Инжекторная система впрыска двигателя автомобиля

Инжекторная система впрыска — ключевой элемент современных автомобильных двигателей, обеспечивающий эффективное сгорание топлива и снижение вредных выбросов. В отличие от карбюраторов, инжекторы точно дозируют топливо, что улучшает экономичность и производительность двигателя. В статье рассмотрим принцип работы инжектора, его устройство и преимущества, что поможет читателям понять, как функционирует их автомобиль и какие технологии обеспечивают его эффективность.

Виды системы

Инжекторная система впрыска топлива названа по устройству, распыляющему бензин — инжектору (от английских injection — впрыск и injector — форсунка). Такие системы начали устанавливать на самолеты в 20-х годах XX века, и тогда уже применялся прямой впрыск топлива в цилиндры двигателя. В статье рассмотрим развитие различных вариантов системы Motronic. В этой системе подачу топлива и настройку угла зажигания контролирует блок управления двигателем, известный как ЭБУ или ECU.

Системы впрыска или подачи топлива – разновидности, устройство. Просто о сложном

Эксперты в области автомобильной техники отмечают, что инжекторная система впрыска является ключевым элементом современных двигателей. Она обеспечивает более точное дозирование топлива, что способствует повышению эффективности сгорания и снижению выбросов вредных веществ. По мнению специалистов, использование инжекторов позволяет значительно улучшить динамические характеристики автомобиля, а также повысить его экономичность.

Кроме того, современные системы впрыска оснащены датчиками, которые контролируют параметры работы двигателя в реальном времени, что позволяет оптимизировать процесс впрыска в зависимости от условий эксплуатации. Однако эксперты предупреждают, что неправильная эксплуатация или недостаточное обслуживание инжекторной системы могут привести к серьезным поломкам и снижению производительности. Поэтому регулярная диагностика и своевременное обслуживание являются необходимыми мерами для поддержания работоспособности инжекторной системы.

Single Point fuel Injection

Одноточечный тип впрыска, более известный как моновпрыск, — переходная технология. Она позволила многим автопроизводителям задешево перейти от карбюраторной системы питания к инжектору.

Иными словами, вместо карбюратора над впускным коллектором начал устанавливаться агрегат центрального впрыска топлива. Система имела ряд преимуществ, поскольку ЭБУ позволял более точно дозировать бензин.

Принцип работы инжектора построен на следующих элементах:

1. Топливный бак с расположенным в нем топливным насосом.
2. Фильтрующий элемент для очистки топлива.
3. Центральный агрегат впрыска. 3а – датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ); 3б – регулятор, отвечающий за давление топлива. 3с – форсунка инжектора; 3д – датчик температуры воздуха, поступающего во впускной коллектор; 3е – регулятор положения дроссельной заслонки. В простейших вариантах конструкции привод заслонки был связан с педалью акселератора тросовым приводом.
4. Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ).
5. Лямбда-зонд (кислородный датчик).
6. Электронный блок управления двигателем.

Интересные факты

Вот несколько интересных фактов об инжекторных системах впрыска двигателя автомобиля:

1. Точное дозирование топлива: Инжекторные системы впрыска обеспечивают более точное дозирование топлива по сравнению с карбюраторами. Это позволяет достичь оптимального соотношения воздух-топливо, что улучшает эффективность сгорания и снижает выбросы вредных веществ. Современные системы могут регулировать количество впрыскиваемого топлива в зависимости от условий работы двигателя, таких как нагрузка и температура.

2. Различные типы впрыска: Существуют разные типы инжекторных систем, включая впрыск в впускной коллектор (MPI) и прямой впрыск (DI). Прямой впрыск позволяет впрыскивать топливо непосредственно в камеру сгорания, что способствует повышению мощности и снижению расхода топлива. Однако такие системы требуют более сложной конструкции и могут быть более чувствительны к качеству топлива.

3. Электронное управление: Современные инжекторные системы впрыска управляются электронными блоками управления (ЭБУ), которые обрабатывают данные от различных датчиков (например, датчиков температуры, давления и кислорода) для оптимизации работы двигателя. Это позволяет не только улучшить производительность, но и адаптироваться к различным условиям эксплуатации, что делает автомобили более экономичными и экологичными.

Принцип работы

На схеме отсутствует ключевой элемент — датчик положения коленчатого вала (ДПКВ). Этот датчик позволяет блоку управления (ЭБУ) вычислять объем воздуха, поступающего в двигатель. Количество подаваемого топлива зависит от массы воздуха, попадающего в цилиндры, что необходимо для корректной регулировки состава топливовоздушной смеси (ТПВС) для стабильной работы бензинового двигателя. При проектировании двигателя инженеры рассчитывают, сколько воздуха проходит при заданной нагрузке, то есть при определенной степени открытия дросселя и на определенных оборотах.

Эти данные заносятся в топливную карту, записываемую в ЭБУ. В процессе работы двигателя блок управления фиксирует обороты с помощью ДПКВ, а нагрузка определяется с помощью потенциометра дроссельной заслонки. Это позволяет извлечь из топливной карты значение, соответствующее необходимому количеству топлива. Однако система функционирует идеально лишь в лабораторных условиях, так как атмосферное давление зависит не только от высоты над уровнем моря, но и от температуры. Со временем воздушный фильтр забивается, уменьшая поток воздуха, а дроссельный узел также может засоряться. Для корректировки используется датчик температуры воздуха, хотя его влияние незначительно. На состав смеси значительно влияет лямбда-зонд, который измеряет уровень кислорода в выхлопных газах. Если кислорода слишком много, ЭБУ понимает, что смесь нужно обогатить, и наоборот.

Характеристика

Преимущества распределительного впрыска на клапаны:

• равномерное наполнение цилиндров;
• использование ДМРВ или MAP-сенсора позволяет точно рассчитывать расход воздуха, что дает больше возможностей для регулировки ТПВС на всех режимах работы мотора.

Именно поэтому автомобили с полноценным инжектором всегда мощнее и экономичнее авто с одноточечным впрыском.

Multi-Point fuel injection

Многоточечный впрыск значительно улучшил автомобили по сравнению с одноточечным, обеспечив соответствие стандартам токсичности ЕВРО-3.

Одноточечный впрыск, из-за конструктивных недостатков, соответствовал лишь требованиям ЕВРО-2.

Эволюция систем впрыска интересна, но не является целью данной статьи, поэтому не будем углубляться в детали работы D-Jetronic, KE-Jetronic, K-Jetronic и L-Jetronic. Эти технологии не устанавливаются на автомобили с начала 90-х, и найти машину с работающей системой распределительного впрыска сложно.

Ключевое отличие инжектора от моновпрыска — наличие четырех форсунок рядом с впускными клапанами. Основные компоненты инжекторного двигателя:

1. Топливный насос, обычно в баке.
2. Фильтр грубой очистки топлива.
3. Регулятор давления топлива с обратной магистралью для слива излишков. В некоторых автомобилях обратная магистраль отсутствует, а регулятор находится рядом с насосом в баке.
4. Форсунка, соединенная топливной рампой.
5. Расходомер воздуха.
6. Датчик температуры охлаждающей жидкости.
7. Регулятор холостого хода (РХХ).
8. Потенциометр, фиксирующий положение дроссельной заслонки (ДПДЗ).
9. Датчик частоты вращения коленчатого вала (ДПКВ).
10. Кислородный датчик.
11. ЭБУ.
12. Распределитель зажигания.

Расчет массы воздуха

Помимо форсунок, особенностью системы является способ расчета массы воздуха. Существует всего 5 способов измерения количества воздуха, проходящего через дроссельную заслонку:

1. Обороты/нагрузка. Применяется на одноточечной системе впрыска и в качестве резервного варианта для распределительного впрыска, если расходомер воздуха выходит из строя.
2. Расходомер флюгерного типа. Применялся на системах управления двигателем Jetronic
3. ДМРВ – датчик массового расхода воздуха. Принцип работы основывает на поддержании электрическим током постоянной температуры нагревательного элемента. Проходящий через ДМРВ воздух охлаждает элемент, что требует увеличения тока. При помощи преобразователя величина тока нагрева элемента преобразовывается в выходное напряжение. Между напряжением и массой поступившего воздуха существует зависимость, которая и позволяет ЭБУ рассчитать количество необходимого для подачи топлива.
4. MAP-сенсор – датчик давления во впускном коллекторе. ЭБУ, имея информацию о величине абсолютного давления во впускном коллекторе и дополнительно используя показания датчика температуры воздуха, рассчитывает цикловую подачу топлива.
5. Датчик объема воздуха. Измеряется именно объем, который впоследствии пересчитывается в массу; на данный момент такой способ расчета воздуха не используется.

Direct injection

Непосредственный впрыск — одна из форм распределительного впрыска, современное решение для бензиновых двигателей. Основная характеристика прямого впрыска — подача топлива прямо в камеру сгорания.

Аббревиатуры GDI, FSI и D4 используют компании Mitsubishi, Volkswagen и Toyota для обозначения двигателей с непосредственным впрыском. Система питания таких двигателей ближе к дизельным, чем к традиционным бензиновым двигателям цикла Отто.

Устройство:

Чем обусловлена эффективность

Дороговизна и сложность производства, являющиеся главными недостатками прямого впрыска, с лихвой окупаются чрезвычайной экономичностью и мощностными характеристиками. Достигается это за счет того, что мотор может работать на 3-х основных вариантах топливной смеси (в качестве примера выбрана система GDI):

1. Сверхбердная смесь. Топливо впрыскивается в конце такта сжатия и сгорает в непосредственной близости к свече зажигания, в то время как вокруг зоны сгорания в камере сгорания находится преимущественно чистый воздух либо смесь воздуха с выхлопными газами, за подачу которых отвечает EGR.
2. Стехиометрическая. Топливо подается на такте впуска, хорошо перешивается с воздухом, образуя смесь близкую к идеальному пропорциональному соотношению (14,7/1) во всей камере сгорания.
3. Мощностной режим, при котором ТПВС приготавливается в два этапа. Небольшое количество топлива подается на такте впуска, но основная порция впрыскивается в конце такта сжатия.

За счет подачи топлива в жидкой фазе непосредственно в камеру сгорания двигатели с прямым впрыском менее склонны к детонации, что позволяет повысить степень сжатия и увеличить КПД двигателя.

Система непосредственного впрыска топлива FSI

Распределенный впрыск, каким он может быть?

https://youtube.com/watch?v=sF2BjldN0qI

Преимущества и недостатки инжекторных систем

Инжекторные системы впрыска, ставшие стандартом в современных автомобилях, обладают рядом преимуществ и недостатков, которые необходимо учитывать при выборе и эксплуатации транспортного средства.

Преимущества инжекторных систем

• Экономия топлива: Инжекторные системы обеспечивают более точное дозирование топлива, что позволяет снизить расход горючего по сравнению с карбюраторными системами. Это особенно заметно при изменении условий эксплуатации, таких как ускорение или движение на холостом ходу.
• Улучшенные показатели мощности: Благодаря точному впрыску топлива, инжекторные системы способны обеспечить более эффективное сгорание, что приводит к увеличению мощности двигателя. Это позволяет автомобилю быстрее разгоняться и лучше справляться с нагрузками.
• Снижение выбросов: Современные инжекторные системы оснащены датчиками, которые контролируют состав топливовоздушной смеси. Это позволяет значительно снизить уровень вредных выбросов в атмосферу, что делает инжекторные двигатели более экологичными.
• Легкость запуска: Инжекторные системы обеспечивают более стабильный запуск двигателя в различных условиях, включая низкие температуры. Это связано с тем, что система может автоматически регулировать подачу топлива в зависимости от температуры и других факторов.
• Автоматическая настройка: Современные инжекторные системы могут автоматически адаптироваться к изменениям в работе двигателя, что позволяет поддерживать оптимальные параметры работы без необходимости ручной настройки.

Недостатки инжекторных систем

• Сложность конструкции: Инжекторные системы более сложны по сравнению с карбюраторными, что может привести к увеличению стоимости ремонта и обслуживания. Наличие множества электронных компонентов требует специализированного оборудования для диагностики и ремонта.
• Чувствительность к качеству топлива: Инжекторные системы могут быть более чувствительны к качеству используемого топлива. Некачественное топливо может привести к засорению форсунок и другим проблемам, что потребует дополнительных затрат на обслуживание.
• Стоимость: Первоначальная стоимость автомобилей с инжекторными системами может быть выше, чем у аналогичных моделей с карбюраторами. Это связано с более сложной конструкцией и наличием дополнительных электронных компонентов.
• Необходимость в электронике: Инжекторные системы зависят от работы электронных блоков управления, что может привести к сбоям в работе системы в случае неисправности электроники. Это требует наличия специализированного оборудования для диагностики и ремонта.
• Требования к обслуживанию: Инжекторные системы требуют регулярного обслуживания, включая чистку форсунок и замену фильтров, что может увеличить общие затраты на эксплуатацию автомобиля.

Таким образом, инжекторные системы впрыска имеют как свои преимущества, так и недостатки. При выборе автомобиля важно учитывать эти аспекты, чтобы сделать осознанный выбор, соответствующий вашим потребностям и условиям эксплуатации.

Вопрос-ответ

Что такое инжекторный впрыск?

Что такое инжекторный двигатель? Поставщиком топлива в цилиндры становится развитая система с насосом, топливопроводом и форсункой на конце — её-то и называют инжектором (от англ. Injector — «форсунка» или «шприц»). Весь же процесс поступления бензина в мотор правильнее называть именно впрыском.

Что входит в систему впрыска?

Система впрыска включает в себя несколько ключевых компонентов: топливный насос, форсунки, дроссельную заслонку, датчики (например, датчик положения дроссельной заслонки и датчик массового расхода воздуха), электронный блок управления (ЭБУ) и систему подачи воздуха. Эти элементы работают совместно для обеспечения оптимального соотношения топлива и воздуха в камере сгорания, что способствует эффективной работе двигателя.

Что входит в систему инжектора?

Система инжектора включает в себя несколько ключевых компонентов: топливный насос, который подает топливо из бака; топливные фильтры для очистки топлива; инжекторы, которые распыляют топливо в камеру сгорания; датчики, такие как датчик массового расхода воздуха и датчик температуры, которые контролируют параметры работы двигателя; а также электронный блок управления (ЭБУ), который обрабатывает данные от датчиков и регулирует подачу топлива для оптимизации работы двигателя.

Какие существуют системы инжекторного впрыска бензина и в чем их отличие?

Существует два принципиально разных типа систем впрыска топлива: центральный впрыск (или моновпрыск) и распределенный впрыск (или многоточечный впрыск). Эти системы отличаются количеством форсунок и режимами их работы, однако принцип работы у них одинаков.

Советы

СОВЕТ №1

Регулярно проверяйте состояние инжекторов. Загрязнение или неисправность инжекторов может привести к ухудшению работы двигателя и повышенному расходу топлива. Используйте специальные очистители для инжекторов или обращайтесь к профессионалам для их чистки.

СОВЕТ №2

Следите за качеством топлива. Использование некачественного бензина может негативно сказаться на работе инжекторной системы. Выбирайте проверенные заправки и обращайте внимание на октановое число, рекомендованное производителем вашего автомобиля.

СОВЕТ №3

Регулярно проводите техническое обслуживание автомобиля. Это включает в себя проверку и замену фильтров, а также диагностику системы впрыска. Своевременное обслуживание поможет предотвратить серьезные поломки и продлить срок службы двигателя.

СОВЕТ №4

Обратите внимание на сигналы, которые подает ваш автомобиль. Если вы заметили нестабильную работу двигателя, увеличение расхода топлива или появление ошибок на приборной панели, не откладывайте диагностику инжекторной системы. Ранняя диагностика может сэкономить вам деньги на ремонте в будущем.