Такой высокий уровень точности работы системы стал возможен благодаря использованию электронных систем, интегрированных в блок управления всего двигателя автомобиля.
Устройство и принцип работы инжектора
Инжектор является самым популярным электронно-механическим узлом в автомобильной промышленности. Структура и работа инжектора одновременно просты и сложны. Конечно, простому автовладельцу не придется разбираться в устройстве и программном обеспечении системы впрыска, но знать основы не помешает.
Ниже вы узнаете, что такое топливная форсунка, как она работает и какие типы топливных форсунок наиболее часто используются в современных двигателях.
Рекомендуем посмотреть видео в нижней части страницы, где наглядно показано, как работает инжектор.
Такие вещи не чинятся сами по себе, но стоит разобраться в устройстве инжекторов, хотя бы для того, чтобы не попасть впросак при оплате счета на заправке.
Что такое инжектор
Инжектор — это специальная топливная форсунка, которая устанавливается в двигателе внутреннего сгорания или является частью всей системы инжектора. Он выполняет функцию инжектора топлива (жидкого или газового).
Специалисты Bosch первыми внедрили эту разработку в производство, установив ее на двухтактный купе Goliath 700 Sport. Это было в 1951 году, и только 3 года спустя Mercedes (Mercedes-Benz 300 SL) сделал то же самое. Однако изначально эти компоненты были довольно дорогими, поэтому топливные форсунки получили широкое распространение только в 1970-х годах. Система впрыска топлива быстро вытеснила карбюраторы (особенно в Европе, Америке и Японии), и сегодня большинство моделей автомобилей оснащены этим устройством.
Система впрыска топлива характеризуется тем, что она впрыскивает топливо непосредственно в цилиндры или во впускной коллектор. Для этого используется один и тот же инжектор, который делится на 2 категории, отличающиеся расположением инжектора, а также принципом работы:
- Моновпрыск — также называется центральным впрыском топлива. В этом случае инжектор — это только одна форсунка, которая подает топливо во все цилиндры двигателя. При таком подходе сам инжектор устанавливается непосредственно на впускной коллектор. Стоит отметить, что этот метод работы по сей день остается устаревшим и практически не используется производителями автомобилей.
- Раздельный впрыск означает, что каждый цилиндр имеет свою форсунку.
Существуют также различные типы раздельного впрыска
- прямой впрыск — в этом случае топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания двигателя
- одновременный — в этом случае все форсунки работают синхронно и впрыскивают топливо во все цилиндры,
- парно-параллельный — форсунки открываются попарно. Другими словами, первая форсунка открывается перед всасыванием, а вторая — перед извлечением. Однако этот подход используется только при запуске двигателя, в то время как ступенчатая система используется во время движения,
- ступенчатый впрыск — это означает, что каждая отдельная форсунка открывается непосредственно перед впуском.
Типы инжекторных форсунок
Форсунки различаются в зависимости от схемы впрыска:
- Электромагнитный,
- Электрогидравлический,
- Электромагнитная форсунка довольно проста и (в большинстве случаев) устанавливается в бензиновых двигателях. Двигатели с прямым впрыском также оснащаются им. Его основными компонентами являются электромагнитный клапан с иглой и сопло. Во время работы на катушку клапана подается электрический разряд. Частота этого разряда регулируется специальным электронным блоком управления. Во время этого процесса генерируется электромагнитное поле. В результате игла втягивается, сопло освобождается и происходит впрыск, одновременно с этим сжимается пружина, которая раскрывается при прекращении действия электромагнитного поля, возвращая иглу в исходное положение.
Электрогидравлическая форсунка — используется на дизельных двигателях (включая двигатели Common Rail), в основном состоит из камеры управления, дросселей (впускного и выпускного) и электромагнитного клапана. Его работа основана на разнице давления между дизельным топливом в форсунке и в поршне: игла форсунки проталкивается топливом в седло, в то время как электромагнитный клапан закрыт (деактивирован).
Когда блок управления открывает клапан, открывается и дроссельный клапан (дренажный). Когда блок управления открывает клапан, топливопровод заполняется топливом, которое проходит через дроссельную заслонку. В результате давление дизельного топлива на поршне падает, а давление на игле остается прежним. При этом поднимается игла и вводится.
Пьезоинжектор является наиболее технически совершенной версией. Обычно он устанавливается в дизельных двигателях. Он имеет множество преимуществ, таких как скорость (он в 4 раза быстрее электромагнитных устройств) и высокоточное и калиброванное дозирование. В этом случае используется пьезокристалл, который изменяет свою длину под воздействием напряжения. Это устройство состоит из плунжера, пьезоэлектрического элемента, клапана и иглы.
Принцип работы аналогичен принципу работы электрогидравлической форсунки. Здесь также используется контур дифференциального давления топлива. Электрический ток раздвигает пьезоэлектрический элемент, который нажимает на плунжер. В результате открывается переключающий клапан, и топливо поступает в линию. Давление на иглу уменьшается, и игла движется вверх, вызывая инъекцию.
Установка карбюратора вместо инжектора, особенности при замене системы впрыска. Замена карбюратора на электронную систему впрыска. Советы.
Двигатель с электронным впрыском принципиально отличается от карбюраторного двигателя. В карбюраторном двигателе смесь является внешней (готовится в карбюраторе), а форсунки распыляют топливо либо во впускной коллектор перед впускным клапаном, либо непосредственно в цилиндр.
Главные отличия карбюратора от электронного впрыска
Карбюратор на 80% механический, за исключением защиты от принудительного холостого хода (двигатель глохнет, если во время движения отпустить педаль газа) и электронной дроссельной заслонки (смесь обогащается для запуска и прогрева двигателя).
Инжектор — это дозирующее устройство, которое может впрыскивать топливо в разное время и в течение разного периода времени.
Если взять два одинаковых двигателя, один с системой впрыска, а другой с карбюраторной системой, то второй двигатель будет иметь на 15-20 % больше мощности.
Сегодня используется электронно-распределенный непосредственный впрыск. Переходным этапом впрыска был впрыск через одну форсунку (центральный впрыск). Моноинъекции использовались очень редко, поскольку у них было больше недостатков, чем преимуществ. Вскоре он был заменен распределенной инъекцией.
Разновидности инжектора
Распределенный электронный впрыск топлива включает форсунки, по одной на каждый цилиндр. Воздух поступает в цилиндры через впускной коллектор и дозируется через дроссельную заслонку.
Непосредственный впрыск похож на дизельную топливную систему тем, что форсунки размещаются непосредственно в цилиндрах, отсюда и название.
Простейший инжектор состоит из следующих компонентов:
Устройство инжекторного двигателя
ECU (электронный блок управления),
- электрический топливный насос,
- топливопровод и датчик давления топлива,
- электронные инжекторы,
- впускной коллектор с дроссельной заслонкой,
- датчики: температуры охлаждающей жидкости, зажигания, расхода воздуха, положения дроссельной заслонки, положения коленчатого вала, наличия кислорода в выпускном коллекторе.
- Взаимодействие вышеперечисленных компонентов можно проиллюстрировать на примере запуска двигателя: поворот ключа в замке зажигания активирует электрическую систему автомобиля, топливный насос начинает перекачивать топливо.
Следующий поворот активирует датчик положения коленчатого вала для воспламенения смеси в нужный момент. Топливо поступает через рейку к форсункам. Соотношение топливо-воздух, угол зажигания и момент подачи топлива определяются ЭБУ на основе данных от датчика температуры охлаждающей жидкости, ДПМВ и ДПДЗ.
Когда инжекторный двигатель работает, все датчики фиксируют изменения в работе двигателя и непрерывно сообщают о них ЭБУ.
ЭБУ имеет в своем программном обеспечении целую сетку, называемую топливной картой. Топливная карта может использоваться для регулировки состава смеси на основе следующих параметров:
Момент открытия инжектора,
- время открытия иглы инжектора,
- количество топлива,
- угол зажигания.
- Для каждого режима работы (пуск, холостой ход, низкая нагрузка, средняя нагрузка и максимальная скорость) программируются вышеуказанные параметры. Это одно из главных отличий от карбюратора, так как есть возможность программируемой регулировки топливной системы в широких диапазонах.
