонационных вспышек топлива.

Рис. 9-36. Расположение датчика детонации на двигателе:

1 - датчик детонации

Датчик концентрации кислорода применяется в системе впрыска с обратной связью и устанавливается на приемной трубе глушителей. Кислород, содержащийся в отработавших газах, реагирует с датчиком кислорода, создавая разность потенциалов на выходе датчика. Она изменяется приблизительно от 0, 1 В (высокое содержание кислорода - бедная смесь) до 0, 9 В (мало Кислорода - богатая смесь).

Для нормальной работы датчик должен иметь температуру не ниже 360°С. Поэтому для быстрого прогрева после пуска двигателя, в датчик встроен нагревательный элемент. »

Отслеживая выходное напряжение датчика концентрации кислорода, блок управления определяет какую команду по корректировке состава рабочей смеси подавать на форсунки. Если смесь бедная (низкая разность потенциалов на выходе датчика), то дается команда на обогащение смеси. Если смесь богатая (высокая разность потенциалов) - дается команда на обеднение смеси.

Датчик массового расхода воздуха расположен между воздушным фильтром и шлангом впускной трубы. Он термоанемометрического типа. В датчике используются три чувствительных элемента. Один из элементов определяет температуру окружающего воздуха, а два остальные нагреваются до заранее установленной температуры, превышающей температуру окружающего воздуха.

Во время работы двигателя проходящий воздух охлаждает нагреваемые элементы. Массовый расход воздуха определяется путем измерения электрической мощности, необходимой для поддержания заданного превышения температуры нагреваемых элементов над температурой окружающего воздуха. Сигнал датчика - частотный. Большой расход воздуха вызывает сигнал высокой частоты, а малый расход - сигнал низкой частоты.

ЭБУ использует информацию от датчика массового расхода воздуха для определения длительности импульса открытия форсунок.

СО-потенциометр (рис. 9-37) установлен в моторном отсеке на стенке коробки воздухопритока и представляет собой переменный резистор. Он выдает в ЭБУ сигнал, который используется для регулировки состава топливо-воздушной смеси с целью получения нормированного уровня концентрации окиси углерода (СО) в. отработавших газах на холостом ходу. СО-потенциометр подобен винту каче-ства смеси в карбюраторах. Регулировка содержания СО с помощью СО-потенциометра выполняется только на станции технического обслуживания с применением газоанализатора.

Рис. 9-37. СО-потенциометр

Датчик скорости автомобиля устанавливается на коробке передач между приводом спидометра и наконечником гибкого вала привода спидометра. Принцип действия датчика основан на эффекте Холла. Датчик выдает на ЭБУ прямоугольные импульсы напряжения с частотой, пропорциональной скорости вращения ведущих колес.

Датчик положения дроссельной заслонки установлен сбоку на дроссельном патрубке и связан с осью дроссельной заслонки.

Датчик представляет собой потенциометр, на один конец которого подается плюс напряжения питания (5 В), а другой конец соединен с массой. С третьего вывода потенциометра (от ползунка) идет выходной сигнал с электронному блоку управления.

Когда дроссельная заслонка поворачивается, (от воздействия на педаль управления), изменяется напряжение на выходе датчика. При закрытой дроссельной заслонке оно ниже 0, 7 В. Когда заслонка открывается, напряжение на выходе датчика растет и при полностью открытой заслонке должно быть более 4 В.

Отслеживая выходное напряжение датчика блок управления корректирует подачу топлива в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки (т. е. по желанию водителя).

Датчик положения дроссельной заслонки не требует никакой регулировки, т. к. блок управления воспринимает холостой ход (т. е, полное закрытие дроссельной заслонки) как нулевую отметку.

Датчик положения коленчатого вала - индуктивного типа, предназначен для синхронизации работы блока управления с верхней мертвой точкой поршней 1-го и 4-го цилиндров и угловыми положениями коленчатого вала..

Датчик установлен на крышке масляного насоса напротив задающего диска на шкиве привода генератора. Задающий диск представляет собой зубчатое колесо с 58 равноудаленными (6°) впадинами. При таком шаге на диске помещается 60 зубьев, но два зуба срезаны для создания импульса «в» (рис. 9-38) синхронизации («Опорного» импульса), который необходим для согласования работы блока управления с ВМТ поршней в 1-ом и 4-ом цилиндрах. ЭБУ по сигналам датчика определяет частоту вращения коленчатого вала и выдает импульсы на форсунки.

Рис. 9-38. Осциллограмма импульсов напряжения датчика положения коленчатого вала:

а - угловые импульсы; б - опорный импульс

При вращения коленчатого вала зубья изменяют магнитное поле датчика, наводя импульсы напряжения переменного тока. Установочный зазор между сердечником датчика и зубом диска должен находиться в пределах (1+0,2) мм.

Сигнал запроса на включение кондиционера. Если на автомобиле установлен кондиционер, то сигнал поступает от выключателя кондиционера на панели приборов. В данном случае ЭБУ получает информацию о том, что водитель желает включить кондиционер.

Получив такой сигнал ЭБУ сначала подстраивает регулятор холостого хода, чтобы компенсировать дополнительную нагрузку на двигатель от компрессора кондиционера, а затем включает реле, управляющее работой компрессора кондиционера.

Система питания

Воздушный фильтр установлен в передней части моторного отсека на резиновых фиксаторах. Фильтрующий элемент - бумажный, с большой площадью фильтрующей поверхности. При замене фильтрующего элемента его необходимо устанавливать так, чтобы гофры были расположены параллельно осевой линии автомобиля.

Рис. 9-39. Дроссельный патрубок:

1 - патрубок подвода охлаждающей жидкости; 2 - патрубок системы вентиляции картера на холостом ходу; 3 - патрубок для отвода охлаждающей жидкости; 4 - датчик положения дроссельной заслонки; 5 - регулятор холостого хода; 6 - штуцер для продувки адсорбера; 7 – заглушка

Дроссельный патрубок (рис. 9-39) закреплен на ресивере. Он дозирует количество воздуха, поступающего во впускную трубу. Поступлением воздуха в двигатель управляет дроссельная заслонка, соединенная с приводом педали акселератора.

В состав дроссельного патрубка входят датчик 4 положения дроссельной заслонки и регулятор 5 холостого хода. В проточной части дроссельного патрубка (перед дроссельной заслонкой и за ней) находятся отверстия отбора разрежения, необходимые для работы системы вентиляции картера и адсорбера системы улавливания паров бензина. Если последняя система не применяется, то штуцер для продувки адсорбера глушится резиновой заглушкой 7.

Рис. 9-40. Система подачи топлива:

1 - пробка штуцера для контроля давления топлива; 2 - рампа форсунок; 3 - скоба крепления топливных трубок- 4 - регулятор давления топлива; 5 - электробензонасос; 6 - топливный фильтр; 7 - сливной топливопровод; 8 - подающий топливопрорвод; 9 – форсунки

Регулятор 5 холостого хода регулирует частоту вращения коленчатого вала на режиме холостого хода, управляя количеством подаваемого воздуха в обход закрытой дроссельной заслонки. Он состоит из двухполюсного шагового электродвигателя и соединенного с ним конусного клапана. Клапан выдвигается или убирается, по сигналам ЭБУ. Когда игла регулятора полностью выдвинута (что соответствует 0 шагов), клапан полностью перекрывает проход воздуха. Когда игла вдвигается, то обеспечивается расход воздуха, пропорциональный количеству шагов отхода иглы от седла.

Система подачи топлива

Система подачи топлива включает в себя электробензонасос 5 (рис. 9-40), топливный фильтр 6, топливопроводы и рампу 2 форсунок в сборе с форсунками 9 и регулятором 4 давления топлива.

Электробензонасос -двухступенчатый, роторного типа, неразборный установлен в топливном баке. Он обеспечивает подачу топлива под давлением более 284 кПа.

Электробензонасос расположен непосредственно в топливном баке, что снижает возможность образования паровых пробок, т. к. топливо подается под давлением, а не под действием разрежения.

Топливный фильтр встроен в подающую магистраль между электробензонасосом и топливной рампой, и установлен под полом кузова за топливным баком. Фильтр - неразборный, имеет стальной корпус с бумажным фильтрующим элементом.

Рампа 2 форсунок представляет собой полую планку с установленными на ней форсунками и регулятором давления топлива. Рампа форсунок закреплена двумя болтами на впускной трубе. С левой стороны (на рисунке) на рампе форсунок находится штуцер для контроля давления топлива, закрытый резьбовой пробкой 1.

Форсунки 9 крепятся к топливной рампе, от которой к ним подается топливо, а своими распылителями входят в отверстия впускной трубы. В отверстиях топливной рампы и впускной трубы форсунки уплотняются резиновыми уплотнительными кольцами.

Форсунка представляет собой электромагнитный клапан. Когда на нее от ЭБУ поступает импульс напряжения, то клапан открывается и топливо через распылитель тонко распыленной струёй под давлением впрыскивается во впускную трубу на впускной клапан. Здесь топливо испаряется, соприкасаясь с нагретыми деталями, и в парообразном состоянии попадает в камеру сгорания. После прекращения подачи электрического им-

пульса подпружиненный клапан форсунки перекрывает подачу топлива.

Рис. 9-41. Регулятор давления топлива:

1 - корпус; 2 - крышка; 3 - патрубок для вакуумного шланга; 4 - диафрагма; 5 - клапан; А - топливная полость; Б - вакуумная полость

Регулятор 4 давления топлива установлен на топливной рампе и предназначен для поддержания постоянного перепада давления между давлением воздуха во впускной трубе и давлением топлива в рампе.

Регулятор состоит из клапана 5 (рис. 9-41) с диафрагмой 4, поджатого пружиной к седлу в корпусе регулятора. На работающем двигателе регулятор поддерживает давление в рампе форсунок в пределах 284-325 кПа.

На диафрагму регулятора с одной стороны действует давление топлива, а с другой - давление (разрежение) во впускной трубе. При уменьшении давления во впускной трубе (дроссельная заслонка закрывается) клапан регулятора открывается при меньшем давлении топлива, перепуская избыточное топливо по сливной магистрали обратно в бак. Давление топлива в рампе понижается. При увеличении давления во впускной трубе (при открывании дроссельной заслонки) клапан регулятора открывается уже при большем давлении топлива и давление топлива в рампе повышается.

Система зажигания

В системе зажигания не используются традиционные распределитель и катушка зажигания. Здесь применяется модуль 5 (рис. 9-42) зажигания, состоящий из двух катушек зажигания и управляющей электроники высокой энергии. Система зажигания не имеет подвижных деталей и поэто-му не требует обслуживания. Она также не имеет регулировок (в том числе и угла опережения зажигания), т. к. управление зажиганием осуществляет ЭБУ.

Рис. 9-42. Схема системы зажигания:

1 - аккумуляторная батарея; 2 - выключатель зажигания; 3 - реле зажигания; 4 - свечи зажигания; 5 - модуль зажигания; 6 электронный блок управления; 7 - датчик положения коленчатого вала; 8 - задающий диск; А - устройства согласования

В системе зажигания применяется метод распределения искры, называемый методом «холостой искры». Цилиндры двигателя объединены в пары 1-4 и 2-3 и искрообразование происходит одновременно в двух цилиндрах: в цилиндре, в котором заканчивается такт сжатия (рабочая искра) и в цилиндре, в котором происходит такт выпуска (холостая искра). В связи с постоянным направлением тока в обмотках катушек зажигания, ток искрообразования у одной свечи всегда протекает с центрального электрода на боковой, а у второй - с бокового на центральный. Свечи применяются типа А17ДВРМ или AC. P43XLS с зазором между электродами 1, 0-1, 13мм.

Управление зажиганием в системе, осуществляется с помощью ЭБУ. Датчик положения коленчатого вала подает в ЭБУ опорный сигнал, на основе которого ЭБУ делает расчет последовательности срабатывания катушек в модуле зажигания. Для точного управления зажиганием ЭБУ использует следующую информацию:

Частота вращения коленчатого вала;

Нагрузка двигателя (массовый расход воздуха);

Температура охлаждающей жидкости;

Положение коленчатого вала;

Наличие детонации.

Система улавливания паров бензина

Эта система применяется в системе впрыска с обратной связью. В системе применен метод улавливания паров угольным адсорбером. Он установлен в моторном отсеке и соединен трубопроводами с топливным баком и дроссельным патрубком. На крышке адсорбера расположен электромагнитный клапан, которым по сигналам блока управления переключаются режимы работы системы.

Когда двигатель не работает, электромагнитный клапан закрыт и пары бензина из топливного бака по трубопроводу идут к адсорберу, где они поглощаются гранулированным активированным углем. При работающем двигателе адсорбер продувается воздухом и пары отсасываются к дроссельному патрубку, а затем во впускную трубу для сжигания в ходе рабочего процесса.

ЭБУ управляет продувкой адсорбера включая электромагнитный клапан, расположенный на крышке адсорбера. При подаче на клапан напряжения, он открывается, выпуская пары во впускную трубу. Управление клапаном осуществляется методом широтно-импульсной модуляции. Клапан включается и выключается с частотой 16 раз в секунду (16 Гц). Чем выше расход воздуха, тем больше длительность импульсов включения клапана.

ЭБУ включает клапан продувки адсорбера при выполнении всех следующих условий:

Температура охлаждающей жидкости выше 75°С;

Система управления топливоподачей работает в. режиме замкнутого цикла (с обратной связью);

Скорость автомобиля превышает 10 км/ч. После включения клапана критерий скорости меняется. Клапан отключится только при снижении скорости до 7 км/ч;

Открытие дроссельной заслонки превышает 4%. Этот фактор в дальнейшем не играет значения если он не превышает 99%. При полном открытии дроссельной заслонки ЭБУ отключает клапан продувки адсорбера.

Работа системы впрыска

Количество топлива, подаваемого форсунками, регулируется электрическим импульсным сигналом от электронного блока управления (ЭБУ). ЭБУ отслеживает данные о состоянии двигателя, рассчитывает потребность в топливе и определяет необходимую длительность подачи топлива форсунками (длительность импульса). Для увеличения количества подаваемого топлива длительность импульса увеличивается, а для уменьшения подачи топлива - сокращается.

ЭБУ обладает способностью оценивать результаты своих расчетов и команд, а также запоминать опыт недавней работы и действовать в соответствии с ним. «Самообучение» ЭБУ является непрерывным процессом, продолжающимся в течение всего срока эксплуатации автомобиля.

Топливо подается по одному из двух разных методов: синхронному, т. е. при определенном положении коленчатого вала, или асинхронному, т. е. независимо или без синхронизации с вращением коленчатого вала. Синхронный впрыск топлива - преимущественно применяемый метод. Асинхронный впрыск топлива применяется, в основном, на режиме пуска двигателя.Форсунки включаются попарно и поочередно: сначала форсунки 1 и 4 цилиндров, а через 180° поворота коленчатого вала - форсунки 2 и 3 цилиндров и т. д. Таким образом, каждая форсунка включается один раз за оборот коленчатого вала, т. е. два раза за полный рабочий цикл двигателя.

Независимо от метода впрыска подача топлива определяется состоянием двигателя, т. е. режимом его работы. Эти режимы обеспечиваются ЭБУ и описаны ниже.

Первоначальный впрыск топлива

Когда коленчатый вал двигателя начинает прокручиваться стартером, первый импульс от датчика положения коленчатого вала вызывает импульс от ЭБУ на включение сразу всех форсунок. Это служит для ускорения пуска двигателя.

Первоначальный впрыск топлива происходит каждый раз при пуске. Длительность импульса впрыска зависит от температуры. На холодном двигателе импульс впрыска увеличивается, для увеличения количества топлива, а на прогретом - длительность импульса уменьшается. После первоначального впрыска ЭБУ переключается на соответствующий режим управления форсунками.

Режим пуска двигателя

При включении зажигания ЭБУ включает реле электробензонасоса, и он создает давление в магистрали подачи топлива к топливной рампе. ЭБУ проверяет сигнал от датчика температуры охлаждающей жидкости и определяет правильное соотношение воздух/топливо для пуска.

После начала вращения коленчатого вала ЭБУ работает в пусковом режиме пока обороты не превысят 400 об/мин или не наступит режим продувки «залитого» двигателя.

Режим продувки двигателя

Если двигатель «залит топливом» (т. е. топливо намочило свечи зажигания)", он может быть очищен путем полного открытия дроссельной заслонки при одновременном проворачивании коленчатого вала. При этом ЭБУ не подает импульсы впрыска на форсунки и двигатель должен «очиститься». ЭБУ поддерживает этот режим до тех пор, пока обороты двигателя ниже 400 об/мин, и датчик положения дроссельной заслонки показывает, что она почти полностью открыта (более 75%).

Если дроссельная заслонка удерживается почти полностью открытой при пуске двигателя, то он не запустится, т. к. при полностью открытой дроссельной заслонке импульсы впрыска на форсунку не подаются.

Рабочий режим управления топливоподачей

После пуска двигателя (когда обороты более 400 об/мин) ЭБУ управляет системой подачи топлива в рабочем режиме. На этом режиме ЭБУ рассчитывает длительность импульса на форсунки по сигналам от датчика положения коленчатого вала (информация о частоте вращения), датчика массового расхода воздуха, датчика температуры охлаждающей жидкости и датчика положения дроссельной заслонки.

Рассчитанная длительность импульса впрыска может давать соотношение воздух/топливо, отличающееся от 14, 7: 1. Примером может служить непрогретое состояние двигателя, т. к. при этом для обеспечения хороших ездовых качеств требуется обогащенная смесь.

Рабочий режим для системы впрыска с обратной связью

В этой системе ЭБУ сначала рассчитывает длительность импульса на форсунки на основе сигналов от тех же датчиков, что и в системе впрыска без обратной связи. Отличие состоит в том, что в системе с обратной связью ЭБУ еще использует сигнал от датчика кислорода для корректировки и тонкой регулировки расчетного импульса, чтобы точно поддерживать соотношение воздух/топливо на уровне 14, 6-14, 7: 1. Это позволяет каталитическому нейтрализатору работать с максимальной эффективностью.

Режим обогащения при ускорении

ЭБУ следит за резкими изменениями положения дроссельной заслонки (по датчику положения дроссельной заслонки) и за сигналом датчика массового расхода воздуха и обеспечивает подачу добавочного количества топлива за счет увеличения длительности импульса впрыска. Режим обогащения при ускорении применяется только для управления топливоподачей в переходных условиях (при перемещении дроссельной заслонки).

Режим мощностного обогащения

ЭБУ следит за сигналом датчика положения дроссельной заслонки и частотой вращения коленчатого вала для определения моментов, в которые водителю необходима максимальная мощность двигателя. Для достижения максимальной мощности требуется обогащенная горючая смесь, и ЭБУ изменяет соотношение воздух/топливо приблизительно до 12: 1. В системе впрыска с обратной связью на этом режиме сигнал датчика концентрации кислорода игнорируется, т. к. он. будет указывать на обогащенность смеси.

Режим обеднения при торможении

При торможении автомобиля с закрытой дроссельной заслонкой могут увеличиться выбросы в атмосферу

токсичных компонентов. Чтобы не допустить этого, электронный блок управления следит за уменьшением угла открытия дроссельной заслонки и за сигналом датчика массового расхода воздуха и своевременно уменьшает количество подаваемого топлива путем сокращения импульса впрыска.

Режим отключения подачи топлива при торможении двигателем

При торможении двигателем с включенной передачей и сцеплением ЭБУ может на короткие периоды времени полностью отключить импульсы впрыска топлива. Отключение и включение подачи топлива на этом режиме происходит при выполнении определенных условий по температуре охлаждающей жидкости, частоте вращения коленчатого вала, скорости автомобиля и углу открытия дроссельной заслонки.

Компенсация напряжения питания

При падении напряжения питания система зажигания может давать слабую искру, а механическое движение «открытия» форсунки может занимать больше времени. ЭБУ компенсирует это путем увеличения времени накопления энергии в катушках зажигания и длительности импульса впрыска.

Соответственно при возрастании напряжения аккумуляторной батареи (или напряжения в бортовой сети автомобиля) ЭБУ уменьшает время накопления энергии в катушках зажигания и длительность впрыска.

Режим отключения подачи топлива.

При выключенном зажигании топливо форсункой не подается, чем исключается самовоспламенение смеси при перегретом двигателе. Кроме того, импульсы впрыска топлива не подаются, если ЭБУ не получает опорных импульсов от датчика положения коленчатого вала, т. е. это означает, что двигатель не работает.

Отключение подачи топлива также происходит при превышении предельно допустимой частоты вращения коленчатого вала двигателя, равной 6510 об/мин, для зашиты двигателя от перекрутки.

Управление электровентилятором системы охлаждения.

Электровентилятор включается и выключается ЭБУ в зависимости от температуры двигателя, частоты вращения коленчатого вала, работы кондиционера (если он есть на автомобиле) и других факторов. Электровентилятор включается с помощью вспомогательного реле К9, расположенного в монтажном блоке.

При работе двигателя электровентилятор включается если температура охлаждающей жидкости превысит 104 °С или будет дан запрос на включение кондиционера. Электровентилятор выключается после падения температуры охлаждающей жидкости ниже 101°С, после выключения кондиционера или остановки двигателя.

Инжектор (или форсунка) нужен для точечной подачи топлива в двигатель, его распыления в камере сгорания, а так же образования воздушно-топливной смеси.

Инжектор пришел на смену карбюратору из-за несостоятельности последнего. На современных машинах форсунка используется повсеместно, причем как на бензиновых, так и на дизельных движках.

Виды инжекторов

В зависимости от способа подачи топлива в двигатель различают три вида форсунок.

Электромагнитная форсунка. Подобный инжектор пользуется популярностью на бензиновых двигателях. Устройство форсунки включает сопло и электромагнитный клапан с иглой. Работа инжектора осуществляется благодаря постоянному заложенному алгоритму. Блок управления подает напряжение на обмотку клапана. Электромагнитное поле, образованное этим действием, преодолевает усилие пружины и втаскивает иглу. Освобождается сопло, через которое впрыскивается топливо. После этого напряжение уходит, игла форсунки возвращается на седло.

Электрогидравлическая форсунка. Такой инжектор используют на дизельных движках. Устройство форсунки объединяет камеру управления, дроссели (сливной и впускной), а так же электромагнитный клапан.

В начальном положении игла форсунки прижата давлением топлива на поршень к седлу, клапан закрыт и обесточен. Затем из электронного блока управления подается команда на клапан, он открывает сливной дроссель. Через него топливо вытекает в сливную магистраль из камеры управления. Впускной же дроссель препятствует скорому выравниванию давлений во впускной магистрали и камере управления. Вследствие этого давление на поршень падает, а на иглу не меняется, поэтому и происходит впрыск топлива.

Пьезоэлектрическая форсунка. Быстрота срабатывания, точность дозировки впрыскиваемого топлива, а так же возможность его многократного впрыска: все эти параметры позволяют назвать пьезоэлектрический инжектор лучшей форсункой из имеющихся устройств на данный момент. Сделана форсунка на основе пъезокристалла, включает в себя переключающий клапан, иглу, толкатель.

Работа пьезоэлектрического инжектора основана на принципе гидравлики. В начальном положении игла сидит на седле с помощью высокого топливного давления. На пьезоэлемент подается электрический сигнал, что увеличивает его длину. Усилие переходит на поршень, раскрывается переключающий клапан и топливо подается в сливную магистраль. Игла поднимается за счет разницы давлений в нижней части и собственно на иглу, происходит впрыск топлива в двигатель.

Принцип работы инжектора

Наука далеко шагнула вперед, и в отличие от движков старого типа, под каждый из цилиндров ставят отдельный инжектор. Они соединяются между собой топливной рампой, а за каждой из форсунок находится топливо, которое под давлением подает электронный бензонасос. Инжектор оборудован электромагнитным клапаном. Когда он открывается, топливо впрыскивается либо в коллектор, либо в цилиндр, если стоит система прямого впрыска. Чем дольше клапан остается раскрытым, тем больше топлива попадает в цилиндр, и тем выше будут обороты движка. В современных авто за эту систему отвечает электроника. Электронный блок работает на основании сведений от множества датчиков (о них мы расскажем ниже). Эта информация позволяет настраивать двигатель в соответствии с любой нагрузкой, при любой температуре и при любых его оборотах.

Теперь поговорим об основных датчиках, координирующих работу инжектора. Одним из них является датчик температуры охлаждающей жидкости. Он отвечает за коррекцию подачи топлива и управление электрическим вентилятором. В случае поломки датчик перестанет подавать данные в блок, а двигатель будет работать согласно запрограммированным данным. Они берутся из таблиц и полностью зависят от времени работы движка.
Далее рассмотрим датчик массового наполнения. Он регулирует цикловое наполнение цилиндра. Это устройство рассчитывает массовый расход воздуха и переводит это число в цикловое наполнение. При выходе датчика из строя, расчет наполнения будет проходить по аварийным таблицам, а данные датчика – игнорироваться.

Датчик кислорода вычисляет концентрацию кислорода в выхлопных газах. Эти сведения электронный блок употребляет для корректировки топливных объемов. Но не все системы оборудованы этим устройством. Датчик устанавливают в системы Евро 2 и Евро 3, в зависимости от норм токсичности.

Датчик дроссельной заслонки регулирует положение заслонки в зависимости от циклового наполнения и оборотов движка. Этот датчик уменьшает нагрузку на двигатель.

Датчик детонации контролирует детонацию. В его функции входит запуск автоматического гашения детонации и корректировка угла опережения зажигания.

Датчик коленвала – единственное устройство, при выходе из строя которого система не заработает, соответственно, машина не заведется. При выключении остальных датчиков автомобиль поедет, и можно добраться до СТО самостоятельно.

Конечно же, в этом списке не все датчики инжектора, но основные мы перечислили. К тому же, их количество и комплектация зависят от системы впрыска и основных норм токсичности.

История появления инжекторов

На дворе были 70-е и автомобилисты особо не задумывались о вопросах экологии и экономии. Бензин был дешевый, и многолитровые автомобили употребляли его в неограниченных количествах. Воздух был чище, а природные залежи нефти казались неистощимыми. Но ситуация менялась. Новые промышленные предприятия загрязняли окружающую среду, к этому добавлялись и выхлопные газы автомобиля. К тому же, неожиданно возник нефтяной кризис. И люди стали искать из этого выход.

Перед конструкторами встали два вопроса: как снизить расход бензина и как уменьшить выбросы в окружающую среду. Для того чтобы понять, что привело их к инжектору, рассмотрим устройство карбюратора. В ДВС сгорает рабочая смесь, состоящая из топлива и бензина. Для её полного сгорания соотношение веществ нужно привести к 14,7:1. Эта смесь является стехиометрической, то есть, нормальной. Если же в этой смеси уменьшить объем воздуха, то она станет называться богатой. В двигателе она сгорает не полностью, а её ядовитые остатки выбрасываются в атмосферу. Именно эта богатая смесь образуется в карбюраторах при разгоне и торможении машины, а так же при работе на холостом ходу. К тому же, в карбюраторных двигателях повышенный расход топлива: во время его пути из карбюратора в цилиндр на стенках впускного коллектора оседает около 30% рабочей смеси.

Зная эти минусы, конструкторы должны были разработать топливную систему с точной подачей топлива и полным его сгоранием. Но карбюратору это было не под силу, т.к. в его основе лежит механическое устройство. Поэтому нужно было изобретать новую систему, а не усовершенствовать старую. И тогда конструкторы пришли к идее о системе впрыска. Она обеспечивает точную подачу бензина, а чем меньше размер «капель», тем лучше они соединяются с воздухом. Рабочая смесь выходит однородной и лучше сгорает в двигателе. Для снижения выброса отходов, в топливную инжекторную систему стали устанавливать каталитический нейтрализатор. Но возникала новая проблема. Катализатор – система нежная и дорогая. Он устанавливался в выхлопной части системы, а из-за изменения параметров системы впрыска, связанных с износом, в катализатор попадало топливо. Там оно догорало и выводило катализатор из строя. Поэтому конструкторы установили в систему датчики, управляющие впрыском и составом топлива. Для того чтобы ими руководить, потребовался электронный блок управления. Такая система с интеллектуальным управлением появилась в 1973 году.

Данная система подачи топлива, устанавливаемая на современных бензиновых двигателях. Эта система подачи топлива постепенно вытесняет систему питания . Двигатели, имеющие такую систему, называют инжекторными двигателями .

В конце 60х-начале 70х годов ХХ века остро встала проблема загрязнения окружающей среды промышленными отходами, среди которых значительную часть составляли автомобилей. До этого времени состав продуктов сгорания никого не интересовал. В целях максимального использования воздуха в процессе сгорания и достижения максимально возможной мощности двигателя состав смеси регулировался с таким расчетом, чтобы в ней был избыток бензина. В результате в продуктах сгорания совершенно отсутствовал кислород, однако оставалось несгоревшее топливо, а вредные для здоровья вещества образуются главным образом при неполном сгорании. В стремлении повышать мощность конструкторы устанавливали на карбюраторы ускорительные насосы, впрыскивающие топливо во впускной коллектор при каждом резком нажатии на педаль акселератора, т.е. когда требуется резкий разгон автомобиля. В цилиндры при этом попадает чрезмерное количество топлива, не соответствующее количеству воздуха.

В условиях городского движения ускорительный насос срабатывает практически на всех перекрестках со светофорами, где автомобили должны то останавливаться, то быстро трогаться с места. Неполное сгорание имеет место также при работе двигателя на холостых оборотах, а особенно при торможении двигателем. При закрытом дросселе воздух проходит через каналы холостого хода карбюратора с большой скоростью, всасывания слишком много топлива. Из-за значительного разрежения во впускном трубопроводе в цилиндры засасывается мало воздуха, давление в камере сгорания остается к концу такта сжатия сравнительно низким, процесс сгорания чрезмерно богатой смеси проходит медленно, и в остается много несгоревшего топлива. Описанные режимы работы двигателя резко повышают содержание токсических соединений в продуктах сгорания.

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

Для снижения вредных выбросов в систему выпуска было предложено устанавливать каталитический нейтрализатор отработавших газов. Но катализатор эффективно работает только при сжигании в двигателе так называемой нормальной топливо-воздушной смеси (весовое соотношение воздух/бензин 14,7:1). Любое отклонение состава смеси от указанного приводило к падению эффективности его работы и ускоренному выходу из строя. Для стабильного поддержания такого соотношения рабочей смеси карбюраторные системы уже не подходили. Альтернативой могли стать только системы впрыска.

Первые системы были чисто механическими с незначительным использованием электронных компонентов. Но практика использования этих систем показала, что параметры смеси, на стабильность которых рассчитывали разработчики, изменяются по мере эксплуатации автомобиля. Этот результат вполне закономерен, учитывая износ и загрязнение элементов системы и самого двигателя внутреннего сгорания в процессе его службы. Встал вопрос о системе, которая смогла бы сама себя корректировать в процессе работы, гибко сдвигая условия приготовления рабочей смеси в зависимости от внешних условий. Выход был найден следующий. В систему впрыска ввели обратную связь - в выпускную систему, непосредственно перед катализатором, поставили датчик содержания кислорода в выхлопных газах, так называемый лямбда-зонд. Данная система разрабатывалась уже с учетом наличия такого основополагающего для всех последующих систем элемента, как электронный блок управления (ЭБУ). По сигналам датчика кислорода ЭБУ корректирует подачу топлива в двигатель, точно выдерживая нужный состав смеси.

На сегодняшний день инжекторный (или, говоря по-научному, впрысковый) двигатель практически полностью заменил устаревшие . Инжекторный двигатель существенно улучшает эксплуатационные и мощностные показатели автомобиля (динамика разгона, экологические характеристики, расход топлива).

Инжекторные системы подачи топлива имеют перед карбюраторными следующие основные преимущества:

Точное дозирование топлива и, следовательно, более экономный его расход;
Снижение . Достигается за счет оптимальности топливно-воздушной смеси и применения датчиков параметров выхлопных газов;
Увеличение мощности двигателя примерно на 7-10%. Происходит за счет улучшения наполнения цилиндров, оптимальной установки угла опережения зажигания, соответствующего рабочему режиму двигателя;
Улучшение динамических свойств автомобиля. Система впрыска незамедлительно реагирует на любые изменения нагрузки, корректируя параметры топливно-воздушной смеси;
Легкость пуска независимо от погодных условий.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ (на примере электронной системы распределенного впрыска)

В современных впрысковых двигателях для каждого цилиндра предусмотрена индивидуальная форсунка. Все форсунки соединяются с топливной рампой, где топливо находится под давлением, которое создает электробензонасос. Количество впрыскиваемого топлива зависит от продолжительности открытия форсунки. Момент открытия регулирует электронный блок управления (контроллер) на основании обрабатываемых им данных от различных датчиков.

Датчик массового расхода воздуха служит для расчета циклового наполнения цилиндров. Измеряется массовый расход воздуха, который потом пересчитывается программой в цилиндровое цикловое наполнение. При аварии датчика его показания игнорируются, расчет идет по аварийным таблицам.

Датчик положения дроссельной заслонки служит для расчета фактора нагрузки на двигатель и его изменения в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки, оборотов двигателя и циклового наполнения.

Датчик температуры охлаждающей жидкости служит для определения коррекции топливоподачи и зажигания по температуре и для управления электровентилятором. При аварии датчика его показания игнорируются, температура берется из таблицы в зависимости от времени работы двигателя.

Датчик положения служит для общей синхронизации системы, расчета оборотов двигателя и положения коленвала в определенные моменты времени. ДПКВ - полярный датчик. При неправильном включении двигатель заводится не будет. При аварии датчика работа системы невозможна. Это единственный "жизненно важный" в системе датчик, при котором движение автомобиля невозможно. Аварии всех остальных датчиков позволяют своим ходом добраться до автосервиса.

Датчик кислорода предназначен для определения концентрации кислорода в отработавших газах. Информация, которую выдает датчик, используется электронным блоком управления для корректировки количества подаваемого топлива. Датчик кислорода используется только в системах с каталитическим нейтрализатором под нормы токсичности Евро-2 и Евро-3 (в Евро-3 используется два датчика кислорода- до катализатора и после него).

Датчик детонации служит для контроля за детонацией. При обнаружении последней ЭБУ включает алгоритм гашения детонации, оперативно корректируя угол опережения зажигания.

Здесь перечислены только некоторые основные датчики, необходимые для работы системы. Комплектации датчиков на различных автомобилях зависят от системы впрыска, от норм токсичности и пр.

Про результатам опроса определенных в программе датчиков, программа ЭБУ осуществляет управление исполнительными механизмами, к которым относятся: форсунки, бензонасос, модуль зажигания, регулятор холостого хода, клапан адсорбера системы улавливания паров бензина, вентилятор системы охлаждения и др. (все опять же зависит от конкретной модели)

Из всего перечисленного, возможно, не все знают, что такое адсорбер. Адсорбер является элементом замкнутой цепи рециркуляции паров бензина. Нормами Евро-2 запрещен контакт вентиляции бензобака с атмосферой, пары бензина должны собираться (адсорбироваться) и при продувке посылаться в цилиндры на дожиг. На неработающем двигателе пары бензина попадают в адсорбер из бака и впускного коллектора, где происходит их поглощение. При запуске двигателя адсорбер по команде ЭБУ продувается потоком воздуха, всасываемого двигателем, пары увлекаются этим потоком и дожигаются в камере сгорания.

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).

Одноточечный впрыск проще, он менее начинен управляющей электроникой, но и менее эффективен. Управляющая электроника позволяет снимать информацию с датчиков и сразу же менять параметры впрыска. Немаловажно и то, что под моновпрыск легко адаптируются почти без конструктивных переделок или технологических изменений в производстве. У одноточечного впрыска преимущество перед карбюратором состоит в экономии топлива, экологической чистоте и относительной стабильности и надежности параметров. А вот в приёмистости двигателя одноточечный впрыск проигрывает. Еще один недостаток: при использовании одноточечного впрыска, как и при использовании карбюратора до 30% бензина оседает на стенках коллектора.

Системы одноточечного впрыска, безусловно, являлись шагом вперед по сравнению с карбюраторными системами питания, но уже не удовлетворяют современным требованиям.

Более совершенными являются системы многоточечного впрыска , в которых подача топлива к каждому цилиндру осуществляется индивидуально. Распределенный впрыск мощнее, экономичнее и сложнее. Применение такого впрыска увеличивает мощность двигателя примерно на 7-10 процентов. Основные преимущества распределенного впрыска:

Возможность автоматической настройки на разных оборотах и соответственно улучшение наполнения цилиндров, в итоге при той же максимальной мощности автомобиль разгоняется гораздо быстрее;
Бензин впрыскивается вблизи впускного клапана, что существенно снижает потери на оседание во впускном коллекторе и позволяет осуществлять более точную регулировку подачи топлива.

Непосредственный впрыск как очередное и эффективное средство в деле оптимизации сгорания смеси и повышения КПД бензинового двигателя реализует простые принципы. А именно: более тщательно распыляет топливо, лучше перемешивает с воздухом и грамотней распоряжается готовой смесью на разных режимах работы двигателя. В итоге двигатели с непосредственным впрыском потребляют меньше топлива, чем обычные «впрысковые» (в народе - инжектор) моторы (в особенности при спокойной езде на невысокой скорости); при одинаковом рабочем объеме они обеспечивают более интенсивное ускорение автомобиля; у них чище выхлоп; они гарантируют более высокую литровую мощность за счет большей степени сжатия и эффекта охлаждения воздуха при испарении топлива в цилиндрах. В то же время они нуждаются в качественном бензине с низким содержанием серы и механических примесей, чтобы обеспечить нормальную работу топливной аппаратуры.

А как раз главное несоответствие между ГОСТами, ныне действующими в России, и евростандартами- повышенное содержание серы, ароматических углеводородов и бензола. Например, российско-украинский стандарт допускает наличие 500 мг серы в 1 кг топлива, тогда как "Евро-3"- 150 мг, «Евро-4»- лишь 50 мг, а «Евро-5»- всего 10 мг. Сера и вода способны активизировать коррозионные процессы на поверхности деталей, а мусор является источником абразивного износа калиброванных отверстий форсунок и плунжерных пар насосов. В результате износа снижается рабочее давление насоса и ухудшается качество распыления бензина. Все это отражается на характеристиках двигателей и равномерности их работы.

Первой применила двигатель с непосредственным впрыском на серийном автомобиле компания Mitsubishi. Поэтому рассмотрим устройство и принципы действия непосредственного впрыска на примере двигателя GDI (Gasoline Direct Injection). Двигатель GDI может работать в режиме сгорания сверхобедненной топливовоздушной смеси: соотношение воздуха и топлива по массе до 30-40:1. Максимально возможное для традиционных инжекторных двигателей с распределенным впрыском соотношение равно 20-24:1 (стоит напомнить, что оптимальный, так называемый стехиометрический, состав - 14,7:1) - если избыток воздуха будет больше, переобедненная смесь просто не воспламенится. На двигателе GDI распыленное топливо находится в цилиндре в виде облака, сосредоточенного в районе свечи зажигания. Поэтому, хотя в целом смесь переобедненная, у свечи зажигания она близка к стехиометрическому составу и легко воспламеняется. В то же время, обедненная смесь в остальном объеме имеет намного меньшую склонность к детонации, чем стехиометрическая. Последнее обстоятельство позволяет повысить степень сжатия, а значит увеличить и мощность, и крутящий момент. За счет того, что при впрыскивании и испарении в цилиндр топлива, воздушный заряд охлаждается - несколько улучшается наполнение цилиндров, а также снова снижается вероятность возникновения детонации.

Режимы работы двигателя GDI

Всего предусмотрено три режима работы двигателя:

Режим сгорания сверхбедной смеси (впрыск топлива на такте сжатия).
Мощностной режим (впрыск на такте впуска).
Двухстадийный режим (впрыск на тактах впуска и сжатия) (применяется на евромодификациях).

Режим сгорания сверхбедной смеси (впрыск топлива на такте сжатия). Этот режим используется при малых нагрузках: при спокойной городской езде и при движении за городом с постоянной скоростью (до 120 км/ч). Топливо впрыскивается компактным факелом в конце такта сжатия в направлении поршня, отражается от него, смешивается с воздухом и испаряется, направляясь в зону . Хотя в основном объеме камеры сгорания смесь чрезвычайно обеднена, заряд в районе свечи достаточно обогащен, чтобы воспламениться от искры и поджечь остальную смесь. В результате двигатель устойчиво работает даже при общем соотношении воздуха и топлива в цилиндре 40:1.

Работа двигателя на сильно обедненной смеси поставила новую проблему - нейтрализацию отработавших газов. Дело в том, что при этом режиме основную их долю составляют оксиды азота, и поэтому обычный каталитический нейтрализатор становится малоэффективным. Для решения этой задачи была применена рециркуляция отработавших газов (EGR-Exhaust Gas Recirculation), которая резко снижает количество образующихся оксидов азота и установлен дополнительный NO-катализатор.

Система EGR "разбавляя" топливо-воздушную смесь отработавшими газами, снижает температуру горения в камере сгорания, тем самым "приглушая" активное образование вредных оксидов, в том числе NOx. Однако обеспечить полную и стабильную нейтрализацию NOx только за счет EGR невозможно, так как при увеличении нагрузки на двигатель количество перепускаемых ОГ должно быть уменьшено. Поэтому на двигатель с непосредственным впрыском был внедрен NO-катализатор. Существует две разновидности катализаторов для уменьшения выбросов NOx - селективные (Selective Reduction Type) и накопительного типа (NOx Trap Type). Катализаторы накопительного типа более эффективны, но чрезвычайно чувствительны к высокосернистым топливом, чему менее подвержены селективные. В соответствии с этим, накопительные катализаторы устанавливаются на модели для стран с низким содержанием серы в бензине, и селективные - для остальных.

Мощностной режим (впрыск на такте впуска). Так называемый "режим однородного смесеобразования" используется при интенсивной городской езде, высокоскоростном загородном движении и обгонах. Топливо впрыскивается на такте впуска коническим факелом, перемешиваясь с воздухом и образуя однородную смесь, как в обычном двигателе с распределенным впрыском. Состав смеси - близок к стехиометрическому (14,7:1)

Двухстадийный режим (впрыск на тактах впуска и сжатия). Этот режим позволяет повысить момент двигателя в том случае, когда водитель, двигаясь на малых оборотах, резко нажимает педаль акселератора. Когда двигатель работает на малых оборотах, а в него вдруг подается обогащенная смесь, вероятность детонации возрастает. Поэтому впрыск осуществляется в два этапа. Небольшое количество топлива впрыскивается в цилиндр на такте впуска и охлаждает воздух в цилиндре. При этом цилиндр заполняется сверхбедной смесью (примерно 60:1), в которой детонационные процессы не происходят. Затем, в конце такта сжатия, подается компактная струя топлива, которая доводит соотношение воздуха и топлива в цилиндре до "богатого" 12:1.

Почему этот режим введен только для автомобилей для европейского рынка? Да потому что для Японии присущи невысокие скорости движения и постоянные пробки, а Европа- это протяженные автобаны и высокие скорости (а следовательно, высокие нагрузки на двигатель).

Компания Mitsubishi стала пионером в применении непосредственного впрыска топлива. На сегодняшний день аналогичную технологию используют Mercedes (CGI), BMW (HPI), Volkswagen (FSI, TFSI, TSI) и Toyota (JIS). Главный принцип работы этих систем питания аналогичен- подача бензина не во впускной тракт, а непосредственно в камеру сгорания и формирование послойного либо однородного смесеобразования в различных режимах работы мотора. Но подобные топливные системы имеют и различия, причем иногда довольно существенные. Основные из них - рабочее давление в топливной системе, расположение форсунок и их конструкция.

Здравствуйте, уважаемые автолюбители! Как «железный конь пришел на смену деревенской лошадке», также и инжекторная система впрыска топлива, пришла на смену карбюраторам в автомобилях.

О преимуществах и недостатках систем подачи топлива, пусть спорят специалисты, а задача владельца автомобиля иметь представление о том, что такое инжектор, как устроен инжектор автомобиля.

И не обязательно устройство и принцип работы инжектора вам понадобится для того, чтобы ремонтировать его своими руками. Но, знать о том, как работает и из чего состоит инжектор автомобиля, нужно. Хотя бы для того, чтобы недобросовестные мастера автосервисов не пытались «нагреть» руки на вашем незнании своего авто.

Инжектор, как революция в автомобилестроении

Что такое инжектор автомобиля? Инжектором (лат. injicio, фр. Injecteur, англ. Injector – выбрасываю) – называется форсунка, как распылитель газа или жидкости (топлива) в двигателях, либо часть инжекторной системы подачи (впрыска) топлива в двигателях внутреннего сгорания.

Годом рождения инжекторной системы впрыска считается 1951, когда компания Bosch оснастила ею 2-х тактный двигатель купе Goliath 700 Sport. Затем, в 1954 году, эстафету подхватил Mercedes-Benz 300 SL.

Массовое, серийное внедрение инжекторных систем впрыска топлива началось в конце 70-х годов прошлого века. Работа инжектора, по своим эксплуатационным характеристикам, во многом превосходила работу карбюраторной подачи топлива.

Как результат: первое десятилетие 21 века практически завершило вытеснение карбюраторов. Современные авто снабжаются в основном системами распределенного и прямого электронного впрыска.

Принцип работы инжектора в системе подачи топлива

Fuel Injection System (система впрыска топлива) осуществляет подачу топлива посредством прямого впрыска при помощи форсунки (инжектора) в цилиндр двигателя либо во впускной коллектор. Соответственно, автомобили, оснащенные такой системой, носят название инжекторные.

Классификация инжекторного впрыска зависит от того, какой принцип действия инжектора, а также по месту установки и количеству инжекторов.

Центральный впрыск топлива (моновпрыск) осуществляет впрыск посредством одной форсунки на все цилиндры двигателя. Инжектор, как правило, располагается на впускном коллекторе (на месте карбюратора). Система моновпрыска на сегодняшнее время не пользуется популярностью у автомобилестроителей.

Основная масса современных серийных автомобилей, снабжена системой распределенного впрыска топлива. То есть, отдельная форсунка отвечает за свой цилиндр.

Система распределенного впрыска топлива, классифицируется по типам:

одновременный – все форсунки системы подают топливо одновременно во все цилиндры,
попарно-параллельный – тип впрыска, когда происходит парное открытие форсунок: одна открывается перед циклом впуска, другая, перед циклом выпуска. Характерно то, что попарно-параллельный принцип открытия форсунок применяется в период запуска двигателя, либо в аварийном режиме неисправности датчика положения распредвала. А во время движения, используется так называемый фазированный впрыск топлива,
фазированный - тип впрыска, когда каждый инжектор открывается перед тактом впуска,
прямой – тип впрыска, происходящий непосредственно в камеру сгорания.

Принцип работы инжектора основывается на использовании сигналов микроконтроллера, который в свою очередь получает данные от датчиков.

Схема работы инжектора

Если не влазить в дебри «электронного мозга» нашего автомобиля, то схема работы инжектора выглядит следующим образом. На многочисленные датчики поступает информация о: вращении коленвала, о расходе воздуха, о том, какая температура охлаждающей жидкости двигателя, о дроссельной заслонке, о детонации в двигателе, о расходе топлива, о скоростном режиме, о напряжении бортовой сети авто и так далее.

Контроллер, получая данную информацию о параметрах автомобиля, производит управление системами и приборами, в частности: подачей топлива, системой зажигания, регулятором холостого хода, системой диагностики и так далее. Изменение рабочих параметров инжекторной системы впрыска меняется систематически, исходя из полученных данных.

Инжектор включает в себя такие исполнительные элементы, как:

бензонасос (электрический),
ЭБУ (контроллер),
регулятор давления,
датчики,
форсунка (инжектор).

Соответственно, схема инжектора: электробензонасос подает топливо, регулятор давления поддерживает разницу давления в инжекторах (форсунках) и воздухом впускного коллектора. Контроллер, обрабатывает информацию от датчиков: температуры, детонации, распредвала и коленвала, и управляет системами зажигания, подачи топлива и так далее.

Всем хороша инжекторная система впрыска топлива, но и она не обошлась без своих особенностей. Приверженцы карбюраторов, называют их недостатками. Особенностями инжектора смело можно назвать: достаточно высокая стоимость узлов инжектора, низкая ремонтопригодность, высокие требования к качеству и составу топлива, необходимость специального оборудования для диагностики, и высокая стоимость ремонтных работ.

Теперь, перейдем от рассказа о том, как работает и выглядит инжектор к наглядному пособию. Вы увидите на видео, принцип работы инжектора, и вам сразу же станет понятно всё, о чем написано выше.

2250 Просмотров

Которая пришла на смену карбюраторам. О преимуществах и минусах ее можно спорить бесконечно, так как среди автомобилистов имеются приверженцы обеих , а сегодня мы поговорим, как устроен инжектор. Эти знания пригодятся всем автолюбителям, чей автомобиль оснащен данным узлом. Никогда не помешает знать, как функционирует и из каких элементов состоит инжектор, так как могут возникнуть ситуации, требующие его ремонта.

О форсунках и принципе действия

По сути инжектор в автомобиле – это форсунка, которая служит для распыления не только жидкостей, в нашем случае топлива, но и газа. Впервые такая технология была применена еще в 1951-ом году, однако на протяжении долгого времени ее не использовали в автомобилестроении из-за сложной конструкции.

Уже в конце прошлого века инжекторы стали широко распространяться, так как эксплуатационные показатели этих систем во многом превосходили всем привычные уже карбюраторы. В итоге уже в первое десятилетие текущего года эта система практически полностью вытеснила карбюраторы с рынка. Многие современные автомобили оснащены инжектором с распыленным впрыском.

Как это работает?

Инжектор служит для осуществления подачи топливной смеси исключительно посредством прямого топливного впрыска, который осуществляется через одну или несколько форсунок. Топливо попадает изначально во впускной тракт мотора или же напрямую в рабочий цилиндр силового агрегата. Все авто, оснащенные такой инновационной системой питания, называют инжекторными. Классификация такого впрыска всегда зависит строго от того, какой именно принцип действия, место расположения узла, а также количества форсунок. Что касательно моновпрыска, то эта система примечательна тем, что смеси осуществляется исключительно одной форсункой во все работающие цилиндры ДВС.

Чаще всего такая инновационная система питания мотора автомобиля монтируется на , то есть на место, где обычно устанавливали такое устройство, как карбюратор. В отрасли автомобилестроенич данная система уже не востребована и считается устаревшей. Многие современные машины оснащены системами , то есть на каждый цилиндр приходится по одной форсунке.

Примечательно, что впрыск может быть одновременным, что есть топливная смесь посредством форсунок будет одновременно попадать в цилиндры, а также парно-параллельным, когда механический привод открывает форсунки попарно.

В таком случае одна из форсунок срабатывает на впрыске, а другая на выпуске. Чаще всего этот тип впрыска применяется на этапе запуска силового агрегата, а также при неисправностях именно датчика положения распредвалов.

Принцип работы инжектора любого автомобиля всегда базируется на применении сигналов, приходящих на форсунки с микроконтроллера, а они считывают данные с многочисленных электронных датчиков. Они собирают данные о интенсивности вращения коленчатого вала, мгновенном расходе воздуха, температуры мотора, а также положении дроссельной заслонки.

Центральный контроллер обрабатывает все эти данные и уже потом определяет, как именно осуществлять подачу топлива и когда это делать, а также управлять зажиганием топливной смеси. Из этого следует, что система современного инжектора постоянно меняет алгоритм работы с учетом показаний многочисленных датчиков.

Что включает в себя инжектор?

Бензонасос – устройство, которое под давлением качает топливо из бака;
Электронный блок управления – устройство, руководящее впрыском на основании данных датчиков;
Устройство для нагнетания определенного давления на форсунках;
Комплект форсунок или одна моно-форсунка;
Пакет датчиков.

Принцип работы инжектора и его устройство предельно просто и понятно, однако и здесь есть характерные особенности, которые все поклонники карбюраторного впрыска относят к недостаткам. Например, стоимость отдельных узлов инжектора достаточно велика, что вызывает немало осложнений на этапе ремонта системы. В целом и ремонтопригодность здесь низкая, а требования к качеству топливной смеси очень высокие.

Диагностировать неисправности инжектора можно, но для этого требуется специальное оборудование, стоимость которого тоже велика.

О том, как работает инжектор в автомобиле, можно говорить достаточно долго, если вникать в работу каждого датчика и центрального контроллера. Стоит отметить, что во всех авто настройки работы системы питания кардинально отличаются, поэтому их нельзя обобщать.

Об основных проблемах

Главная проблема кроется в постоянном выходе из строя разных датчиков. Механический ремонт не всегда может помочь, так как такое оборудование по большому счету — микроконтроллеры. Например, датчик ДМРВ, который определяет моментальный расход воздуха нередко выходит из строя. Определить это явление можно по сигнальной лампе на панели приборов, снижению динамики разгона, а также по сложностям с пуском силового агрегата, когда тот прогрет.

Также имеет смысл по возможности использовать диагностическое оборудование для автомобиля. По визуальному осмотру не всегда можно выявить неисправность. Если под рукой имеется запасной аналог, то стоит попробовать установить его. При отключении от сети ДМРВ мотор начинает работать в аварийном режиме. Если при этом мотор будет работать так же, как и работал, то однозначно датчик попадает под замену.

Однозначно можно сказать, что глобальный переход с карбюраторного впрыска на инжекторы получился весьма успешно, несмотря на многочисленные недостатки этой технологии. Многие сегодня отказываются от , отдавая предпочтение инжектору, так как он намного надежнее.

Почему выбирают инжектор?

Устройство этой системы понятно не каждому, но многие автомобилисты склонным к мнению, что расход топлива автомобиля с инжектором ниже. На практике такое бывает редко, поскольку форсунки изначально ставились не для экономии, а с целью обеспечения равномерного впрыска топливной смеси во все цилиндры и в строго определенный момент.

Если эта система питания автомобиля со временем начинает работать неправильно, то ее ремонт может обойтись достаточно дорого, так как устройство датчиков и форсунок довольно сложное. Многие детали попросту не подлежат восстановления.

Заключение

В итоге приходится тратить немало денег на их замену в автосервисе. Форсунки автомобиля могут иметь разную конструкцию и размер, а время от времени их нужно прочищать, так как качество топлива в нашей стране довольно низкое.

Устройство форсунок такое, что чистить их намного сложнее, чем тот же карбюратор, поэтому справиться с этой работой самостоятельно не получится. Как видите, недостатков и сложностей тут немало, но вот только автомобилисты все же предпочитают инжектор. Когда система работает исправно, а состояние мотора автомобиля удовлетворительное, то никаких проблем не возникнет. Расход топлива может не быть минимальным, но станет стабильным.