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:

1. Точное дозирование топлива и, следовательно, более экономный его расход;
2. Снижение . Достигается за счет оптимальности топливно-воздушной смеси и применения датчиков параметров выхлопных газов;
3. Увеличение мощности двигателя примерно на 7-10%. Происходит за счет улучшения наполнения цилиндров, оптимальной установки угла опережения зажигания, соответствующего рабочему режиму двигателя;
4. Улучшение динамических свойств автомобиля. Система впрыска незамедлительно реагирует на любые изменения нагрузки, корректируя параметры топливно-воздушной смеси;
5. 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:

1. Возможность автоматической настройки на разных оборотах и соответственно улучшение наполнения цилиндров, в итоге при той же максимальной мощности автомобиль разгоняется гораздо быстрее;
2. 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.

Принцип работы инжектора заключается в том, чтобы подать своевременно в камеры сгорания топливовоздушную смесь. Это необходимо для нормального функционирования двигателя. Системой управления корректируется момент подачи напряжения на электроды свечей, чтобы воспламенить эту смесь. Причем эти параметры контролируются системой датчиков, установленных на двигателе.

Электронный блок управления

Для работы любого инжекторного мотора необходим блок управления микроконтроллерного типа. К нему подключаются:

1. Исполнительные механизмы при помощи электромагнитных реле.
2. Датчики через согласующие устройства.

Питание осуществляется от бортовой сети. Принцип работы инжектора ВАЗ такой же, как и на любом другом автомобиле. Электронный блок состоит из:

1. Постоянной памяти - она необходима для хранения информации, записи алгоритмов работы.
2. Оперативной памяти - в нее записывается текущая информация, все данные при выключении зажигания стираются из нее.
3. Микроконтроллера - он позволяет обрабатывать поступающие сигналы и регулировать работу всех исполнительных механизмов.

В памяти устройства записан алгоритм работы, зависит он от поступающих сигналов с датчиков. Называется этот алгоритм «прошивкой» или «топливной картой».

Система датчиков

На инжекторных двигателях устанавливается множество датчиков, они позволяют считывать максимальное количество информации о работе. Следующие датчики можно встретить на отечественных и импортных автомобилях:

1. Расхода воздуха.
2. Температуры антифриза.
3. Положения коленчатого вала.
4. Положения распределительного вала.
5. Давления во впускном коллекторе.
6. Скорости автомобиля.
7. Уровня бензина в баке.
8. Положения дроссельной заслонки.
9. Концентрации кислорода в выхлопных газах.

Все эти датчики управляют исполнительными механизмами, которые участвуют в образовании смеси и корректировке угла опережения зажигания.

Датчик массового расхода воздуха

Это устройство, в основе которого находится нить из драгметалла - платины. Стоимость таких датчиков очень высокая, поэтому лучше следить за его состоянием и не допускать поломок. Обязательно нужно знать, какой у датчика принцип работы. На ВАЗ всех моделей с инжекторными моторами такие приборы устанавливаются.

Работает он так:

1. Нить из платины прогревается до 600 градусов.
2. Через фильтр в трубку с нитью поступает поток воздуха под действием разрежения во впускном коллекторе.
3. В блоке управления имеются данные о температуре нити и размерах трубки датчика.
4. Поток воздуха охлаждает нить на несколько градусов.
5. По разнице температур ЭБУ высчитывает количество воздуха, которое проходит через трубку за определенный момент времени.

Эти данные необходимы для того, чтобы составить топливную смесь в правильной пропорции.

Датчик температуры антифриза

Этот прибор позволяет электронному блоку управления понять, что двигатель прогрет до рабочей температуры. При запуске холодного двигателя в топливной смеси нужно уменьшать количество воздуха, для этого используется регулятор холостого хода. При помощи этого мотор работает максимально эффективно, быстро выводится в устоявшийся режим. Принцип работы ГБО 2 поколения на инжекторе такой же, как и на карбюраторе. Вот только при помощи сигнала с датчика температуры можно реализовать запуск двигателя на бензине и после прогрева автоматический переход на газовое топливо. Располагается датчик температуры в блоке двигателя или в корпусе термостата.

Датчики положения валов

Устанавливаются эти приборы на коленчатом и распределительном валах. Стоит отметить, что на распредвалах не всегда используются датчики - часто обходятся без них. Но их использование позволяет добиться максимальной мощности от двигателя, улучшить качество смесеобразования, правильно скорректировать момент подачи искры на электроды свечей.

Работают приборы на эффекте Холла - при прохождении металлического предмета возле активной части датчика происходит генерация импульса. Он подается на электронный блок управления и сравнивается с остальными параметрами работы мотора. Намного лучше сможет работать двигатель в режиме холостого хода. Принцип работы инжекторной системы основывается на сравнении сигналов, поступающих от датчиков.

Датчик давления во впускном коллекторе

Его еще называют МАР-сенсор. Он может использоваться как совместно с датчиком расхода воздуха, так и полностью замещать его. Поэтому, если на двигателе имеется МАР-сенсор, поломка ДМРВ почти не страшна. Его функции перейдут к этому прибору. В основе элемента находится чувствительная пластина, которая под действием давления меняет сопротивление. Соединение с электронным блоком управления производится при помощи согласующего устройства.

Датчик положения дроссельной заслонки

Устанавливается на корпусе дросселя, датчик может быть аналоговым или бесконтактным. Первые работают по принципу переменного резистора - при вращении оси заслонки происходит перемещение бегунка на обмотке. При этом меняется сопротивление элемента, уменьшается или увеличивается уровень сигнала, поступающего на электронный блок управления. Существуют приборы бесконтактного типа, они работают так же, как энкодеры. Отличаются высокой надежностью, но с аналоговыми приборами не взаимозаменяемы.

Прибор позволяет оценить положение заслонки, чтобы выдать информацию об этом блоку управления. Последний, исходя из этого значения, подаст в топливную рампу именно столько бензина, сколько необходимо для нормального смесеобразования.

Лямбда-зонд

Это прибор, который позволяет оценить содержание кислорода в выхлопной системе. Изготавливается датчик из керамики, обычно из диоксида циркония. Особенность этого материала в том, что он становится проницаемым для ионов кислорода при условии, что произойдет нагрев до температуры 300 градусов и выше. Замер уровня кислорода происходит как внутри выхлопной системы, так и снаружи.

Ведь блок управления не измеряет точное количество кислорода, он только оценивает разницу в проводимости керамического элемента внутри и снаружи системы. Именно такой используется принцип работы. Инжекторы на автомобилях функционируют нормально только лишь при условии, что система работает стабильно. Датчик снаружи вырабатывает определенный сигнал, который считается электронным блоком как эталон. Именно с ним происходит сравнение сигнала, поступающего от внутреннего лямбда-зонда.

Датчик уровня бензина

Применяются механизмы поплавкового типа, очень похожи по принципу действия на резистивные датчики положения заслонки дросселя. При изменении уровня топлива в баке поплавок будет подниматься или опускаться. При этом изменяется сопротивление датчика в цепи. Используется прибор для того, чтобы оповещать водителя об уровне бензина. Может применяться и для автоматического перехода с газа на бензин и обратно, если установлено ГБО.

Датчик скорости

Предназначен для контроля скорости автомобиля. Может устанавливаться как в тросиковом спидометре, так и в электронном. В первом случае прибор позволяет только выдавать сигнал для работы системы впрыска. Во втором случае он включен в цепь электронного спидометра. При наличии электроусилителя рулевого управления, иммобилайзера или иных охранных систем, этот датчик подключается к ним. Дело в том, что усилитель руля работает только при движении с малой скоростью. Как только скорость увеличивается, необходимость в усилителе отпадает. Многие охранные системы соединяются с датчиком скорости, чтобы обеспечить максимальную безопасность.

Исполнительные механизмы

Для нормального функционирования инжекторной системы используются исполнительные механизмы. Принцип работы механического инжектора "Ауди" немного отличается от электронного. Суть процессов примерно аналогичная.

В системе используются такие исполнительные устройства:

1. Электрический топливный насос.
2. Регулятор холостого хода.
3. Топливные форсунки.
4. Дроссельный узел.
5. Модуль зажигания.

При помощи всех этих устройств производится управление двигателем внутреннего сгорания. Именно с помощью них можно поддержать на нормальном уровне холостой ход. Принцип работы инжектора в этом режиме такой же, как и в любом другом.

Типы впрыска топлива

Центральный впрыск во многом похож на карбюраторную систему, только вместо сложной совокупности каналов и жиклеров используется одна электромагнитная форсунка. Она устанавливается на впускной коллектор, и через нее подается топливная смесь в камеры сгорания. Недостаток один - при выходе из строя форсунки автомобиль не сможет продолжать движение.

Намного лучше в работе окажутся системы с парным или фазированным впрыском. Особенно эффективны последние - смесь поступает в камеры сгорания каждого цилиндра, в зависимости от того, в каком конкретно цикле на данный момент находится мотор. Устанавливается по одной форсунке на цилиндр и столько же катушек зажигания. Но может применяться и модуль.

Питание двигателя газом

Инжекторные двигатели можно без особых проблем перевести на питание газом (пропаном или метаном). Вот только если решите установить ГБО второго поколения, необходимо использовать меры защиты. Проблема в том, что при работе газобаллонного оборудования могут происходить хлопки. Для карбюратора это не очень страшно, а вот в инжекторных моторах может выйти из строя датчик расхода воздуха. Принцип работы ГБО 2 поколения на инжекторе заключается в том, чтобы обезопасить от хлопков систему впрыска. Для этого производится установка специальных устройств.

Но намного лучше использовать ГБО 4 поколения - такие устройства предназначены для установки на инжекторные моторы. В комплекте имеется несколько датчиков, которые дополняют стандартную конструкцию, а также электронный блок управления. Он соединяется со штатным и берет данные о работе двигателя именно от него. Пятое поколение газобаллонного оборудования используют крайне редко - стоимость его очень высокая.

При переходе с бензина на газ необходимо выполнить такие условия:

1. В системе охлаждения жидкость должна быть теплой - свыше 50 градусов. Только в этом случае газ сможет нормально испаряться в редукторе.
2. Обязательно необходимо отключить бензиновые форсунки.
3. Сразу же происходит включение газовых форсунок.
4. Время их открывания должно немного отличаться от аналогичного параметра бензиновых. Коэффициент вычисляется при калибровке.
5. Происходит корректировка угла опережения зажигания, так как октановое число газа более 100.

Инжектор "Вентури" и автомобильный

Отличий у них множество, но есть и схожие черты. Принцип работы инжектора "Вентури" заключается в том, чтобы по трубе определенного диаметра пропустить жидкость или газ. На этой трубе имеется форсунка определенного диаметра, через нее вещество выходит под действием давления. При помощи такого инжектора получается реализовать системы орошения полей, подачу жидкости в емкости на производстве. В большинстве случаев такими инжекторами производится замер количества жидкости, проходящей за единицу времени.

В конце 60х-начале 70х годов ХХ века остро встала проблема загрязнения окружающей среды промышленными отходами, среди которых значительную часть составляли выхлопные газы автомобилей. До этого времени состав продуктов сгорания двигателей внутреннего 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, всасывая 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 выхлопных газах остается много несгоревшего топлива. Описанные режимы работы двигателя резко повышают содержание токсических соединения 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-русски, впрысковый) двигатель практически полностью заменил устаревшую
карбюраторную систему. 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 токсичности выхлопных газов. 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 коленвала 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 перечесленного, 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.

Типы систем впрыска топлива

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 карбюраторные двигатели 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.

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» 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 Украине, 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.

Основные конструктивные отличия GDI от обычного впрыска:

Топливный насос высокого давления (ТНВД). Механический насос (подобный ТНВД дизельного двигателя) развивает давление в 50 бар (у инжекторного двигателя электронасос в баке создает в магистрали давление около 3-3,5 бар).

• Форсунки высокого давления с вихревыми распылителями создают форму топливного факела, в соответствии с режимом работы двигателя. На мощностном режиме работы впрыск происходит на режиме впуска и образуется конический топливовоздушный факел. На режиме работы на сверхбедных смесях впрыск происходит в конце такта сжатия и формируется компактный топливовоздушный
  факел, который вогнутое днище поршня направляет прямо к свече зажигания.
• Поршень. В днище особой формы сделана выемка, при помощи которой топливо-воздушная смесь направляется в район свечи зажигания.
• Впускные каналы. На двигателе GDI применены вертикальные впускные каналы, которые обеспечивают формирование в цилиндре т.н. «обратного вихря», направляя топливовоздушную смесь к свече и улучшая наполнение цилиндров воздухом (у обычного двигателя вихрь в цилиндре закручен в противоположную сторону).

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 свечи зажигания. 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 сильнообедненной 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 топливам, чему менее подвержены селективные. В соответствии с этим, накопительные катализаторы устнавливаются 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.

С течением времени азы автомобилестроения менялись и становились всё более далёкими от своих истоков. Так, топливная система транспортных средств подвергалась постоянной модернизации до тех пор, пока не появился универсальный инжектор, используемый в конструкции большинства бензиновых машин и сегодня. Инжекторное питание мотора топливом, по сути, особых премудростей и сложностей не имеет, однако для понятия принципов и смысла его функционирования не лишним будет ознакомиться с таковым более подробно. Именно о типовой конструкции и работе современных инжекторов пойдёт речь в сегодняшнем материале. Интересно? Обязательно «листайте» страницу ниже.

Немного истории

Несмотря на свою популяризацию лишь в середине 80-х годов 20 века, топливный инжектор появился гораздо раньше. По официальным данным, первые инжекторные установки подпитки мотора начали тестироваться и использоваться ещё в начале 30-х годов прошлого столетия. В те времена устройство и работа инжектора были до боли примитивны, поэтому использовались данные узлы лишь на относительно не прихотливых агрегатах из сферы боевой авиации. В общих чертах, топливораспределительные механизмы тех годов представляли собой полностью механическую конструкцию и довольно-таки неплохо выполняли возложенные на них функции.

Отметим, что первое предназначение инжекторов крылось не в уменьшении количества потребляемого транспортом топлива или улучшение экологичности выхлопных газов, а в увеличении мощности двигателей. Отчасти инжекторные системы в этом плане себя оправдывали, но в начале 40-х годов в военной сфере активно начали использоваться реактивные моторы, поэтому первые вмиг потеряли имеющуюся актуальность. Вдобавок ко всему работа инжекторов механического типа не позволяла получать максимальный КПД от моторов летательных средств, ибо карбюраторы на тот момент были более гибкими в плане подстройки под режим работы двигателя.

Однако «вторая жизнь» топливной системы на основе инжектора началась с середины 80-х годов, они постепенно становились завсегдатаями автомобилестроительной сферы. Большую роль тут сыграло не уникальное устройство узла, а возможность снижения выброса вредных веществ в выхлопных газах при его использовании. К слову, старые механические инжекторы сильно отставали по всем параметрам от имеющихся карбюраторов, поэтому автомобильные инженеры были вынуждены в корне переделать конструкцию инжекторной системы питания. Отметим, у них это получилось, ведь недаром именно инжекторы остаются основными комплектующими топливосистем автомобилей.

Устройство и принципы работы инжектора

Инжектор (от английского – «injector») – в общем понятии, это устройство в виде струйного насоса, которое предназначено для нагнетания жидкостных, полужидкостных или газовых масс в некоторую ёмкость. В случае с автомобильным инжектором особенностей в интерпретации данного понятия не имеется. Единственное, что под инжекторным узлом в конструкции машины понимается не отдельный насос (форсунка), а их совокупность совместно с другими узлами, которые формируют единую топливную систему. Типовой вариант устройства автомобильного инжектора соответствует следующей схеме:

Управление инжектором, проще говоря, представленным выше насосом, осуществляется специальным блоком с электронной микросхемой. Именно он, основываясь на показаниях множества датчиков по типу идентификаторов оборотов, положения коленвала или температуры двигателя, осуществляет дозировку и грамотный впрыск топлива в камеры сгорания мотора.

Типовое устройство инжектора как единой системы предполагает совокупное использование следующих элементов:

• форсунки и соединённые с ними камеры инжектора (то есть несколько отмеченных выше насосов, объединённых в синхронизированную систему);
• блок управления (электронный мозг любой инжекторной системы , естественно, осуществляющий управление инжектором);
• каталитический нейтрализатор (иначе называемый «дожигателем», который дожигает всё топливо, не догоревшее внутри мотора и вышедшее из камер сгорания вместе с выхлопными газами);
• дополнительные узлы (проводка, соединяющая форсунки и блок управления, топливопровода, обеспечивающие доставку горючего до распределительного механизма, бензонасос и тому подобное).

Как видите, работа инжектора устроена без особых сложностей. Конечно, ремонтировать такую топливную систему отнюдь не просто, но понять принципы её работы можно вполне и без всяких проблем.

Интересно! Впервые инжекторы изложенного выше описания были применены немецкими компаниями – Bosch и Mercedes-Benz, в 1951 и 1954 года соответственно. Поначалу, подобные системы были дороги и бессмысленны в использовании из-за наличия привычных всем карбюраторов , однако с появлением более экологических требований к безопасности выхлопов топовые автоконцерны начали активно использовать именно инжекторы.

Виды и технические характеристики инжекторных систем

На сегодняшний день официально используемыми в автомобильной сфере считаются всего два вида инжекторов:

• Электронный инжектор. Узел подобного вида работает строго по описанному выше принципу. То есть, топливо доставляется до форсунок, а далее посредством использования электронного блока управления происходит его верная дозировка и грамотная подача в камеры сгорания мотора. Работа инжекторов электронного типа наиболее удобна для беспроблемной эксплуатации любого автомобиля, поэтому именно они используются в конструкции практически всех современных автомобилей;
• Механический инжектор. Этот же узел лишён головного управления в виде электронного «мозга». Если быть точнее, то работа инжектора механического типа основана на регулировке подачи горючего в мотор при помощи его клапанов (происходит дозировка посредством соединения форсунок с клапанами специальными трубками, первые, исходя из степени открытости вторых, подают оптимальное количество топлива в двигатель). Узлы с таким устройством считались некоторой инновацией в «инжекторной» сфере, однако в короткие сроки успели доказать свою несостоятельность и по сей день в серийном выпуске машин не применяются.

Вне зависимости от вида узла у него принято выделять основные свойства. На сегодняшний день среди технических характеристик инжектора стоит выделить один момент, а точнее – способ впрыска горючего в мотор. Безусловно, форсунки в любой инжекторной системе осуществляют непосредственный впрыск топлива в цилиндры (впускной коллектор), однако принципы доставки бензина могут отличаться. Так, существуют инжекторы:

• С моновпрыском (центральным впрыском). В таких системах имеется лишь одна форсунка, которая и подаёт топливо в мотор. Сегодня инжекторы с моновпрыском не используются, поэтому заострять внимание на них нет необходимости;
• С распределённым впрыском – самые используемые на данный момент. Их конструкция предполагает, что инжектор состоит из n-ого количества форсунок, которые подают топливо в каждый отдельный цилиндр. Среди инжекторных систем с распределённым впрыском выделяют несколько подтипов, а точнее:
  • непосредственный впрыск (часто называемый прямым) – горючее поступает в камеру сгорания напрямую;
  • одновременный впрыск – топливо подаётся синхронно всеми форсунками в каждый цилиндр двигателя;
  • попарно-параллельный впрыск – горючее поступает по парной схеме работы форсунок (то есть, один насос работает на «впуск», другой — на «выпуск»);
  • фазированный впрыск – подача бензина осуществляется исключительно на «впуск» при любом режиме работы.

Стоит отметить, что столь большое разнообразие инжекторов лишь отчасти оправдано, так как в подавляющем числе случаев используются системы либо с непосредственным, либо с одновременным видами впрыска.

Достоинства и недостатки инжекторов

В завершение сегодняшнего материала не лишним будет обратить внимание на то, чем инжектор хорош, а в чём способен доставить хлопот любому автомобилисту. Начнём, наверное, с достоинств инжекторных систем, которые включают в себя следующие положения:

• Экономичность. Однозначно можно сказать, что инжекторы работают исключительно на своего «хозяина» по сравнению с теми же карбюраторами. Удивительно, но в некоторой степени схожие топливораспределительные узлы при одинаковых режимах работы мотора поставляют в него меньшее количество топлива. Во многом это связано с продуманным устройством инжектора и наличием у него электронного управления;
• Получение большего КПД от двигателя. Опять же, удивительно. Несмотря на меньшее количества подаваемого топлива в мотор, при использовании инжектора получается добиться от силового агрегата большей мощности. Это также связано с грамотно организованным устройством узла, а особенно – его электронной составляющей;
• Экологичность. Тут всё предельно просто, ибо в структуре любого инжектора имеется каталитический нейтрализатор, которые и придаёт ему большей экологичности, дожигая недогоревшее в моторе топливо;
• Стабильность в плане работы. Повторимся, из-за грамотно организованного устройства инжекторы совершенно независимы в своём функционировании от погодных условий или подобных моментов.

Среди недостатков инжекторных систем стоит выделить лишь один аспект, а именно – их ремонт и отчасти эксплуатацию. В этом плане инжекторы довольно-таки прихотливы и неудобны для своих владельцев. В частности при желании успешно использовать узел подобного типа любому автомобилисту требуется:

• быть готовым к дорогому ремонту в случае поломки;

Подача топлива в камеру сгорания. Поэтому основная неисправность, которая может с ней возникнуть - засорение или полный выход ее из строя. К признакам неисправной работы форсунок относятся следующие факторы:

• неустойчивая работа двигателя на холостом ходу;
• значительный рост потребления топлива;
• проблемы с запуском двигателя, особенно “ ”;
• в некоторых случаях может появиться значительное количество черного дыма из выхлопной трубы (в случае, если в камеру сгорания попадает много топлива через протекающую форсунку), а иногда так же сопровождается и периодическими звонкими ;
• потеря динамических качеств автомобиля, выражающаяся в том, что машина плохо разгоняется, ей не хватает мощности, чувствуются рывки во время езды даже по ровной поверхности, в том числе при сбросе газа и при изменении значения нагрузки на двигатель.

Эти признаки конечно могут указывать и на другие проблемы силового агрегата автомобиля, однако все же при их возникновении советуем вам проверить форсунки и при необходимости отремонтировать или заменить их.

Неисправности в работе форсунок влекут за собой значительный износ ДВС, и приближают срок его капитального ремонта.

Причины неисправности инжекторных форсунок

Устройство форсунки

Современные топливные форсунки в бензиновых двигателях бывают двух типов - электромагнитные и механические. Первая представляет собой электромагнитный клапан, который управляется системой ЭБУ автомобиля. При подаче соответствующих сигналов клапан открывается на определенный угол, регулируя количество подаваемого топлива в цилиндр. Вторая лишь подает топливо в канал. В ее конструкции имеется игла со ступенькой. Когда давления достаточно, топливо преодолевает сопротивление пружины, и игла поднимается. Соответственно, распылитель открывается и топливо подается в камеру. В настоящее время широкую популярность приобрели электромагнитные форсунки, как более технологичные. Поэтому далее будем рассматривать проверку и чистку на их примере.

Неисправностей электромагнитной форсунки может быть всего несколько:

• отсутствие сигнала от ЭБУ;
• неисправность или полный выход из строя обмотки;
• засорение выпускного отверстия форсунки.

Как показывает практика, именно последний вариант является наиболее частой причиной полного или частичного выхода форсунки из строя.

Как проверить топливные форсунки на инжекторном двигателе

Существует несколько методов того, как проверить работоспособность форсунки. Перечислим их по порядку с подробным указанием алгоритма действий.

Проверка с помощью замера сопротивления

Проверить форсунки, не снимая их можно с помощью мультиметра. Для начала уточните, какие форсунки установлены на вашем автомобиле - высокого или низкого импеданса (электрического сопротивления). Эти данные будут необходимы для выполнения точной диагностики. Для того, чтобы проверить форсунки тестером, не снимая их с двигателя, необходимо придерживаться такого плана:

Замер сопротивления обмотки форсунки

• снять высоковольтные провода с форсунок;
• установить мультиметр в режим замера сопротивления изоляции (омметра) в пределах от 0 до 200 Ом (в зависимости от технических параметров прибора верхний предел может отличаться, главное, чтобы омметр мог показывать значение сопротивления в несколько десятков Ом);
• выключите зажигание и снимите “минусовую” клемму с аккумулятора;
• отключите электрический разъем на диагностируемой форсунке (как правило, для этого отщелкивают крепежный зажим, расположенный на корпусе колодки);
• подсоедините измерительные щупы тестера к выводам форсунки и произведите замеры.

Форсунки высокого импеданса имеют сопротивления изоляции в пределах 11...17 Ом, а низкого - 2...5 Ом.

Если значение измеренного сопротивления изоляции значительно отличается от указанного, это говорит о том, что форсунка неисправна. Соответственно, форсунку необходимо демонтировать и выполнить детальную диагностику.

Помните, что при проверке форсунок мультиметром, диагностировать необходимо все устройства поочередно! Так можно проверить какая форсунка не работает.

Важно знать, что напряжение на форсунки от ЭБУ подается в импульсном, а не постоянном виде. Поэтому проводить замер сопротивления рекомендуется не только с помощью омметра, но и осциллографа, так можно увидеть какие пиковые значения принимает сопротивление и напряжение. А тестер показывает усредненное значение.

Как проверить питание на форсунках

Проверка подачи питания на топливную рампу ВАЗ 2110-2112

Проверку наличия питания на рампу рассмотрим на примере автомобилей ВАЗ 2110, 2111, 2112, как одних из самых популярных. Но сначала напомним, что в колодке с контактами четыре из них подают питание на форсунки, а один (розовый провод с черной полоской) является общей “массой”. Действовать же нужно по следующему алгоритму:

• отсоединить фишку питания;
• на мультиметре выставить верхний предел измеряемого сопротивления в районе 200 Ом (это значение зависит от конкретной модели тестера);
• замерять попарно каждый из четырех контактов от форсунок с общим разъемом.

Значение сопротивления должно находиться в пределах 11,5...15,5 Ом . Помните, что так вы замерите лишь подачу питания на рампе к каждой форсунке.

Можно проверить форсунку просто на вибрации. При работающем двигателе исправная форсунка должна немного вибрировать . Если дрожание нет - значит, она вышла из строя.

Проверка подачи питания от электрической цепи автомобиля проводится достаточно просто, вам всего лишь нужно:

• поочередно от каждой форсунки необходимо отсоединить колодку питающих проводов;
• после этого двумя кусками проводов подключить форсунку напрямую к аккумулятору;
• включить зажигание.

В случае, если форсунка начнет распылять топливо, значит проблемы необходимо искать в проводке.

Будьте осторожны, чтобы топливо из форсунки не попало на вас или другие предметы. Направьте ее сопло в какой-либо закрытый сосуд.

Как проверить пусковую форсунку

Для начала скажем пару слов про моноинжектор. На сегодняшний день таких агрегатов встречается все меньше, поскольку система является устаревшей. Ее суть заключается в установке лишь одной форсунки - перед дроссельной заслонкой. Их можно встретить на старых моделях иномарок VW, Audi, Skoda, Seat и прочих.

Опишем алгоритм проверки сопротивления форсунки на моноинжекторе:

• проверить попарно контакты с форсунок и сравнить их с данными из мануала (как правило, эти значения должны находиться в пределах 1,2...1,6 Ом);
• при проверке контакта 1 и 4 необходимо удостовериться в том, что ДТВВ (датчик температуры всасываемого воздуха) , для этого также воспользуйтесь данными по сопротивлению из мануала;
• если значение сопротивления выходят за пределы допустимых, необходимо диагностировать форсунку более детально.

Зачастую в старых моноинжекторных двигателях, кроме клапанной форсунки еще используется и так называемая пусковая форсунка, задача которой состоит в том, чтобы при запуске двигателя, особенно в холодную погоду и высоких оборотах двигателя, давать дополнительное количество горючего с тем, чтобы облегчить его пуск. Время ее работы определяется автоматически с помощью ЭБУ (в частности, теплового реле), но как правило, составляет всего несколько секунд, после чего отключается, поскольку двигатель запускается, и в ее дальнейшем использовании нет необходимости.

Ее работа полностью аналогична работе форсунок в инжекторе. В процессе эксплуатации она также частично или полностью может выйти из строя. Явным признаком таких проблем является тот факт, что холодный двигатель запускается и сразу же глохнет. Проверка пусковой форсунки производится по следующему алгоритму:

• подобрать какую-нибудь небольшую мерную емкость (наподобие стакана);
• снять форсунку с двигателя и установить ее в упомянутую емкость;
• один контакт форсунки подключают напрямую к аккумуляторной батарее автомобиля, а другой - к его “массе”;
• к “плюсу” аккумулятора также подсоединяют реле топливного насоса, тем самым вводя его в работу.

Во время работы и проверки насоса форсунки необходимо обращать на угол распыления топлива, а также количество перекачанного объема бензина. Справочные данные вы найдете в справочной информации к той форсунке, которая установлена в вашем автомобиле. В качестве ориентировочного примера можно привести данные о системе K-Jetronic. В данном случае угол распыла составляет 80°, а объем - от 70 до 100 кубических сантиметров топлива в минуту. Естественно, что в других системах эти показатели будут другими.

После того, как вы проверите работу моно форсунки, отсоедините ее и вытрите насухо. В нормальном рабочем состоянии ее корпус является герметичным. А это означает, что из него не должно подтекать топливо. Подождите некоторое время и удостоверьтесь в этом (для этого достаточно 1...2 минут).

Проверка форсунки на слух

Опытные автомобилисты способны проверить состояние и работоспособность форсунок, не снимая их с двигателя, в частности, на слух . Для этого используют обычную прямоугольную дощечку или лучше стетоскоп.

Один ее край плотно приложите к проверяемой форсунке, а другой край - к уху. Если форсунка находится в нормальном рабочем состоянии , то вы не услышите от нее никаких посторонних звуков или вибраций, только равномерные щелчки . А вот если не щелкает или звуки не равномерные, а также присутствуют другие вибрации и стуки, это означает, что исследуемая форсунка засорилась. И чем сильнее стуки и шумы - тем степень засора больше.

В целом же можно слушать форсунки и без упомянутой дощечки. Однако для этого необходим соответствующий опыт. Дело в том, что при неисправном узле из блока цилиндров будет доносится приглушенный высокочастотный звук, похожий на писк или свист. Если вы услышали его при работающем двигателе - рекомендуем вам более детально проверить работу форсунки на стенде или рампе.

Проверка форсунки на рампе

Еще один метод проверки форсунок - при снятой топливной рампе (снимается вместе с форсунками, поэтому этот метод можно отнести к такому, который подразумевает снятие форсунок). Для этого рампу снимают вместе с форсунками, а под них устанавливают стаканчики или другие емкости, куда будет попадать топливо. При этом желательно снять “минусовую” клемму от аккумулятора, а жгуты питающих проводов отсоединить. Перед включением схему следует восстановить.

После этого соедините две топливные трубки, а ключом зажмите держащие их штуцеры. Далее необходимо 10...15 секунд покрутить стартер (но не дольше, поскольку это вредно для него). При этом важно заметить форму “факела”, под которым подается топливо, а также количество бензина в стаканах. При исправных форсунках количество бензина в них должно быть одинаково . Если это не так, то для дальнейшей подробной диагностики ее необходимо снять и проверить на стенде.

Также будет полезно заметить, не подтекает ли бензин из форсунки при заглушенном двигателе. Если это так, то имеет смысл проверить целостность корпуса форсунки, а также степень ее закрытия.

Проверка баланса форсунок

Проверка баланса форсунок

Рассмотрим проверку баланса форсунок на примере автомобилей ВАЗ. Действия выполняются в следующей последовательности:

• отключить бензонасос и завести машину с тем, чтобы убрать избыточное давление топлива в системе (машина должна проработать несколько секунд и заглохнуть);
• подключить манометр к топливной системе;
• подключить обратно бензонасос в систему;
• подключить компьютер с соответствующим программным обеспечением и кабель для снятия и диагностики показаний к компьютеру автомобиля.

Дальнейшие действия проводятся в программном обеспечении, с помощью которого включается и отключается бензонасос, а также форсунки. Алгоритм действия для каждой из них такой:

• включить зажигание;
• проверяем показания на манометре (должно быть порядка 2,8...3 ат);
• с помощью ПО отключить реле бензонасоса;
• на манометре давление немного упало (приблизительно 2,8 ат);
• посредством ПО включить первую форсунку;
• проверить давление на манометре (в идеале давление не должно значительно упасть);
• вновь с помощью программы включить реле бензонасоса с тем, чтобы восстановить давление до исходных 2,8...3 ат;
• далее повторить процедуру со всеми форсунками, после чего не забывать восстанавливать давление в системе с помощью бензонасоса.

В идеале все форсунки должны показывать одинаковое значение сброса давления. Если же в какой-то из них сброс происходит с сильно отличающимся значением, это означает, что с форсункой что-то не так, и нужна дополнительная диагностика.

После выполнения описанных процедур не забудьте скинуть полностью давление в системе. Необходимо подключить бензонасос и завести автомобиль, после чего можно отсоединить манометр.

Проверка форсунок на стенде

Механические характеристики влияют на работу форсунок. А их проверка возможна только на специальном стенде. Как его сделать своими руками вы можете почитать в отдельном . В частности, на стенде проверяют:

• количество топлива, проходящее через форсунку;
• давление топлива;
• форму “факела” форсунки.

Проверка снятой форсунки на стенде является наиболее точным методом диагностики. С его помощью можно определить степень поврежденности форсунки и целесообразность ремонта.

Как чистить форсунки

Чаще всего проблемой в работе форсунок является их банальная загрязненность. Поэтому, чтобы восстановить их работоспособность и вернуть номинальную , достаточно произвести чистку. Это можно сделать двумя путями - не вынимая с двигателя (добавив в топливо специальный очиститель) и в снятом состоянии (пропуская чистящее средство по отдельно взятой форсунке или ультразвуком). Для очистки используются следующие методы:

• механический;
• ультразвуковой;
• с помощью химических составов.

В данной статье мы поговорим лишь о некоторых, поскольку зачастую для чистки форсунок необходимо дополнительное профессиональное оборудование. Подробную информацию о самостоятельной чистке вы найдете в . Здесь же коснемся этих способов вкратце.

Чистка форсунки в домашних условиях

Отдельно взятую форсунку можно чистить с помощью специальных химических составов. Например, тех же присадок, которые добавляются в топливо для очищения системы или так называемый “Очиститель карбюратора”. Действовать в данном случае необходимо по следующему алгоритму:

• заранее подготовить “Очиститель карбюратора” (или его аналог в виде баллончика с разбрызгивателем), контактную кнопку без фиксации замкнутого положения, шприц объемом 5 мл или больше, трубочку для продолжения горлышка шприца с уплотнением, пустую тару, желательно большого объема (5-10 литров), зарядное устройство от мобильного телефона с обрезанным штекером, контактные провода с клеммами;
• далее необходимо вставить испытуемую форсунку в заднюю часть шприца (как можно более плотнее, с резинкой или без нее);
• после этого подключить клеммы через кнопку к зарядному устройству и включить его в розетку;
• вставить трубочку в распылитель средства для очистки, а обратную часть форсунки развернуть в подготовленную пустую тару;
• после этого нажать на распылитель с тем, чтобы некоторое количество вещества попало в форсунку;
• нажать на кнопку контакта, чтобы привести в действие форсунку.

Если форсунка исправна, с ее обратной стороны должно под напором выйти моющее средство. Процедуру продувки необходимо повторить несколько раз для достижения необходимой степени чистоты.

Если в вашем автомобиле установлены низкоомные форсунки, то нажимать кнопку открытия форсунки необходимо на долю секунды. Если же у вас высокоомные форсунки, то держать кнопку можно 2-3 секунды.

Кроме выше перечисленных методов проверки также можно упомянуть о проверке токсичности газов и дымности, - низкий уровень CO при прогазовке, является признаком плохой работы форсунок. Данный метод практикуется на некоторых СТО, в качестве контроля работы двигателя. Поскольку нужны как определенные знания, так и оборудования, то рассматривать его в качестве одно из вариантов самостоятельной диагностики не будем.

Также нельзя обойти стороной и не уделить внимание проверке форсунок по коррекции топливоподачи и лямбде, но тут такая же ситуация как и токсичностью, потребуется не только диагностическое оборудование, но и уметь разбираться во всех цифрах что будет показывать вам диагностика.

Чистка форсунки не снимая ее

В данном случае чистка может осуществляться несколькими методами:

• С использованием специальных очистительных присадок, которые добавляют к топливу. В их составе содержатся специальные чистящие вещества, которые в щадящем режиме очищают отверстия форсунок.
• Чистка при помощи давления. Для этого необходимо разогнать машину до скорости 110...130 км/ч, и проехать так 10...15 км (около 5...6 минут) на высоких оборотах двигателя. Вследствие высокой нагрузки в форсунках произойдет естественное очищение.
• Холостой ход. Этот метод аналогичен предыдущему. Необходимо на стоящем автомобиле запустить двигатель и поддерживать обороты на уровне 4...5 тысяч в течение 3...4 минут. Вследствие этого также произойдет очистка форсунок. Однако предыдущий метод очистки лучше, поскольку нагрузка при его условиях выше.

Выводы

Проблемы в работе форсунок не являются критичной поломкой, однако все же при их возникновении рекомендуем вам не откладывать проверку и устранение неисправности. В большинстве случаев ремонтные работы можно провести самостоятельно с помощью описанных выше методов. Своевременная проверка и диагностика форсунок позволит вам избежать проблем с эксплуатацией машины. Профилактика обойдется вам дешевле, чем ремонтные работы на форсунках или других узлах двигателя. Рекомендуем вам чистить форсунки через каждые 30...35 тысяч километров пробега вашего авто вне зависимости от их состояния.