АВТО БЛОГ YAMAHA-VOLGA.RU

Инжекторный двигатель как работает: Инжекторный двигатель

17 июня, 2020 by admin

Принцип работы инжекторного двигателя

Автор admin На чтение 6 мин. Просмотров 627

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) основан на сгорании небольшого количества топлива в ограниченном объеме. При этом высвобождающаяся энергия преобразуется за счет движения поршней в механическую энергию. Дозированное количество топлива обеспечивается карбюратором или специальным устройством – инжектором. Двигатели с такими устройствами называются инжекторными. Рабочий принцип инжекторного двигателя прост – подача в нужный момент времени нужного количества топлива в нужное место.

Как работает ДВС

Чтобы ясно понимать различие между двумя типами силовых устройств, необходимо предварительно коснуться того, как вообще работает ДВС. Существует несколько отличающихся типов, из которых самыми распространенными будут:

1. бензиновые;
2. дизельные;
3. газодизельные;
4. газовые;
5. роторные.

Принцип работы мотора лучше всего можно понять на примере бензинового двигателя. Самый популярный из них – четырехтактный. Это означает, что весь цикл преобразования энергии, образующейся при сгорании топлива, в механическую осуществляется за четыре такта.
Устройство двигателя таково, что последовательность выполнения тактов следующая:

• впуск – заполнение цилиндров топливом:
• сжатие – подготовка топлива к сгоранию;
• рабочий ход – преобразование энергии сгорания в механическую;
• выпуск – удаление продуктов сгорания топлива.

Для обеспечения работы двигателя у каждого из них своя задача. Во время первого такта поршень опускается из верхнего положения до крайнего нижнего, открывается клапан (впускной) и цилиндр начинает заполняться топливно-воздушной смесью. Во втором такте клапана закрыты, а движение поршня происходит от нижнего положения к верхнему, смесь в цилиндре сжимается. Когда он доходит до верхнего положения, на свече проскакивает искра и поджигается смесь.

При ее сгорании образуется повышенное давление, которое заставляет двигаться поршень от верхнего положения к нижнему. После его достижения под действием инерции вращения коленвала поршень начинает двигаться опять вверх, при этом срабатывает выпускной клапан, продукты сгорания топлива выводятся наружу из цилиндра. Когда поршень дойдет до верхнего положения, закрывается выпускной, но зато открывается впускной клапан и весь цикл работы повторяется.

Все описанное выше можно увидеть на видео

О карбюраторе, его достоинствах и недостатках

Здесь необходимо сделать небольшое дополнение. Раз мы рассматриваем бензиновый мотор, то в нем подача бензина в цилиндры двигателя возможна различными способами. Исторически первой была разработана подача и дозировка бензина при помощи карбюратора. Это специальное устройство, которое обеспечивает необходимое количество топливно-воздушной смеси (ТВС) в цилиндрах.

• топливной экономичности. Карбюратор не обеспечивал экономного расходования бензина при внезапном изменении режима движения машины;
• экологической безопасности. Содержание в отработанных газах токсичных веществ было достаточно высоким;
• недостаточной мощности двигателя из-за несоответствия ТВС режиму движения автомобиля и его текущему состоянию.

Чтобы избавиться от отмеченных недостатков был реализован иной принцип подачи топлива в мотор – с помощью инжектора.

Про инжекторные моторы

У них есть еще одно название – впрысковые двигатели что, в общем-то, никоим образом не изменяет сути происходящих явлений. По выполняемой работе впрыск напоминает принцип, реализуемый в работе дизеля. В двигатель в нужный момент через форсунки инжектора впрыскивается строго дозированное количество топлива, и оно поджигается искрой со свечи, хотя при работе дизеля свеча не используется.

• повышение мощности на 7-10%;
• улучшение показателей топливной экономичности;
• снижение уровня токсичных веществ в составе выхлопных газов;
• обеспечение оптимального количества топлива, зависящее от режима движения автомашины.

Это только основные достоинства, которые позволяет получить инжекторный двигатель. Однако у каждого достоинства есть и свои недостатки. Если карбюраторный мотор чисто механический и его можно отремонтировать практически в любых условиях, то для управления инжекторным требуется сложная электроника и целая система датчиков, из-за чего работы (регламентные и ремонтные) необходимо проводить в условиях сервисного центра.

Устройство впрыска

Если посмотреть, как выглядит устройство ДВС с впрыском вместо карбюратора, то можно выделить:

• контроллер впрыска – электронное устройство, содержащее программу для работы всех составных узлов системы;
• форсунки. Их может быть как несколько, так и одна, в зависимости от используемой системы впрыска;
• датчик расхода воздуха, определяющий наполнение цилиндров в зависимости от такта. Сначала определяется общее потребление, а потом программно пересчитывается необходимое количество для каждого цилиндра;
• датчик дроссельной заслонки (ее положения), устанавливающий текущее состояние движения и нагрузку на двигатель;
• датчик температуры, контролирующий степень нагрева охлаждающей жидкости, по его данным корректируется работа двигателя и при необходимости начинается работа вентилятора обдува;
• датчик фактического нахождения коленчатого вала обеспечивающий синхронизацию работы всех составных узлов системы;
• датчик кислорода, определяющий его содержание в выхлопных газах;
• датчик детонации контролирующий возникновение последней, для ее устранения по его сигналам меняется значение опережения зажигания.

Виды впрысковых систем

Несмотря на достаточно простое описание работы инжекторного мотора, приведенное ранее, существует несколько разновидностей, осуществляющий подобный принцип работы.

Одноточечный впрыск

Это самый простой вариант реализации принципа впрыска. Он практически совместим с любым карбюраторным двигателем, разница заключается в применении впрыска вместо карбюратора. Если карбюратор во впускной коллектор подает ТВС, то при одноточечном впрыске во впускной коллектор впрыскивается через форсунку бензин.

Как и в случае с карбюраторным мотором, при такте впуск двигатель всасывает готовую топливно-воздушную смесь, и его работа практически не отличается от работы обычного двигателя. Преимуществом такого мотора будет лучшая экономичность.

Многоточечный впрыск

Представляет дальнейший этап совершенствования инжекторных моторов. Топливо по сигналам от контроллера подается к каждому цилиндру, но тоже во впускной коллектор, т.е. ТВС готовится вне цилиндра и уже в готовом виде поступает в цилиндр.

Непосредственный впрыск

Является следующим этапом развития инжекторных двигателей. Впрыск топлива выполняется прямо в камеру сгорания, чем обеспечивается наилучшая эффективность работы ДВС. Итогом такого подхода является получение максимальной мощности, минимального расхода топлива и наилучших показателей экологической безопасности.

Инжекторный ДВС является следующим этапом в развитии бензинового мотора, значительно улучшающий его показатели. В моторах, использующих систему впрыска топлива, возрастает мощность, а также экономическая эффективность их работы, они отличаются значительно меньшим отрицательным влиянием на окружающую среду.

Что еще стоит почитать

Как работает инжектор? / Хабр

Итак, у нас есть топливо (бензин, этанол, пропан или метан), есть воздух и желание получить из этого механическую энергию. Сложность состоит в том, что для получения интересующих нас характеристик надо смешивать топливо и воздух в точно определенных пропорциях и поджигать их в достаточно точно определенный момент времени. Более того — при недостаточной точности мы получим ухудшение характеристик.

Вся суть работы «мозгов» сводится к дозированию топлива и поджигом смеси в цилиндрах двигателя. Это основные функции. Кроме них есть еще и дополнительные — управление турбиной, управление трансмиссией.

Подсистема, занимающаяся дозированием топлива называется инжектор, поджигом топлива занимается зажигание. Воздух в двигатель поступает «естественным» порядком. Двигатель сам всасывает воздух, его количество только может ограничиваться, для снижения мощности двигателя. Нам не нужна максимальная мощность все время, бОльшую часть времени мощность как раз ограничивается. В случае с турбиной воздух попадает в двигатель принудительно, но это не меняет сути. Воздуха столько сколько есть и мы управляем его количеством при помощи педали.
Сколько топлива нам надо подать в двигатель и как его дозировать? Есть так называемое стехиометрическое отношение, показывающее, что для полного сжигания килограмма топлива нам нужно вполне определенное количество воздуха. Для бензина это соотношение равно 14,7:1. также его называют AFR (Air Fuel Rate по английски) Это не аксиома, это некий оптимум. Смесь может быть «беднее», в ней может быть меньше топлива. Такая смесь хуже горит, двигатель сильнее греется, но сгорает все полностью. Это значения в большую сторону — AFR 15 и более. Может быть и «богаче», когда топлива больше — AFR 14 или меньше. При таком соотношении смесь сгорает не полностью, но мощность двигателя максимальна. И в ту и в другую сторону есть ограничения — если слишком увлечься, работать двигатель не будет. Нельзя просто налить 20 частей топлива и ожидать пропорционального прироста мощности.

Итак, чтобы определить сколько же топлива нам надо подать в двигатель нам надо знать сколько воздуха в него поступает. Дальше все просто — из количества воздуха по соотношению определяем количество бензина и дело сделано!
Погодите ка, а как же нам определить сколько воздуха поступает в двигатель? Для этого есть несколько путей. Обычно используют один из следующих датчиков:

ДМРВ или MAF — датчик массового расхода воздуха. Датчик этот измеряет количество проходящего через него воздуха. Как подсказывает википедия — «Датчик состоит из двух платиновых нитей, нагреваемых электрическим током. Через одну нить, охлаждая её, проходит воздух, вторая является контрольной. По изменению тока проходящего через охлаждаемую воздушным потоком платиновую нить вычисляется количество воздуха, поступающего в двигатель. ». Датчики такого типа зачастую устанавливаются в гражданские автомобили. В общем то все достаточно просто. Похоже, это именно то, что нужно! Примерно так и есть.

Другой тип датчиков

ДАД или MAP — датчик абсолютного давления. Этот датчик подключен к впускному коллектору и измеряет разрежение (или же избыточное давление, в случае с наддувом) в коллекторе. На основании показаний этого датчика и датчиков температуры, частоты вращения коленвала тоже можно вычислить объем поступающего воздуха, что нам и требуется. Для корректировки его показаний надо еще знать давление окружающего воздуха. Для измерения атмосферного давления либо ставят еще один такой же датчик, который непрерывно его измеряет, либо просто до запуска двигателя измеряют давление. Во втором случае может выйти неприятность, если вы с берега моря рванули прямиком на Эверест.
MAP часто ставят на спортивные автомобили.

Устанавливается один из этих датчиков, наличие одного из них — обязательно.
Ну что же, сколько воздуха поступает в двигатель мы примерно можем вычислить.
Другой обязательный датчик —
ДПКВ или датчик положения коленвала. Этот датчик позволяет мозгам точно знать, в каком положении находится коленвал. Зачем нам это нужно? Мало знать сколько топлива надо подать в двигатель, надо подавать его в определенный момент времени. Да и зажигать смесь в цилиндрах тоже надо строго вовремя. Так что без этого датчика — никак. Есть несколько типов таких датчиков, но большинство из них — либо индукционные, либо датчики Холла, либо подобные им. В общем — бесконтактные датчики, подобные тем, которые трудятся, например, в двигателе вашего винчестера. Или в кулерах.
Следующий датчик, который вместе с ДПКВ дает еще больше информации о том, что же происходит в двигателе в данный конкретный момент — ДПРВ — датчик положения распредвала. Также его называют датчиком фаз. При помощи этого датчика можно понять в каком из цилиндров в данный момент такт впуска, куда же нам надо подавать топливо, в каком цилиндре у нас такт сжатия и время поджигать смесь. По принципу работы он подобен ДПКВ, но зачастую несколько проще. В общем то тоже самое, но на распредвале.

Этого набора датчиков нам должно хватить для запуска двигателя. Худо бедно, но этого достаточно, чтобы примерно понять сколько надо подавать топлива, когда это делать и когда поджигать полученный коктейль.
Так давайте же тогда подавать и поджигать! (не путать с разжигать и науськивать)

Исполнительные механизмы

Топливо дозируется форсунками или другими словами «инжекторами». Да да, именно по названию этого узла все это безобразие нами так и называется. Форсунка из себя ничего особо интересного не представляет. Просто электромеханический клапан. Два провода и трубопровод с топливом под давлением. Подали напряжение на выводы — форсунка открылась, прекратили пропускание тока — форсунка закрылась. Для простоты давайте сначала примем, что форсунка открывается и закрывается моментально. Тогда для оценки объема проходящего через нее топлива нам достаточно знать ее статическую производительность. Это просто объем топлива, который пройдет через форсунку за минуту. Открыли форсунку, измерили объем бензина, который через нее за минуту вытек — получили основной параметр. Теперь нам для точного дозирования надо просто открывать и закрывать форсунку на определенное время. Получается что дозирование производится «выдержкой», если говорить терминами фотографов. Чем длиннее время на которое мы открываем форсунку, тем больше топлива мы нальем в двигатель.
А поджиг смеси осуществляет все та же бессменная свеча зажигания, которая верой и правдой служила для этой цели. И катушка зажигания тоже на месте. Вот только управляется она уже «мозгами». Зажигание не изменилось, но для его работы важен ДПКВ и ДПРВ, так что без этих датчиков дела не будет.

В общем то это, можно считать, и есть в общих чертах как работает инжектор. Смотрим на показания датчиков, отмеряем нужное количество топлива и открываем форсунку на вычисленное время. И так каждый такт. Т.е. в зависимости от частоты — 100 раз в секунду на частоте в 6000об/мин коленвала. Часто? Да не так чтобы и очень.

Идем дальше?

В реальных двигателях все несколько сложнее. Точно вычислить сколько же воздуха попадает в двигатель не так просто. Для корректировки значений нужны датчики температуры охлаждающей жидкости — просто термодатчик, аналогичный тому, что показывает температуру на приборной панели. И датчик температуры поступающего воздуха. В целом незначительно отличающийся от первого, а функционально и вовсе его брат близнец — тоже просто измеряет температуру, но уже не двигателя, а воздуха, поступающего в двигатель. Зачем нам что-то корректировать? Дело в том, что пока двигатель холодный, пока он не нагреется до определенной температуры — топливо испаряется не так хорошо, а горят именно пары. Соответственно нам нужно топлива подавать больше, чтобы двигатель работал. Значит берем наше значение для оптимального соотношения, измеряем двигателю температуру и корректируем это наше значение. Также нужно откорректировать момент зажигания смеси в цилиндрах — по тем же причинам. И тут тоже корректируем.

Другой не совсем приятный момент — форсунка, которую мы приняли идеальной — на самом деле таковой не является. Во первых нужно время, чтобы она открылась, а потом закрылась. Соответственно в этом время она тоже подает топливо, но в меньшем количестве. На это тоже делается поправка. Само время открытия и закрытия зависит от напряжения бортовой сети. Одно дело когда генератор шпарит на всю и в сети 14В, а другое дело, когда генератор умер, а аккумулятор разряжен до неприличных 10В. Время открытия форсунки меняется и его надо корректировать. Мало умершего генератора, ехать то надо и двигатель не должен перестать работать в таких условиях.

Мало нам было исполнительных механизмов, для работы на холостом ходу, когда педаль мы совсем не трогаем — двигатель не должен глохнуть, его работу надо поддерживать. Для этого есть специальное исполнительное устройство — РХХ — регулятор холостого хода. Это такой шаговый двигатель (реже просто электромагнит), который через специальный канал дает двигателю «вздохнуть» мимо перекрывающей воздух дроссельной заслонки. Умный мозг не дает двигателю зачахнуть и приоткрывает этот клапан, когда обороты снижаются. Но и разойтись не дает — прикрывает его, когда обороты возрастают уж слишком сильно.

Хорошо бы нам также знать на сколько сильно водитель давит на педаль акселератора. Для этих целей смотрят не на положение педали, а на положение заслонки, которой эта педаль управляет. Датчик так и называется — ДПДЗ — датчик положения дроссельной заслонки. Технически это просто потенциометр, который измеряет на какой угол повернута ось дроссельной заслонки. Это зачем это нам надо знать, как сильно водитель давит в пол, спросите вы? Все просто, нам надо знать когда включать режим холостого хода (помним про РХХ), когда водитель жаждет острых ощущений и энергично давит на педаль — не время экономить, льем от души!

Экологические нормы достаточно строго контролируют что же «выдыхает» (пускай уж выдыхает) наш двигатель. Так что при всем желании лить «на глазок» — нельзя. нужно контролировать состав выхлопных газов. Как это сделать? Для этой цели есть так называемый лямбда зонд или датчик кислорода — датчик, показывающий сгорела ли смесь целиком, есть ли в выхлопных газах топливо либо же свободный кислород. По показаниям этого датчика инжектор может корректировать свое поведение, либо увеличивая либо уменьшая количество подаваемого топлива. Нужно это достаточно часто — бензин везде разный и даже просто хранясь в канистре или баке — стареет. А уж о заправках наших можно легенды слагать. Соответственно и режимы его горения совсем не постоянны. Ко всему прочему и производительность форсунок может «плавать». Ведь как вы поняли — расчет ведется исходя из их постоянной производительности, а форсунка со временем может забиться, производительность ее может снизиться.
А нормы строгие, а бензин дорогой, да и ехать же надо. Внимательный читатель заметил, что одного этого датчика достаточно для обеспечения обратной связи. Смотрим на состав выхлопных газов, если сгорело не все — льем меньше. Если сгорело дочиста — льем больше.
Лямбда зонды бывают двух видов — узкополосные и широкополосные. Отличаются они точностью. Первые только показывают богатая или бедная у нас смесь, вторые показывают на сколько она богатая или бедная. Даже точно указывают тот самый AFR упоминаемый в начале статьи. Ну и цена, конечно. Первые стоят 25$, вторые — 200$. С лямбдами тоже не все просто — они достаточно капризны, требуют определенной температуры для работы, а это не всегда возможно, в некоторых типах зондов рабочий элемент специально подогревают от бортовой сети. Да, лямбда может быть не одна, но это уже тонкости.

Еще один сенсор, применяемый для анализа происходящего в двигателе — датчик детонации. Детонация это процесс сгорания топлива, который протекает взрывообразно. В нормальном режиме топливо просто сгорает, при детонации топливо взрывается. Это вредно для двигателя — все равно что бить по поршню молотком. Никто не любит когда по нему бьют молотком — поршень не исключение. Явление это крайне нежелательное и для определения того, что смесь детонирует и применяют такой датчик. Он по принципу работы похож на микрофон, который «слушает» двигатель (датчик закреплен на блоке цилиндров) и по услышанному пытается отфильтровать шум работы двигателя и понять где же детонация, а где нормальная работа. Все не просто и здесь. Для облегчения работы этого датчика ставят еще датчик неровной дороги, который покажет, что это наши дороги так шумят, а не двигатель. Востребованность этого датчика возрастает на турбированых двигателях.

В итоге сами по себе мозги работают примерно следующим образом:
Есть так называемая топливная карта — таблица, в которой записано какого состава должна быть смесь. У таблицы три измерения — частота вращения коленвала двигателя, нагрузка на двигатель и собственно AFR. Просто берем из таблицы значение, положенное туда опытным товарищем.
Корректируем это значение в соответствии с показаниями датчиков температур, лямбда зонда, датчика детонации, изменением положения дроссельной заслонки и в соответствии со всеми этими поправками (часть из них тоже в табличках) вычисляем необходимое количество топлива. Пересчитываем объем топлива во время открытия форсунки в соответствии с ее производительностью, корректируем время в соответствии с напряжением бортовой сети и в момент впуска — открываем форсунку на вычисленное время.

Как видите — ничего сложного и заумного здесь нет. Просто таблицы, может быть местами ПИД регулятор, коэффициенты влияния тех или иных факторов и в итоге просто время открытия форсунки.
С зажиганием тоже самое, только там карта углов, аналогичная топливной карте (тоже таблица) и тоже корректировки в соответствии с показаниями датчиков.

В штатном режиме все работает, но что делать, если один из датчиков вышел из строя? И как это понять? Если датчик температуры, например, показывает что двигатель нагрет до 200 градусов, или что смесь детонирует несмотря на все корректировки? В этом и заключается продуманность мозгов. Вычислить, что датчик врет, не принимать во внимание его показания, зажечь «check engine» на панели и продолжить работу. Благодаря такому поведению двигатель сохранит работоспособность при выходе из строя некоторых датчиков (не всех, как вы понимаете) и позволит доехать до СТО.

Да, многие из вас заметят, что инжектор по сути достаточно простое устройство. И схематически там нет ничего военного — входящие значения считываются по АЦП, выходящие так и вовсе чисто бинарные. Ну выходные транзисторы, ну достаточно жесткие условия работы. Но это не космос далеко.
Касательно работы прошивки — тоже вроде как все не так и сложно. На мой взгляд проще всяких алгоритмов распознавания изображений и всякое такое. В процессе настройки саму прошивку никто не трогает обычно. В том смысле, что открывать исходники, корректировать алгоритмы, оптимизировать что-то — такого нет. Просто софт который позволяет изменять те самые топливные карты и другие коэффициенты. А прошивками занимаются уже инженеры на заводах. Или простые смертные, которым это интересно.
Да да, не каждый готов платить за «мозги» космические деньги, а кому-то может быть просто хочется больше контроля над происходящим. Все это привело к тому, что есть несколько проектов вполне доступных «мозгов». Есть megasquirt — www.megamanual.com/index.html, для этой аппаратной базы в последствии была написана и поддерживается кастомная прошивка с расширенным функционалом — msextra.com/doc/index.html На последнем сайте есть даже схемы этих «мозгов», может быть кому-то из электронщиков будет интересно. А программистам может быть интересно глянуть на код. Если не ошибаюсь, то он есть здесь. msextra.com/doc/ms2extra/files/release/ms2extra_3.2.1_release.zip
Есть еще VEMS — www.vems.hu/wiki который сначала назывался megasquirtAVR, но теперь сам по себе. Видел еще вот таких ребят — forum.diyefi.org там у них какой-то свой проект FreeEMS. На мой взгляд все это показывает, что все не так уж сложно и местами даже очень даже доступно.

Надеюсь получилось достаточно интересно и в меру понятно. Об опечатках прошу писать в личку. Если где ошибся — поправьте.

Принцип работы инжекторного двигателя автомобиля, сравнение с карбюраторным

Принцип работы инжекторного двигателя автомобиля, сравнение с карбюраторным

У этого поста — 1 комментарий.

Содержание статьи:

Современный ритм движения и растущие потребности в комфортном управление автомобилем на передовой рубеж вывели инжекторный (впрысковый) тип двигателя. Он практически вытеснил устаревшую систему карбюраторов. Инжекторный двигатель кардинальным образом улучшил не просто эксплуатационные качества автомобиля, но и изменил показатели мощности (расход топлива, динамику в отношении разгона, экологические характеристики).

Инжекторный двигатель – это двигатель, имеющий инжекторную подачу топлива. Система подобного типа полностью заменила карбюраторную систему и предназначена для всех современных двигателей, использующих бензин.

Инжекторный двигатель – принципы работы.

В сравнении с карбюраторным двигателем, было выявлено, что двигатель с инжектором способен продолжительное время поддерживать высочайшие экологические стандарты, причем без дополнительных ручных регулировок. Это стало возможно лишь из-за самонастройки кислородного датчика по поступающим к нему данным.

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

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

Вот что получает автомобиль, если на нем установлен инжекторный двигатель (сравнение ведется с карбюратором).

1. Осуществляется точная дозировка топлива. Как следствие, расход топлива более экономный, что в свою очередь приводит к снижению токсичности у выхлопных газов.

2. Мощность двигателя возрастает в среднем на 7-10%. Это происходит из-за улучшения наполнения цилиндров. К тому же устанавливается оптимальный угол опережения зажигания, что полностью соответствует рабочему движению двигателя.

3. Динамические свойства автомобиля значительно улучшаются. Вкратце это выглядит так. Система впрыска практически моментально реагирует на малейшие изменения в нагрузке и корректирует параметры топливно–воздушной массы.

4. Автомобиль с легкостью заводится при любых погодных условиях.

Другие похожие статьи:

принцип работы, плюсы и минусы

Современный автомобильный мир ушел на несколько шагов вперед. И это не удивительно, ведь только так можно оставаться на плаву и получать хорошую прибыль. Особенно это касается силовых установок, которые устанавливаются на автомобили. Вы наверняка слышали такое словосочетание, как инжекторный двигатель. По сути, это всем известный карбюратор, только немного видоизмененный.

В нем также происходит процесс сгорания топлива и выделение мощности. Единственное отличие инжектора заключается в новой инжекторной системе подачи топливовоздушной смеси.

История

Многие знают, что первая система по образованию топливовоздушной смеси называлась карбюратор.

Она позволяет подавать топливо непосредственно в каждый цилиндр автомобиля и приводить его в движение. Что касается расположения, то изначально карбюратор устанавливался перед впускным коллектором и готовил качественную смесь.

С некоторым временем потребности современных водителей и конструкторов возросли в несколько раз. Из-за этого система не могла выдавать того желаемого результата, который хотели видеть все. Особенно это касается кораблестроения и самолетостроения. Дело в том, что в этих отраслях нужна огромная мощность и высокий КПД.

В результате этого конструкторы придумали совершенно новую систему, которая немного походила на дизельный двигатель, но имела стандартные свечи зажигания. Все это произошло в начале 40-х годов, именно в это время были сконструированы первые инжекторные двигатели.

Данный скачок позволил получить желаемый результат по мощности, но немного не подходил под экологическую безопасность. В результате, разработки пришлось на время прекратить до начала 70-х годов. Именно в это время американские конструкторы решили возродить подачу топлива непосредственно в цилиндры двигателя и сделать более усовершенствованную систему.

Устройство

В современных инжекторных двигателях топливо подается не самотеком, а при помощи небольшой системы, под названием форсунка.

Ее работа основана на считывании всевозможных датчиков, которые располагаются в двигателе. Благодаря этому топливовоздушная смесь дозируется небольшими порциями и подается именно в тот момент, когда это необходимо.

Что касается самого управления, то все держится на простом блоке управления, так называемом компьютере. Именно он и раздает небольшие команды каждой форсунке.

Инжекторная система имеет следующие компоненты:

1. Топливная форсунка;
2. Топливная рампа;
3. Насос;
4. Сам блок управления;
5. И небольшая система датчиков.

Подробнее о каждом компоненте:

• Топливная форсунка является основным компонентом, который и называют инжектором. Она позволяет своевременно подавать топливо и распылять его непосредственно в каждый цилиндр. В основе форсунки лежит простой корпус и электромагнитный клапан, который и осуществляет процесс открытия и закрытия форсунки. Что касается самого распыления, то оно происходит через специальное отверстие, управляемое клапаном.
• Топливную рампу можно найти в любом современном инжекторном двигателе. Ее главное предназначение состоит в подводе топлива ко всем форсункам. Если говорить просто, то она соединяет все форсунки в единое целое.
• Что касается топливного насоса, то он просто подает топливовоздушную смесь под давлением, сравнимую с давлением в несколько атмосфер. Без него бы топливо подавалось просто самотеком, как и в карбюраторном двигателе.
• Мозгом системы является блок управления, который и отдает команды всем форсункам. По сути, это небольшой микроконтроллер, соединенный с большим количеством датчиков, форсунками, топливным насосом, системой зажигания, регулятором холостого хода и другими системами. Его главная задача состоит в сборе всей информации по состоянию двигателя и распределении топлива.
• Датчики отвечают за измерение основных параметров силовой установки в реальном времени. В основном это расход воздуха, расположение коленвала, образование детонации в цилиндрах, температура, скорость транспортного средства и другое. Также можно встретить датчики, которые определяют включен ли кондиционер, ровная ли дорога и как располагается распределительный вал.

Принцип работы

1. В силовом агрегате топливная смесь подготавливается вне камеры сгорания при помощи специального устройства. В результате движения поршня вниз определенное количество топлива всасывается в камеру сгорания.
2. Далее идет основной процесс, так называемый рабочий ход. В это время происходит сжимание топлива и поджигание при помощи искры.
3. В итоге все топливо сгорает и выделяется огромное количество тепла, которое идет на мощность инжекторного двигателя.
4. В конце такта поршень движется вверх и открывается выпускной клапан, который и выводит отработавшие газы. Далее приоткрывается впускной клапан, и новая порция топлива поступает в цилиндр.

Данный процесс происходит в течение долгого времени, пока двигатель работает. Специалисты называют такой газообмен четырехтактным. То есть все это происходит за четыре такта:

1. Впуск;
2. Сжатие;
3. Сгорание;
4. Выпуск.

Чтобы совершить один такой цикл требуется два оборота коленвала. Чтобы потери мощности были минимальны, конструкторы придумали многоцилиндровые системы. Они позволяют выдавать огромное количество тепла и мощности.

В современном мире большую популярность получил четырехтактный инжекторный двигатель, что неудивительно. Дело в том, что он отличается не только техническими характеристиками, но и самими габаритами. В основе данной системы лежит порядок работы цилиндров.

Режимы работы

Сейчас можно встретить восемь режимов работы силового агрегата:

1. При холодном пуске топливная смесь очень сильно обедняется. Это случается из-за того, что топливо очень плохо смешивается с воздухом. В результате не происходит того испарения, которое нужно. Такой способ работы двигателя очень сильно вредит деталям. То есть большое количество топлива оседает на стенках цилиндра и выпускных труб;
2. Если вы заводите авто при низкой температуре, то на начальном этапе требуется очень обогащенная смесь. Для этого нужно подавать большее количество топлива, пока температура в камере сгорания не повысится до нужного значения;
3. После пуска идет процесс прогрева инжекторного двигателя. Вы знаете, что во время пуска в мороз смесь очень бедная, образуется некая топливная пленка в выпускной трубе. Она исчезает только после достижения очень высокой температуры. В связи с этим топливную смесь нужно очень сильно обогащать;
4. При частичной нагрузке необходимо поддерживать определенный состав топливовоздушной смеси. Если двигатель инжекторный не оснащен нейтрализатором, то обогащенность должна быть в пределах 1,05 – 1,2;
5. При полной нагрузке дроссельная заслонка полностью открыта. Поступает большое количество воздуха, что очень хорошо. В этом режиме достигается максимальная мощность и крутящий момент;
6. Во время ускорения заслона то открывается, то закрывается. В результате этого смесь кратковременно обедняется и происходит ограничение подачи топлива. Для предотвращения такого явления обогащение должно быть меньше 1;
7. В холостом режиме происходит замедление, автомобиль двигается по инерции. В этом случае подача топлива полностью перекрывается;
8. Если происходит увеличение высоты, то плотность воздуха уменьшается. Из этого следует, что двигаться в горах очень сложно, топливная смесь будет очень обогащена. Это может привести к трудному пуску силового агрегата и увеличению расхода топлива.

Преимущества и недостатки

Инжектор получил огромную популярность в современном мире. Это обусловлено следующими плюсами:

1. Режим работы меняется автоматически, без использования человеческого фактора;
2. Полностью отсутствует необходимость в ручной настройке;
3. Двигатель очень экономичный;
4. Полностью соответствует всем экологическим нормам;
5. Очень легко запускать в любую погоду, нет потери мощности.

Кончено, без недостатков никуда. О них тоже стоит рассказать:

1. Довольно высокая стоимость и обслуживание;
2. Многие детали непригодны к ремонту. То есть их придется полностью выкидывать и менять на новые;
3. Производить ремонт и обслуживание в домашних условиях практически невозможно. Для этого требуется специальное оборудование и опыт;
4. Двигатель очень зависим от напряжения сети.

Типы инжекторной системы

Сейчас можно встретить три типа:

1. Одноточечный впрыск;
2. Многоточечный впрыск;
3. Непосредственный впрыск.

Первый является самым простым и очень распространённым. Он не очень сильно начинен электроникой, что приводит к меньшему эффекту. Большим недостатком такой системы является то, что некая часть топлива теряется во время впрыска. То есть топливная смесь подается через форсунку во впускной коллектор, где происходит распределение по цилиндрам.

Следом идет многоточечный впрыск, который позволяет подавать топливо индивидуально в каждый цилиндр. Благодаря этому у вас не будет возникать вопрос: нужно ли прогревать инжекторный двигатель. Что касается самого распределения, то он мощнее и экономичнее. По многочисленным тестам можно увидеть, что мощность увеличивается на 7 процентов. К основным преимуществам можно отнести автоматическую настройку подачи топлива и впрыскивание вблизи клапана.

Непосредственный впрыск используется во многих современных автомобилях. Его особенность состоит в том, что подача топлива происходит непосредственно в каждый цилиндр. Ни одной капли смеси не будет расходоваться впустую. Если у вас возникает вопрос надо ли прогревать двигатель, то ответ очень простой. Это зависит от самого производителя и его рекомендаций. Некоторые рекомендуют прогревать силовой агрегат не очень долго, чтобы не навредить всем деталям. Каждый должен сам ответить на вопрос, надо ли ему прогревать двигатель, изучив рекомендации к своему авто.

его достоинства, виды, конструктивные особенности

Сейчас практически на любом бензиновом моторе легкового автомобиля, используется инжекторная система питания, которая пришла на смену карбюратору. Инжектор благодаря ряду рабочих характеристик превосходит карбюраторную систему, поэтому он является более востребованным.

Немного истории

Активно устанавливаться такая система питания на автомобилях стала со средины 80-х годов, когда начали вводиться нормы экологичности выбросов. Сама идея инжекторной системы впрыска топлива появилась значительно раньше, еще в 30-х годах. Но тогда основная задача крылась не в экологичном выхлопе, а повышении мощности.

Первые инжекторные системы применялись в боевой авиации. На то время, это была полностью механическая конструкция, которая вполне неплохо выполняла свои функции. С появлением реактивных двигателей, инжекторы практически перестали использоваться в военной авиатехнике. На автомобилях же механический инжектор особо распространения не получил, поскольку он не мог полноценно выполнять возложенные функции. Дело в том, что режимы двигателя автомобиля меняются значительно чаще, чем у самолета, и механическая система не успевала своевременно подстраиваться под работу мотора. В этом плане карбюратор выигрывал.

Но активное развитие электроники дало «вторую жизнь» инжекторной системе. И немаловажную роль в этом сыграла борьба за уменьшение выброса вредных веществ. В поисках замены карбюратору, который уже не соответствовал нормативам экологии, конструкторы вернулись к инжекторной системе впрыска топлива, но кардинально пересмотрели ее работу и конструкцию.

Что такое инжектор и чем он хорош

Инжектор дословно переводится как «впрыскивание», поэтому второе название его – система впрыска с помощью специальной форсунки. Если в карбюраторе топливо подмешивалось к воздуху за счет разрежения, создаваемого в цилиндрах мотора, то в инжекторном моторе бензин подается принудительно. Это самое кардинальное различие между карбюратором и инжектором.

Достоинствами инжекторного двигателя, относительно карбюраторных, такие:

1. Экономичность расхода;
2. Лучший выход мощности;
3. Меньшее количество вредных веществ в выхлопных газах;
4. Легкость пуска мотора при любых условиях.

И достигнуть этого всего удалось благодаря тому, что бензин подается порционно, в соответствии с режимом работы мотора. Из-за такой особенности в цилиндры мотора поступает топливовоздушная смесь в оптимальных пропорциях. В результате, практически на всех режимах работы силовой установки в цилиндрах происходит максимально возможное сгорание топлива с меньшим содержанием вредных веществ и повышенным выходом мощности.

Видео: Принцип работы системы питания инжекторного двигателя

Виды инжекторов

Первые инжекторы, которые массово начали использовать на бензиновых моторах все еще были механическими, но у них уже начал появляться некоторые электронные элементы, способствовавшие лучшей работе мотора.

Современная же инжекторная система включает в себя большое количество электронных элементов, а вся работа системы контролируется контроллером, он же электронный блок управления.

Всего существует три типа инжекторных систем впрыска, различающихся по типу подачи топлива:

1. Центральная;
2. Распределенная;
3. Непосредственная.

  1. Центральная

Центральная инжекторная система сейчас уже является устаревшей. Суть ее в том, что топливо впрыскивается в одном месте – на входе во впускной коллектор, где оно смешивается с воздухом и распределяется по цилиндрам. В данном случае, ее работа очень схожа с карбюратором, с единственной лишь разницей, что топливо подается под давлением. Это обеспечивает его распыление и более лучшее смешивание с воздухом. Но ряд факторов мог повлиять на равномерную наполняемость цилиндров.

Центральная система отличалась простотой конструкции и быстрым реагированием на изменение рабочих параметров силовой установки. Но полноценно выполнять свои функции она не могла Из-за разности наполнения цилиндров не удавалось добиться нужного сгорания топлива в цилиндрах.

2. Распределенная

Распределенный впрыск топлива

Распределенная система – на данный момент самая оптимальная и используется на множестве автомобилей. У такого типа  инжекторных двигателей топливо подается отдельно для каждого цилиндра, хоть и впрыскивается оно тоже во впускной коллектор. Чтобы обеспечить раздельную подачу, элементы, которыми подается топливо, установлены рядом с головкой блока, и бензин подается в зону работы клапанов.

Благодаря такой конструкции, удается добиться соблюдения пропорций топливовоздушной смеси для обеспечения нужного горения. Автомобили с такой системой являются более экономичными, но при этом выход мощности – больше, да и окружающую среду они загрязняют меньше.

К недостаткам распределенной системы относится более сложная конструкция и чувствительность к качеству топлива.

3. Непосредственная

Система непосредственного впрыска топлива

Система непосредственного впрыска на данный момент – самая совершенная. Она отличается тем, что топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры, где уже и происходит смешивание его с воздухом. Эта система по принципу работы очень схожа с дизельной. Она позволяет еще больше снизить потребление бензина и обеспечивает больший выход мощности, но она сложная по конструкции и очень требовательна к качеству бензина.

Конструкция и принцип работы инжектора

Поскольку система распределенного впрыска – самая распространенная, то на именно на ее примере рассмотрим конструкцию и принцип работы инжектора.

Условно эту систему можно разделить на две части – механическую и электронную. Первую дополнительно можно назвать исполнительной, поскольку благодаря ей обеспечивается подача компонентов топливовоздушной смеси в цилиндры. Электронная же часть обеспечивает контроль и управление системой.

Механическая составляющая инжектора

Система питания автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

К механической части инжектора относится:

• топливный бак;
• электрический бензонасос;
• фильтр очистки бензина;
• топливопроводы высокого давления;
• топливная рампа;
• форсунки;
• дроссельный узел;
• воздушный фильтр.

Конечно, это не полный список составных частей. В систему могут быть включены дополнительные элементы, выполняющие те или иные функции, все зависит от конструктивного исполнения силового агрегата и системы питания. Но указанные элементы являются основными для любого двигателя с инжектором распределенного впрыска.

Видео: Инжектор

Принцип работы инжектора

Что касается назначения каждого из них, то все просто. Бак является емкостью для бензина, где он хранится и подается в систему. Электробензонасос располагается в баке, то есть забор топлива производится непосредственно им, причем этот элемент обеспечивает подачу топлива под давлением.

Далее в систему установлен топливный фильтр, обеспечивающий очистку бензина от сторонних примесей.  Поскольку бензин находится под давлением, то передвигается он по топливопроводу высокого давления.

Для предотвращения превышения давления, в систему входит регулятор давления. От фильтра, через него по топливопроводам бензин движется в топливную рампу, соединенной со всеми форсунками. Сами же форсунки устанавливаются во впускном коллекторе, недалеко от клапанных узлов цилиндров.

Раньше форсунки были полностью механическими, и срабатывали они от давления топлива. При достижении определенного значения давления топливо, преодолевая усилие пружины форсунки, открывало клапан подачи и впрыскивалось через распылитель.

Устройство электромагнитной форсунки

Современная форсунка – электромагнитная. В ее основе лежит обычный соленоид, то есть проволочная обмотка и якорь. При подаче электрического импульса, который поступает от ЭБУ, в обмотке образуется магнитное поле, воздействующее на сердечник, заставляя его переместиться, преодолев усилие пружины, и открыть канал подачи. А поскольку бензин подается в форсунку под давлением, то через открывшийся канал и распылитель бензин поступает в коллектор.

С другой стороны через воздушный фильтр в систему засасывается воздух. В патрубке, по котором движется воздух, установлен дроссельный узел с заслонкой. Именно на эту заслонку и воздействует водитель, нажимая на педаль акселератора. При этом он просто регулирует количество воздуха, подаваемого в цилиндры, а вот на дозировку топлива водитель вообще никакого воздействия не имеет.

Электронная составляющая

Основным элементом электронной части инжекторной системы подачи топлива является электронный блок, состоящий из контролера и блока памяти. В конструкцию также входит большое количество датчиков, на основе показаний которых ЭБУ выполняет управление системой.

Для своей работы ЭБУ использует показания датчиков:

1. Лямбда-зонд . Это датчик, который определяет остатки несгоревшего воздуха в выхлопных газах. На основе показаний лямбда-зонда ЭБУ оценивает как соблюдается смесеобразование в необходимых пропорциях. Устанавливается в выпускной системе авто.
2. Датчик массового расхода воздуха (аббр. ДМРВ). Этим датчиком определяется количество проходящего через дроссельный узел воздуха при всасывании его цилиндрами. Расположен в корпусе воздушного фильтрующего элемента;
3. Датчик положения дроссельной заслонки (аббр. ДПДЗ). Этот датчик подает сигнал о положении педали акселератора. Установлен в дроссельном узле;
4. Датчик температуры силовой установки. На основе показаний этого элемента регулируется состав смеси в зависимости от температуры мотора. Располагается возле термостата;
5. Датчик положения коленчатого вала (аббр. ДПКВ). На основе показаний этого датчика определяется цилиндр, в который необходимо подать порцию топлива, время подачи бензина, и искрообразование. Установлен возле шкива коленчатого вала;
6. Датчик детонации. Необходим для выявления образования детонационного сгорания и принятия мер для его устранения. Расположен на блоке цилиндров;
7. Датчик скорости. Нужен для создания импульсов, по которым высчитывается скорость движения авто. На основе его показаний делается корректировка топливной смеси. Установлен на коробке передач;
8. Датчик фаз. Он предназначен для определения углового положения распредвала. На некоторых автомобилях может отсутствовать. При наличии этого датчика в двигателе выполняется фазированный впрыск, то есть, импульс на открытие поступает только для конкретной форсунки. Если этого датчика нет, то форсунки работают в парном режиме, когда сигнал на открытие подается сразу на две форсунки. Установлен в головке блока;

Теперь коротко от том, как все работает. Элекробензонасос заполняет всю систему топливом. Контролер получает показания от все датчиков, сравнивает их с данными, занесенными в блок памяти. При несовпадении показаний, он корректирует работу системы питания двигателя так, чтобы добиться максимального совпадения получаемых данных с занесенными в блок памяти.

Что касается подачи топлива, то на основе данных от датчиков, контролером высчитывается время открытия форсунок, чтобы обеспечить оптимальное количество подаваемого бензина для создания топливовоздушной смеси в необходимой пропорции.

При поломке какого-то из датчиков, контролер переходит в аварийный режим. То есть, он берет усредненное значение показаний неисправного датчика и использует их для работы. При этом возможно изменение функционирование мотора – увеличивается расход, падает мощность, появляются перебои в работы. Но это не касается ДПКВ, при его поломке, двигатель функционировать не может.

Смерть мотору: греть или не греть современный двигатель?

Гены подсказывают: греть мотор надо! Этому учили отцы и деды. Но вот инструкции к новым иномаркам иного мнения: сел в холодную машину, завелся и — в путь! Кто же прав? В поисках ответа надо увязать три фактора: экологию, экономику и ресурс двигателя. Мотор полностью построен на компромиссах, и проблема холодного пуска — не исключение. C темой прогрева двигателя, которая всегда будет актуальной, в очередной раз пытаются разобраться Михаил Колодочкин и профессор кафедры ДВС Санкт-Петербургского политехнического университета Александр Шабанов.

КАК ГРЕЕТСЯ МОТОР

Полностью прогретым мотор будет тогда, когда все его детали и рабочие жидкости выйдут на рабочие температуры, то есть при фиксированном режиме работы перестанут меняться. Быстрее всего прогревается охлаждающая жидкость — это тот процесс, который мы видим по изменению положения стрелки на указателе температуры. С ней же прогреваются детали верхней части двигателя (поршни, цилиндры, головка) — темп практически тот же. А вот масло в поддоне греется значительно медленнее. Откуда это видно? У кого есть бортовой компьютер, замечал, наверное, что даже после достижения нормальной температуры охлаждающей жидкости расход топлива на холостых может еще какое-то время уменьшаться. Это как раз и связано с медленным прогревом масла. И наконец, дольше всего греется нейтрализатор, а вместе с ним выходит на рабочий уровень токсичность отработавших газов. Но все скорости прогрева зависят от режима работы двигателя.

Tab1

СОПРОТИВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЮ

Почему мотору не нравится мороз? Главная причина в том, что любое моторное масло густеет на холоде. А при определенных температурах вообще может перестать течь. Минеральные масла — уже при минус 20…25 °С, лучшие синтетики — при минус 45…55 °С. В итоге узлы трения работают «всухую», резко возрастают мощности механических потерь, которые требуют лишнего бензина. Но когда мотор быстрее выйдет на нормальный уровень механических потерь? Если стоять и греться или если сразу после пуска отправиться в дорогу? Это даст ответ на вопрос об экономии — ведь лишние потери требуют дополнительного топлива.

Материалы по теме

Материалы по теме

Проверим, сколько топлива скушает обычный впрысковый двигатель при одинаковых пробегах, но разных алгоритмах прогрева. Немного о пациенте. Чистый «европеец» 2005 года выпуска, 1,6 л рабочего объема, заявлен как Евро-4. Всю сознательную жизнь провел в России, но, кроме технического обслуживания, ничего в нем не делалось. Итак, три программы прогрева. Первый вариант — «дедовский»: полностью прогреть мотор и только после этого поехать. Второй — согласно инструкциям современных автомобилей: «пустил и поехал». А третий — это тот, который чаще всего можно встретить: завелись, смахнули снег, помахали лопатой (в общем — потянули время), а догреваем машину уже в поездке. На улице — минус 15. Аккумулятор хороший, в поддоне — дорогая синтетика. Пробег — от стоянки до работы: это около 5 километров, причем без пробок! Помечтать-то можно…

Итак, вариант 1. Пускаемся. Стрелка тахометра устанавливается на отметке «1200», компьютер показывает мгновенный расход топлива 2,5 л/ч. Через минуту расход снижается до 1,9 л, через 10 минут — до 0,9 л. Тогда же видимые изменения на бортовом компьютере заканчиваются — стрелка на указателе температуры не доползает даже до 50 градусов и встает намертво. Для надежности ждем еще 10 минут — расход топлива уменьшается до 0,8 л/ч, что пока больше, чем обычные 0,6, наблюдаемые при полном прогреве всего мотора. Лучшего результата достичь не удается — поехали! Едем на фиксированном режиме, третья передача, 50 км/ч, светофоров по дороге нет. Расход по компьютеру — 6,4…6,6 л/100 км. Всего потратили на прогрев 0,45 л, на дорогу — около 0,33 л. Итого — около 0,8 литра.

Вариант 2 — сели, завелись и сразу поехали. Машине это не очень понравилось, и она для начала выдала расход больше 10 л. Потом он начал быстро снижаться, но из-за короткого заезда до прежних 6,5 так и не дополз — остановился на 6,8 л. Итого израсходовали всего 0,45 л. Плюс экономия 20 минут драгоценного времени. Экономия, вроде, есть, но внушительной она кажется только на малых пробегах.

Вариант 3 — после пуска грели мотор 5 минут, пока отскребали лед со стекол. Стартовали с расхода на холостых 1,3 л/ч. Начало пробега ознаменовалось цифрой 7,6 л/100 км, к концу заезда вернулись на 6,6. Итого с учетом пробега — 0,55 л. Лучше, чем в первом варианте, но немного хуже, чем во втором.

1444374074_img_2171_result_1600

УДАР ПО ЭКОЛОГИИ

Понятно, что нежелание автопроизводителей греть автомобиль вызвано вовсе не заботой о нашем кошельке. Главный аргумент — экология. Ведь современные нормы токсичности Евро-4 и выше накладывают жесткие ограничения на содержание токсических компонентов на пусковых режимах и в период прогрева. Вот и посмотрим, что будет с токсичностью до нейтрализатора (на профессиональном сленге она называется «сырой») и после (это «сухая» токсичность).

Итак, «сырая» токсичность при холодном пуске очень большая. Причина — необходимость резкого обогащения топливовоздушной смеси. Топливо должно быть испаренным, а при большом «минусе» на улице испаряться оно не очень-то и хочет. Да и воздух в цилиндры поступает холодный, плотный. Значит, чтобы компенсировать малую испаряемость топлива и низкую температуру воздуха, надо лить бензина значительно больше. А то, что не испарилось или испарилось уже в процесс сгорания, летит в трубу. «ЦеО» и «ЦеАши» — ну очень большие! И давить их должны каталитические нейтрализаторы. Но беда большинства современных нейтрализаторов в том, что они работают эффективно только в узком диапазоне температур и состава смеси. Температура должна быть высокой, а состав смеси — стехиометрическим, то есть воздуха в ней должно быть ровно столько, сколько необходимо для полного сгорания топлива. В противном случае эффективность резко падает.

Материалы по теме

Любопытно, что при низких температурах в процессе прогрева за нейтрализатором может наблюдаться более высокая концентрация токсических компонентов, чем на входе! Откуда? Скорее всего, это парит несгоревший на первых пусковых циклах бензин — он «садится» на сотах активного элемента катализатора. По мере его разогрева эффективность работы растет, и, наконец, горячий катализатор при рабочем составе смеси давит практически всю токсичность. Иными словами, на пусковых режимах и при прогреве, если не используется современный катализатор с внешним подогревом, токсичность двигателя с нейтрализатором не слишком будет отличаться от его более раннего собрата, такового не имеющего. Потому главная задача — как можно быстрее вывести температуру активной зоны катализатора в рабочий диапазон.

Нейтрализатор греется от потока отработавших газов, и тем быстрее, чем больше их расход и температура. Но когда процесс в нем пошел, он начинает разогреваться и сам — дожигание токсических компонентов идет с выделением энергии. Поэтому температура в активной зоне работающего катализатора выше, чем у отработавших газов. И наш эксперимент показал, что даже при нормальной температуре в боксе, на режиме минимальных оборотов холостого хода, нейтрализатор не выходит на рабочий режим! Тем более на морозе. Поэтому подавить токсичность на режиме прогрева, если греть мотор на стоянке, не получится: значит, надо двигаться.

А какова разница в выбросах? Начальное содержание СН очень высоко, под 1000 ppm, что, впрочем, ожидаемо. По мере прогрева мотора оно начинает медленно снижаться. Но даже после 20 минут прогрева, когда температура охлаждающей жидкости уже вышла на рабочий уровень, содержание остаточных углеводородов остается высоким — около 180 ppm. Антифриз—то прогрелся, а вот нейтрализатор холодный, работает неэффективно.

Теперь пробуем погреть мотор сразу под нагрузкой, моделируя второй вариант прогрева. Начало — то же, но темпы другие: под конец заезда на выходе фиксировалось где-то 15…20 ppm. Нейтрализатор заработал! Вроде бы ответ есть…

Но не все так просто! Мы смотрели относительные концентрации токсических компонентов, а дышим-то мы их абсолютными значениями, то есть не «пи-пи-эмами», а граммами и килограммами! То есть эти концентрации надо умножить на расход отработавших газов. На холостых при прогреве он составлял около 15 кг/ч, а вот при движении, если брать в среднем, будет около 80! Множим одно на другое и получаем: при прогреве на стоянке, вместе с дальнейшей дорогой, мы наградили природу количеством граммов остаточных углеводородов, большим практически в два раза, чем при движении сразу после пуска (4,5 грамма против 2,8).

111

А вот третий вариант — когда мы немного погрелись, а потом поехали — дал еще большее снижение абсолютного выброса СН: до 2,1 грамма. Кстати, в этом варианте при движении за 5 км пути мы выбросили чуть больше грамма СН, что близко к нормам Евро-4.

Цифры весьма показательны и в целом понятны. При движении на холодном моторе мы достаточно долго работаем на высокой токсичности, при этом расходы отработавших газов большие. Да и обдув нейтрализатора холодным воздухом при движении тоже тормозит его прогрев. При прогреве на стоянке нейтрализатор так и не выходит на штатный режим, но зато при начале движения на больших расходах быстрее начинает эффективно гасить токсичность. А при коротком начальном прогреве мотор и на стоянке не успевает изрядно «навредить», и при прогреве в движении работает значительно лучше: ведь он уже набрал какую-то температуру. Вот и результат.

Но что мы не учли. Смердящий на стоянке автомобиль окутывает облаком дыма пространство вокруг себя, и там жить противно… А движущийся как бы размывает свое «добро» по пространству. Глобально — получается сопоставимо, а в отдельно взятой точке — ущерб от одного движущегося автомобиля в разы меньше. Но ведь на стоянке одновременно пыхтит один-два экипажа, а по дороге их ползет толпы…

Tab2

СМЕРТЬ МОТОРУ…

112

Материалы по теме

Материалы по теме

А что же автопроизводители? Они все знают, но ресурс мотора их, честно говоря, не волнует. Мотор должен отходить гарантийный срок, затем быть продан и отправлен куда-нибудь в третий мир. Иначе рынок затоварится. Оттуда и пляшут рекомендации — экология первична, экономия тоже где-то там, а ресурс — кому он интересен?

ВСЕ-ТАКИ ГРЕТЬ!

И еще… Вдруг придется резко газануть на совсем холодном моторе — мало ли, как сложится обстановка на дороге? И вот тут несложно влететь в совсем плохую ситуацию — клапаны могут зависнуть и встретиться с поршнем, или провернутся вкладыши коленчатого вала. А любая СТО спишет это на неправильную эксплуатацию двигателя. Следовательно — в гарантии отказать! У многих моторов от таких ситуаций спасает соответствующая блокировка в программе управления двигателем, но она есть не у всех. А вот предварительно прогретый мотор и такое издевательство снесет без последствий.

В общем, греем! Только чуть-чуть и по-быстрому…

Неисправности инжекторных двигателей

У всех современных автомобилей на приборной панели присутствует «Check Engine» (лампочка, сигнализирующая о том, электронный блок управления обнаружил проблемы в системе управления двигателем). Когда она загорается на панели приборов, одни ударяются в панику и, боясь необратимых последствий, достают из багажника трос. Другие, напротив, хладнокровны: раз мотор работает, значит, лампа «просто ошиблась» и «сама погаснет» — можно ехать в прежнем темпе.

Умение распознавать симптомы типичных впрысковых недугов, представлять, чем грозит горящая желтая лампа, поможет сохранить нервы, деньги, время и мотор. Если двигатель исправен, сигнал «Check Engine» должен погаснуть через 0,6 секунды после пуска — этого хватает на то, чтобы система самодиагностики убедилась: все в порядке. Если все же лампочка продолжает гореть, то есть место присутствие неисправности, которую возможно выявить с помощью специального мотор-тестера на СТО или своими силами. Что касается «своими силами» — это поверхностная диагностика, которая может дать примерное определение неисправности, причина этому — отсутствие специальных измерительных приборов и параметров компонентов системы впрыска. Но в дороге, в отсутствии СТО, это может помочь Вам и придать уверенность, что машина все-таки доедет до назначенного пункта.

Итак, что может стать причиной неисправности инжекторного двигателя?

Датчик положения коленчатого вала – он почти вне подозрений. Потому что это единственный датчик, неисправность которого не позволит доехать даже до гаража. Отказ его — явление исключительное. Устанавливается на приливе корпуса масляного насоса на расстоянии 1 ± 0,4 мм от вершины зубцов шкива коленчатого вала. По импульсу синхронизации от датчика положения коленчатого вала, контроллер определяет положение и частоту вращения коленчатого вала и рассчитывает момент срабатывания форсунок и модуля зажигания.

Бензонасос – без него тоже далеко не уедешь. Причиной плохой работы бензонасоса чаще всего является грязь и вода в бензине. При проблемах с бензонасосом появляются провалы в работе двигателя, потеря мощности, хлопки во впускную систему. Если же бензонасос совсем выйдет из строя – машина просто встанет.

Выход из строя других датчиков и механизмов все-таки оставляет шанс, что двигатель будет работать: компьютер просто перестроится на аварийную программу.

Выход из строя датчика положения распредвала (фазы) неискушенному ремонтнику без диагностического оборудования обнаружить весьма сложно. Хотя двигатель и работает в нештатном режиме попарно-параллельной подачи топлива, когда каждая форсунка срабатывает в два раза чаще (один раз за каждый оборот коленвала) — определить это «на слух» может далеко не каждый. Выхлоп теряет былую чистоту, но поймать увеличение токсичности удается только замерами по ездовому циклу. Понять, что мотор нездоров, можно по возросшему расходу топлива. Еще один признак неисправности — сбои в работе системы самодиагностики. К другим неприятным для двигателя последствиям отказ датчика фазы не приведет.

Если при пуске движка вы вынуждены «играть» педалью газа, машина потеряла былую резвость на режимах максимальной мощности и крутящего момента — скорее всего, виноват датчик массового расхода воздуха. Система управления, реагируя на его отказ, позднит зажигание на 10-12 гр. При этом отклик на педаль газа в начале разгона может даже улучшиться. Выхлоп станет грязнее, а мотор заметно прожорливей. Не требуя от автомобиля былой прыти, вполне можно добраться до дома, даже если впереди несколько сотен километров.

Гораздо трудней будет ехать с неисправным датчиком положения дроссельной заслонки. Симптомы хорошо заметны — потеря мощности, неприятные рывки и провалы на разгоне, неустойчивые холостые обороты, нет торможения двигателем. Двигатель словно подменили, а сигнальная лампа может и не загореться. Блок управления способен определить обрыв или короткое замыкание датчика и его цепи, но пасует перед плавающим сигналом.

Долгая езда с этой неисправностью не просто неприятна, а опасна. При больших нагрузках компьютер, не получая должной информации, будет исходить из того, что автомобиль движется в умеренном режиме, на экономичной смеси. Поэтому езда с педалью в полу приведёт к перегреву и детонации со всеми вытекающими последствиями. Двигаться до гаража или станции сервиса следует в этом случае не торопясь, в щадящем темпе.

Неисправный регулятор добавочного воздуха дает о себе знать затрудненным пуском с отпущенной педалью газа и неустойчивыми холостыми оборотами. Узел неразборный, если не помогла промывка каналов холостого хода и дроссельной заслонки, придется менять его целиком.

Если вышел из строя датчик температуры охлаждающей жидкости — компьютер принимает пусковую температуру двигателя равной 0С и дает соответствующую команду регулятору добавочного воздуха. Неоптимальное соотношение количества бензина и воздуха затруднит пуск в мороз. Уже через две минуты после того, как мотор все-таки пустили, компьютер решит, что температура охлаждающей жидкости достигла 80С. Так что не только пускать, но и прогревать двигатель придется, работая педалью газа.

Другая неприятность ждет водителя, когда мотор нагреется до температуры, близкой к критической, например, в жару, в пробке. Компьютер, получая неверный сигнал и считая, что температура Тосола в норме, не откорректирует угол опережения зажигания. Двигатель потеряет мощность и будет детонировать.

Крайне редко выходит из строя датчик детонации. Чаще поврежденными оказываются подходящие к нему провода. Их нужно проверить, если лампа самодиагностики загорается при 3000 об/мин и выше. Мотор станет более чувствителен к качеству бензина — заправка непроверенным топливом приведет к стуку пальцев.

Выход из строя катушки зажигания, к сожалению, не редкость. Признаки — провалы при разгоне, потеря мощности, неустойчивые холостые и, наконец, полное отключение двух цилиндров. Если вам необходимо проехать несколько километров с двоящим мотором, отключите разъёмы соответствующей пары форсунок, чтобы бензин не смывал масло со стенок нерабочих цилиндров и не попадал в картер.

Датчик кислорода (L-зонд) — вроде ничего серьёзного, только люди начинают со временем понимать, что такое парниковый эффект, топливо расходуется зря и нейтрализатор умирает, а за ним резко падает мощность.
Необходимо отметить, что более точная диагностика неисправностей инжекторного двигателя возможна только с применением специального оборудования. Часто визит на СТО позволит сэкономить деньги при покупке датчиков, которые, как Вам показалось, вышли из строя. Так как нерабочий датчик – это не всегда поломка самого датчика, но и электропроводки и ЭБУ.

Согласитесь, неисправности датчиков системы управления и устройств топливоподачи не так страшны, как может показаться. Запаситесь перед дальней дорогой датчиком коленвала, катушкой зажигания, а для подстраховки — бензонасосом, и стартуйте.

По материалам сайта avto74.com

Вернуться к списку статей в разделе: Двигатель

Оставьте свой отзыв!

Как работает система впрыска топлива

Для двигатель для бесперебойной и эффективной работы он должен быть обеспечен нужным количеством топливо / воздушная смесь в соответствии с ее широким спектром требований.

Система впрыска топлива

Традиционно топливно-воздушная смесь регулируется карбюратор , инструмент, который отнюдь не идеален.

Его основным недостатком является то, что один карбюратор питает четыре цилиндр двигатель не может подавать в каждый цилиндр точно такую ​​же топливно-воздушную смесь, потому что некоторые цилиндры находятся дальше от карбюратора, чем другие.

Одно из решений — соответствовать сдвоенные карбюраторы, но их трудно правильно настроить. Вместо этого многие автомобили теперь оснащаются двигателями с впрыском топлива, в которых топливо подается точными порциями.Двигатели, оборудованные таким образом, обычно более эффективны и мощнее карбюраторных, а также могут быть более экономичными и менее опасными. выбросы .

Впрыск дизельного топлива

В впрыск топлива система в автомобилях с бензиновым двигателем всегда косвенная, бензин впрыскивается во впускной многообразие или впускной порт, а не непосредственно в камеры сгорания . Это обеспечивает хорошее смешивание топлива с воздухом перед тем, как попасть в камеру.

Многие дизельные двигатели Однако используется прямой впрыск, при котором дизельное топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, заполненный сжатым воздухом. В других используется непрямой впрыск, при котором дизельное топливо впрыскивается в камеру предварительного сгорания специальной формы, которая имеет узкий канал, соединяющий ее с камерой сгорания. крышка цилиндра .

В цилиндр втягивается только воздух. Он так сильно нагревается сжатие распыленное топливо, впрыскиваемое в конце ход сжатия самовоспламеняется.

Базовая инъекция

Во всех современных системах впрыска бензина используется непрямой впрыск. Специальный насос отправляет топливо под давление от топливный бак в моторный отсек, где, все еще находясь под давлением, он распределяется индивидуально по каждому цилиндру.

В зависимости от конкретной системы топливо подается во впускной коллектор или впускной канал через инжектор . Это работает так же, как спрей сопло из шланг , убедившись, что топливо выходит в виде мелкого тумана.Топливо смешивается с воздухом, проходящим через впускной коллектор или канал, и топливно-воздушная смесь поступает в горение камера.

Некоторые автомобили имеют многоточечный впрыск топлива, при котором каждый цилиндр получает питание от собственной форсунки. Это сложно и может быть дорого. Чаще используется одноточечный впрыск, когда один инжектор питает все цилиндры, или один инжектор на каждые два цилиндра.

Форсунки

Форсунки, через которые распыляется топливо, ввинчиваются форсункой вперед либо во впускной коллектор, либо в головку блока цилиндров и расположены под углом, так что струя топлива направляется к впускному отверстию. клапан .

Форсунки бывают двух типов, в зависимости от системы впрыска. Первая система использует непрерывный впрыск где топливо впрыскивается во впускное отверстие все время работы двигателя. Форсунка просто действует как распылительная форсунка, разбивая топливо на мелкие брызги — на самом деле он не контролирует поток топлива. Количество распыляемого топлива увеличивается или уменьшается механическим или электрическим блоком управления — другими словами, это похоже на включение и выключение крана.

Другая популярная система — впрыск по времени (импульсный впрыск) где топливо доставляется партиями, чтобы совпасть с индукция Инсульт цилиндра. Как и в случае непрерывного впрыска, впрыском по времени также можно управлять механически или электронно.

Самые ранние системы управлялись механически. Их часто называют впрыском бензина (сокращенно PI), и поток топлива регулируется механическим регулятором. Эти системы страдают от недостатков, заключающихся в том, что они сложны с механической точки зрения и плохо реагируют на нажатие педали газа.

Механические системы в настоящее время в значительной степени вытеснены электронный впрыск топлива (сокращенно EFi). Это происходит благодаря повышению надежности и снижению затрат на электронные системы управления.

Типы топливных форсунок

Форсунка механическая

Электронный инжектор

Механический впрыск топлива

Lucas система механического впрыска топлива

Механический впрыск топлива использовался в 1960-х и 1970-х годах многими производителями на своих высокопроизводительных спортивных автомобилях и спортивных седанах. Одним типом, установленным на многих британских автомобилях, включая Triumph TR6 PI и 2500 PI, была система Lucas PI, которая представляет собой систему с таймером.

А высокого давления электрический топливный насос установлен рядом с топливным баком, нагнетает топливо под давлением 100 фунтов на квадратный дюйм до уровня топлива аккумулятор .Это в основном краткосрочный резервуар который поддерживает постоянное давление подачи топлива, а также сглаживает импульсы топлива, поступающего из насоса.

От аккумулятор , топливо проходит через бумагу элемент фильтр а затем подается в блок управления дозатором топлива, также известный как распределитель топлива . Этот агрегат приводится в движение распредвал и его задача, как следует из названия, состоит в том, чтобы распределять топливо по каждому цилиндру в нужное время и в нужных количествах.

Количество впрыскиваемого топлива регулируется заслонкой, расположенной в воздухозаборнике двигателя.Заслонка находится под блоком управления и поднимается и опускается в ответ на воздушный поток — когда вы открываете дроссельную заслонку, «всасывание» из цилиндров увеличивает воздушный поток, и заслонка поднимается. Это изменяет положение челночного клапана в блоке управления дозированием, чтобы позволить большему количеству топлива впрыскиваться в цилиндры.

От дозатора топливо по очереди подается к каждой из форсунок. Затем топливо впрыскивается во впускное отверстие в головке блока цилиндров. Каждый инжектор содержит подпружиненный клапан, который удерживается закрытым за счет давления пружины.Клапан открывается только при впрыскивании топлива.

При холодном запуске вы не можете просто перекрыть часть воздушного потока для обогащения топливно-воздушной смеси, как это можно сделать с карбюратором. Вместо этого ручное управление на приборной панели (напоминающее ручку воздушной заслонки) или, на более поздних моделях, data-term-id = «1915»> микропроцессор

Как работают системы впрыска топлива

Алгоритмы управления двигателем довольно сложны. Программное обеспечение должно позволять автомобилю соответствовать требованиям по выбросам на 100 000 миль, соответствовать требованиям EPA по экономии топлива и защищать двигатели от неправильного использования.И есть еще десятки других требований.

Блок управления двигателем использует формулу и большое количество справочных таблиц для определения ширины импульса для заданных условий эксплуатации. Уравнение будет представлять собой серию множества множителей, умноженных друг на друга. Многие из этих факторов будут взяты из справочных таблиц. Мы рассмотрим упрощенный расчет длительности импульса топливной форсунки . В этом примере в нашем уравнении будет только три фактора, тогда как в реальной системе управления их может быть сто или больше.

Блок управления двигателем использует формулу и большое количество справочных таблиц для определения ширины импульса для заданных условий эксплуатации.Уравнение будет представлять собой серию множества множителей, умноженных друг на друга. Многие из этих факторов будут взяты из справочных таблиц. Мы рассмотрим упрощенный расчет длительности импульса топливной форсунки . В этом примере в нашем уравнении будет только три фактора, тогда как в реальной системе управления их может быть сто или больше.

Блок управления двигателем использует формулу и большое количество справочных таблиц для определения ширины импульса для заданных условий эксплуатации.Уравнение будет представлять собой серию множества множителей, умноженных друг на друга. Многие из этих факторов будут взяты из справочных таблиц. Мы рассмотрим упрощенный расчет длительности импульса топливной форсунки . В этом примере в нашем уравнении будет только три фактора, тогда как в реальной системе управления их может быть сто или больше.