О чем речь? Питание инжекторных двигателей представляет собой сложную систему, состоящую из бака, бензонасоса, фильтров, трубок, контролирующих датчиков и других не менее важных компонентов.
Как работает? Инжектор обеспечивает впрыск топлива в цилиндры. Современные системы управляются ЭБУ и создают идеальные условия для комфортной, экстремальной или экономичной езды.
В этой статье:
Общее устройство системы питания инжекторного двигателя
Устройство системы питания инжекторного двигателя обеспечивает поступление в камеру сгорания достаточного количества бензина на любом режиме работы силовой установки. Регулирование подачи выполнятся при помощи топливных форсунок, которые расположены во впускной трубе. В целом инжекторная система подачи горючего имеет сложную конструкцию, и от исправности всех ее частей зависит нормальная работа двигателя.
Общее устройство системы питания инжекторного двигателя
Рассмотрим, из чего состоит система питания инжекторного двигателя.
Электрический бензонасос
Является элементом специального модуля, который часто устанавливается внутри топливного бака на ТС с инжекторным типом мотора. Конструкция модуля включает в себя не только насос, но и датчик уровня топлива, завихритель, который предназначен для удаления из бензина пузырьков воздуха.
Основная функция бензонасоса – забор горючего из топливного бака и его передача в топливопровод. В моторах инжекторной конструкции для этого используется погружной модуль, который находится прямо внутри бензобака. Давление, обеспечиваемое насосом, оказывается заметно выше, чем необходимое для нормальной работы двигателя, независимо от режима.
В тех бензиновых насосах, которые применяются в инжекторных моторах, используется контроллер, включающий в себя специальное реле. Это устройство отвечает за своевременную остановку подачи топлива как при заглушенном, так и заведенном моторе.
Топливный фильтр
На работу системы питания инжекторного двигателя немалое влияние оказывает качество очистки используемого горючего. Так, на заправке, в самом топливном баке в него могут попадать различные мелкодисперсные частицы, примеси, которые со временем засоряют форсунки и датчик давления, препятствуя их нормальной работе, в результате требуется преждевременная замена этих устройств.
Справиться с данной проблемой позволяет фильтр, который представляет собой металлический или пластиковый корпус, внутри которого находится фильтрующий элемент – бумажный вкладыш с пористостью примерно 10 миллимикрон. Этот вкладыш задерживает мелкие примеси, повышая качество очистки топлива и продлевая время эксплуатации всей системы подачи горючего. Фильтр со временем также необходимо менять.
Общее устройство системы питания инжекторного двигателя
Подающий и сливной трубопроводы
В ходе работы системы питания инжекторного двигателя необходима как прямая подача горючего, то есть из бензобака в топливную рампу посредством электронасоса, так и удаление из системы излишков топлива. Для этого применяются соответственно прямой и обратный трубопровод.
Топливная рампа с форсунками
Включает в себя металлическую трубку, которая имеет отверстия. Через них горючее распределяется ко всем форсункам. Также в рампе имеется штуцер датчика давления и регулятор давления топлива. Устройство этого узла обеспечивает выравнивание давления горючего на разных участках системы, которые могут появляться из-за перепадов при работе форсунок.
Регулятор давления топлива
Объем горючего, попадающего в камеру сгорания, зависит от времени, в течение которого остается открытой инжекторная форсунка. Для точной регулировки подачи необходимо поддержание неизменного перепада давлений в топливной рампе и во впускном коллекторе. Такое постоянство обеспечивается регулятором давления, который также отвечает за передачу излишков горючего обратно в бак.
Штуцер для контроля давления горючего
Один из важнейших узлов инжекторной системы питания бензинового двигателя. Он обеспечивает необходимое количество топлива, подаваемого в цилиндры. Электромагнитная форсунка имеет клапанную иглу, оснащенную магнитным сердечником. В состоянии покоя пружина форсунки прижимает иглу к уплотнительному седлу распылителя и не позволяет топливу поступать в камеру сгорания. При подаче электрического напряжения на сердечник с иглой он приподнимается всего на 50-100 миллимикрон, и в этом момент топливо впрыскивается в цилиндр.
Время включения подачи горючего определяется методом впрыска и частотой вращения, нагрузкой на двигатель. В среднем оно составляет 10 миллисекунд. Работа форсунок характеризуется, прежде всего, объемом проходящего через них топлива и временем открытия заслонки при неизменной разнице давлений.
Принцип работы системы питания инжекторного двигателя
Для нормальной работы инжекторного двигателя крайне важно не только количество топливно-воздушной смеси, попадающей в камеру сгорания, но и ее состав. Во впускной трубе горючее смешивается с воздухом, а затем поступает в цилиндр.
Принцип работы системы питания инжекторного двигателя
Далее контроллер посылает электрический импульс на форсунку, в результате ее клапан открывается, и топливная смесь попадает во впускную трубу.
Регулятор давления обеспечивает постоянство разности давлений, поэтому при неизменном времени открытия заслонки через нее всегда проходит один и тот же объем топлива. Оптимальное соотношение горючего и воздуха в смеси обеспечивается за счет работы контроллера, который управляет продолжительностью впрыска.
Если требуется повысить концентрацию воздуха в смеси, то продолжительность импульса на форсунке увеличивается. Если нужно снизить содержание горючего, то есть получить обедненную смесь, подается кратковременный импульс, за счет чего бензин впрыскивается в камеру сгорания менее интенсивно.
Типы впрысков в системах питания инжекторных двигателей
В ходе развития карбюраторных моторов и постепенного распространения двигателей с инжекторным питанием можно отметить промежуточные этапы.
Моновпрыск
Типы впрысков в системах питания инжекторных двигателей
В моторах с моновпрыском устанавливался только один инжектор, функции которого мало отличались от традиционного карбюратора. Горючее впрыскивалось в цилиндры без точного направления, распыляясь по всей камере сгорания. Таким образом, и значительных преимуществ подобные моторы не имели.
Механический впрыск
В отличие от современных моторов, в которых впрыск топлива происходит при подаче электрического импульса на форсунку, в системах с механическим впрыском открытие заслонки производилось механически за счет разности давления горючего. Такой метод характерен для дизельных силовых установок, однако на бензиновых моторах от него отказались очень быстро. В связи со склонностью механических элементов к износу такие двигатели довольно часто выходят из строя и работают нестабильно.
В современных системах питания инжекторного двигателя используются электронные датчики, которые позволяют точно дозировать количество подаваемого в камеру сгорания горючего. Также бензин может поступать в двух режимах – непосредственный впрыск и распределенный впрыск.
Распределенный впрыск
Если в системах с моновпрыском устанавливалась только одна форсунка для всех цилиндров, то в современных моторах отдельной форсункой оснащается каждый цилиндр. Они совмещены при помощи топливной рампы, в которых при помощи насоса обеспечивается постоянное давление в системе питания инжекторного двигателя. Впрыск топлива выполняется в определенный момент на такте впуска.
Отработанные газы выводятся из камеры сгорания при помощи выпускного клапана. Перед выходом из глушителя смесь проверяется кислородными датчиками, который передает собранные данные на электронный блок управления, а тот, в свою очередь, отправляет команду на изменение режима работы форсунок и объем поступающего бензина.
Непосредственный впрыск
Механизм похож на распределенный впрыск, однако отличие заключается в следующем.
Форсунки выводятся не в коллектор, а в сам цилиндр. В результате смесь горючего с воздухом формируется непосредственно перед ее сгоранием. Создание давления, достаточного для работы форсунок, обеспечивается специальным устройством – топливным насосом высокого давления.
К преимуществам непосредственного впрыска относят более высокую стабильность функционирования силовой установки, возможность ее точной регулировки, меньший расход горючего. Также непосредственный впрыск дает возможность снизить температуру в камере сгорания, что положительно сказывается на степени сжатии топливно-воздушной смеси. Вместе с тем, при такой системе снабжения топливом повышаются требования к качеству бензина, необходимо проводить своевременную диагностику и обслуживание системы питания инжекторных двигателей.
Комбинированный впрыск
Комбинированный впрыск
В такой конструкции совмещены непосредственный и распределенный впрыск. Все цилиндры имеют по две форсунки, из которых одна используется для подачи топлива в коллектор, а вторая – для поступления горючего в камеру сгорания. В каждом режиме функционирования мотора они работают либо совместно, либо по отдельности в зависимости от нагрузки.
У дизельных инжекторных двигателей конструкция очень близка к моторам с непосредственным впрыском. В таких моторах тоже установлен топливный насос высокого давления, но сжатие в нем может достигать значительно больших величин – до 1000 атмосфер. Сами форсунки размещены в цилиндрах. Среди различий следует отметить и конструкцию инжекторов и системы питания, метод воспламенения топливной смеси.
Диагностика системы питания инжекторного двигателя
Распределенная система впрыска и использование электроники позволили избавиться от большинства проблем, которые характерны для инжекторных систем питания двигателя. Тем не менее по-прежнему актуален вопрос о достаточном снабжении двигателя топливом. В противном случае не будет обеспечена расчетная мощность.
Отметим, что неисправности системы питания инжекторного двигателя во многих случаях обусловлены невысоким качеством материалов, к чему подобные системы очень требовательны. Также важнейшее значение приобретает качество бензина, и здесь нельзя не вспомнить о проблемах с топливом от российских производителей, в котором превышены все допустимые нормативы по содержанию серы.
Неполадки в системе впрыска мотора могут быть разными, однако современное оборудование, которым оснащаются автосервисы, позволяет быстро и точно диагностировать причину проблем и определить необходимый ремонт системы питания инжекторного двигателя. Наиболее часто встречаются поломки форсунок и насоса.
На наличие проблем в работе системы впрыска могут указывать следующие проявления:
- затрудненный запуск двигателя;
- повышение потребления горючего;
- провалы на средних оборотах и отсутствие холостых;
- нестабильные переходы с одного режима на другой.
Такие симптомы могут говорить о том, что в камеру сгорания не поступает необходимого количества горючего. При проблемах в работе насоса его обычно меняют, а форсунки демонтируют и прочищают.
Часто задаваемые вопросы о питании инжекторных двигателей
В чем преимущества инжекторного двигателя перед карбюраторным?
Первые годы после появления на рынке автомобили с впрыском топлива вызывали недоверие. Единственное логическое объяснение этому – сложность конструкции, которая требовала периодического диагностирования системы питания инжекторного двигателя. Однако при этом они не требуют регулировки подачи бензина – соответствующая операция возложена на электронику.
Содержание вредных примесей в выхлопном газе оказывается ниже, поскольку дозирование подачи горючего в цилиндры происходит более точно. Мощность силовой установки также существенно увеличивается при одновременном сокращении расхода горючего.
Какие датчики применяются в инжекторном двигателе для контроля подачи топлива?
Поскольку управление схемой питания инжекторного двигателя выполняет электронный блок управления, для нормальной работы ему требуется информация о состоянии критически важных параметров в топливной системе. Эти сведения поступают от датчиков, без которых нормальное функционирование системы впрыска оказывается невозможным. Более того, большинство неисправностей в такой системе также обусловлено неполадками в работе датчиков.
В инжекторных моторах применяются следующие сенсоры:
- Потребления воздуха.
- Абсолютного давления.
- Датчик фаз (распределительного вала).
- Сенсор детонации.
- Сенсор дроссельной заслонки.
- Сенсор температуры ОЖ.
- Датчик расположения коленчатого вала.
- Лямбда-зонд.
Как можно прочистить систему впрыска топлива?
На практике применяются два основных способа очистки инжекторной системы – промывка специальными жидкостями с присадками и ультразвуковая ванна. В первом случае можно прочистить форсунки, насос, топливную магистраль, однако возникает риск повреждения деталей химически агрессивными составами. Второй способ более технологичен, операция протекает без механического воздействия и позволяет избавиться от большинства примесей, отложений, шлаков.
Основное назначение системы питания инжекторного двигателя – это равномерная подача топлива, снижение расхода горючего, максимальное сгорание топливно-воздушной смеси, повышение мощности двигателя. Несмотря на сложность конструкции по сравнению с карбюраторными моторами, системы впрыска все чаще используются на современных моделях авто. При этом для корректной работы системы необходимо использовать качественное топливо и своевременно проводить диагностику оборудования.
