Принцип работы инжектора

Виды инжекторных систем

Первые разработки инжекторов лишь частично имели электрические элементы. В большинстве своем конструкция состояла из механических узлов. Последнее поколение систем уже оснащены множеством электронных элементов, которые обеспечивают стабильную работу мотора и максимально качественную дозировку подачи топлива.

На сегодняшний день разработано всего три системы впрыска топлива:

• Моновпрыск;
• Мультивпрыск;
• Непосредственный впрыск.

Центральная (моновпрыск) инжекторная система

В современных автомобилях такая система практически не встречается. Она имеет одну топливную форсунку, которая устанавливается во впускном коллекторе, также как карбюратор. В коллекторе бензин перемешивается с воздухом и при помощи тяги поступает в соответствующий цилиндр.

Отличается карбюраторный мотор от инжекторного с моновпрыском только тем, что во втором случае осуществляется принудительное распыление. Это делит порцию на большее количество мелких частиц. Это обеспечивает улучшенное сгорание ВТС.

Однако данная система имеет существенный недостаток, из-за чего быстро устарела. Так как распылитель устанавливается слишком далеко от впускных клапанов, цилиндры наполнялись неравномерно. Этот фактор значительно влиял на стабильность двс.

Распределенная (мультивпрыск) инжекторная система

Система мультивпрыска быстро пришла на смену упомянутого выше аналога. До сих пор она считается самой оптимальной для бензиновых моторов. В ней впрыск осуществляется также во впускной коллектор, только здесь количество форсунок соответствует числу цилиндров. Они устанавливаются максимально близко к впускным клапанам, благодаря этому камера каждого цилиндра получает воздушно-топливную смесь с нужным составом.

Система распределенного впрыска позволила снизить «прожорливость» моторов без потери мощности. Помимо этого такие машины больше соответствуют экологическим стандартам, чем карбюраторные аналоги (и те, которые оснащены моновпрыском).

Единственный недостаток таких систем – из-за наличия большего числа исполнительных устройств настройка и обслуживание топливной системы достаточно сложное, чтобы выполнять его в собственном гараже.

Система непосредственного впрыска

Это самая последняя разработка, которая применяется на бензиновых и газовых моторах. Что же касается дизелей, то это единственный тип впрыска, который возможно использовать в них.

В системе непосредственной подачи топлива каждый цилиндр имеет индивидуальную форсунку, как и в распределенной системе. Единственное отличие – распылители установлены непосредственно над камерой сгорания цилиндра. Распыление осуществляется сразу в рабочую полость, минуя клапан.

Такая модификация позволяет повысить КПД мотора, еще снизить его расход и сделать ДВС более экологичным за счет качественного сгорания воздушно-топливной смеси. Как и в случае с предыдущей модификацией, данная система имеет сложное устройство и требует качественное топливо.

Форсунки

Через них производится выплеск порций топливной массы в коллекторное и цилиндровое отделения, причем открытие/закрытие клапана в течение секунды повторяется многократно.

По способу аппаратного управления и используемого количества деталей подразделяют на категории:

1. Дроссельный моновпрыск (TBI)— подача сырья для детонации осуществляется одной деталью. Подаваемая струя не синхронизируется со срабатыванием клапана впуска. Управляющие сигналы на форсуночное сообщение производятся из внутриколлекторного чипа. Принцип распространен на старых моторах 90-х годов выпуска.
2. Впрыск с распределением (MFI) — используется во всех современных автомобилях с бортовым компьютером. Передача горючего происходит комплектно: одна форсунка — один цилиндр. Форсунковый блок крепится поверх коллектора, а весь процесс синхронизируется с ЦБУ, согласно с тем, как работает система зажигания инжекторного двигателя. При сравнении сводных характеристик предшественников — КПД увеличен до 10%.

MFI-элементы по подаче струи бывают: электрогидравлические, электромагнитные, пьезоэлектрические. Они применяются при распределении впрыска:

• Одновременном (синхронное наполнение всех цилиндров);
• Попарно-параллельном — одна пара поршней принимает нижнее положение, другая — верхнее. Залив топлива и вывод продуктов сгорания производятся так же;
• Двухстадийном (фазовом)— передача горючего в камеры сгорания производится в две операции.
• Непосредственном — применяется в конструкциях моторов, подразумевающих сжигание сверхобедненного кислородом состава.

ВАЗ 2110 инжектор двигатель, схема и принципы работы инжекторного двигателя “десятки”

ВАЗ 2110 инжектор двигатель который отличается экономичностью, повышенной мощностью и стабильностью работы, если сравнивать его с карбюраторными двигателями ВАЗ 2110. Широкое применение инжекторных моторов на “Автовазе началось в 2000-ых годах. Сегодня мы подробно расскажем как работает инжекторный двигатель “десятки”.Стоит напомнить, что инжекторные моторы на “десятку” устанавливали разные по объему и количеству клапанов. Сегодня на вторичном рынке можно встретить инжекторные ВАЗ 2110 с 8-ми и 16-клапанными силовыми агрегатами рабочим объемом, как 1.5, так и 1.6 литра.

ВАЗ 2110 инжектор двигатель, схема работы

Силовые агрегаты с инжектором отличаются от карбюраторных версий принципом подачи топлива в камеру сгорания бензинового двигателя. Если карбюраторному двигателю необходимо “всасывать” топливо из камер карбюратора, то в инжекторном варианте топливо впрыскивается под давлением посредством форсунок. Это на много экономичнее, поскольку электромагнитные клапана форсунок пропускают только необходимое количество топлива и не каплей больше. За этим чутко следит электроника, которая дает команды пользуясь информацией от различных датчиков, после анализа всех данных подается необходимый импульс в форсунку и она снабжает топливом двигатель. При этом весь процесс происходит практически мгновенно. Далее подробная схема работы ВАЗ 2110 инжектор двигатель.

• 1 – реле зажигания
• 2 – аккумуляторная батарея
• 3 – выключатель зажигания
• 4 – нейтрализатор
• 5 – датчик концентрации кислорода
• 6 – форсунка
• 7 – топливная рампа
• 8 – регулятор давления топлива
• 9 – регулятор холостого хода
• 10 – воздушный фильтр
• 11 – колодка диагностики
• 12 – датчик массового расхода воздуха
• 13 – тахометр
• 14 – датчик положения дроссельной заслонки
• 15 – контрольная лампа «CHECK ENGINE»
• 16 – дроссельный узел
• 17 – блок управления иммобилайзером
• 18 – модуль зажигания
• 19 – датчик температуры охлаждающей жидкости
• 20 – контроллер
• 21 – свеча зажигания
• 22 – датчик детонации
• 23 – топливный фильтр
• 24 – реле включения вентилятора
• 25 – электровентилятор системы охлаждения
• 26 – реле включения электробензонасоса
• 27 – топливный бак
• 28 – электробензонасос с датчиком указателя уровня топлива
• 29 – сепаратор паров бензина
• 30 – гравитационный клапан
• 31 – предохранительный клапан
• 32 – датчик скорости
• 33 – датчик положения коленчатого вала
• 34 – двухходовой клапан

Важнейшим элементом системы питания инжекторного мотора “десятки” является электрический бензонасос, который расположен в баке, именно он постоянно обеспечивает необходимое давление в рампе с форсунками, через которые топлива подается во впускные коллекторы. Работает бензонасос в ВАЗ 2110 инжектор довольно шумно. Достаточно вставить ключ зажигания и повернуть его, как в салоне автомобиля послышится характерное “жужжание” электро бензонаноса. Если вы не слышите жужжания, перед пуском двигателя, а мотор при этом еще не заводится, значит бензонанос неисправен. А следовательно завести инжекторный двигатель с “толкача” не получится, ведь давления в рампе и форсунках все равно нет, значит и топливо не будет подаваться.

Ремонт и обслуживание инжекторных моторов требует специального диагностического оборудования. На ВАЗ 2110 устанавливались в основном инжекторные двигатели рабочим объемом 1.5 и 1.6 литра, как 8-ми, так и 16 клапанные версии. Далее приведем краткие характеристики этих моторов в таблице ниже.

	Рабочий объем	Количество клапанов	Мощность л.с.(кВт)	Крутящий момент Нм
ВАЗ 2111	1499 см3	8	76 (56)	115.7
ВАЗ 2112	1499 см3	16	93.5 (69)	128
ВАЗ 21114	1596 см3	8	82 (60)	125
ВАЗ 21124	1596 см3	16	89 (65.5)	131

Самый мощный мотор из всех, что устанавливались на “десятку”, это инжекторный 16-клапанник ВАЗ-2112 объемом 1.5 литра. Однако данный силовой агрегат имеет один недостаток, если рвется ремень ГРМ, то поршня встречаются с клапанами, что приводит к серьезному и дорогостоящему ремонту силового агрегата. А качественный ремонт и обслуживание инжекторных моторов ВАЗ-2110 требует специального диагностического оборудования. Часто неисправность одного лишь датчика приводит к нестабильной работе всего двигателя.

Устройство и принцип работы инжекторной системы впрыска

Второе название систем впрыска бензиновых моторов – инжекторная. Основная ее особенность заключается в точной дозировке топлива. Достигается это путем использования в конструкции форсунок. Устройство инжекторного впрыска двигателя включает в себя две составляющие – исполнительную и управляющую.

В задачу исполнительной части входит подача бензина и его распыление. Она включает в себя не так уж и много составных элементов:

1. Бак.
2. Насос (электрический).
3. Фильтрующий элемент (тонкой очистки).
4. Топливопроводы.
5. Рампа.
6. Форсунки.

Но это только основные компоненты. Исполнительная составляющая может в себя включать еще ряд дополнительных узлов и деталей – регулятор давления, систему слива излишков бензина, адсорбер.

В задачу указанных элементов входит подготовка топлива и обеспечение его поступления к форсункам, которыми и осуществляется их впрыскивание.

Принцип работы исполнительной составляющей прост. При повороте ключа зажигания (на некоторых моделях – при открытии водительской двери) включается электрический насос, который качает бензин и заполняет им остальные элементы. Топливо проходит очистку и по топливопроводам поступает в рампу, которая соединяет собой форсунки. За счет насоса топливо во всей системе находится под давлением. Но его значение ниже, чем на дизелях.

Открытие форсунок осуществляется за счет электрических импульсов, подаваемых с управляющей части. Эта составляющая системы впрыска топлива состоит из блока управления и целого комплекта следящих устройств – датчиков.

Эти датчики отслеживают показатели и параметры работы – скорость вращения коленчатого вала, количества подаваемого воздуха, температуры ОЖ, положения дросселя. Показания поступают на блок управления (ЭБУ). Он эту информацию сравнивает с данными, занесенными в память, на основе чего определяется длина электрических импульсов, подаваемых на форсунки.

Электроника, используемая в управляющей части системы впрыска топлива, нужна, чтобы высчитать время, на которое должна открыться форсунка при том или ином режиме работы силового агрегата.

Виды инжекторов

Но отметим, что это общая конструкция системы подачи бензинового мотора. Но инжекторов разработано несколько, и каждая из них обладает своими конструктивными и рабочими особенностями.

На автомобилях применяются системы впрыска двигателя:

• центрального;
• распределенного;
• непосредственного.

Центральный впрыск считается первым инжектором. Его особенность заключается в использовании только одной форсунки, которая впрыскивала бензин во впускной коллектор одновременно для всех цилиндров. Изначально он был механическим и никакой электроники в конструкции не использовалось. Если рассмотреть устройство механического инжектора, то она схожа с карбюраторной системой, с единственной разницей, что вместо карбюратора использовалась форсунка с механическим приводом. Со временем центральную подачу сделали электронной.

Сейчас этот тип не используется из-за ряда недостатков, основной из которых — неравномерность распределения топлива по цилиндрам.

Распределенный впрыск на данный момент является самой распространенной системой. Конструкция этого типа инжектора расписана выше. Ее особенность заключается в том, что топливо для каждого цилиндра подает своя форсунка.

В конструкции этого вида форсунки устанавливаются во впускном коллекторе и располагаются рядом с ГБЦ. Распределение топлива по цилиндрам дает возможность обеспечить точную дозировку бензина.

Непосредственный впрыск сейчас является самым совершенным типом подачи бензина. В предыдущих двух типах бензин подавался в проходящий поток воздуха, и смесеобразование начинало осуществляться еще во впускном коллекторе. Этот же инжектора по конструкции копирует дизельную систему впрыска.

В инжекторе с непосредственной подачей распылители форсунок располагаются в камере сгорания. В результате компоненты топливовоздушной смеси здесь запускаются в цилиндры по отдельности, и уже в самой камере они смешиваются.

Особенность работы этого инжектора заключается в том, что для впрыскивания бензина требуется высокие показатели давления топлива. И его создание обеспечивает еще один узел, добавленный в устройство исполнительной части – насос высокого давления.

Устройство и принцип работы карбюратора

Схема работы карбюратора

На рисунке представлена максимально упрощенная схема карбюратора. Тем не менее, с её помощью вполне можно понять, как осуществляется подача топливовоздушной смеси в цилиндры. Кратко опишем, как работает такое устройство. Карбюратор крепится на впускном коллекторе (нижняя плоскость), сверху устанавливается воздушный фильтр (верхняя плоскость). Подача бензина топливным насосом осуществляется через входное отверстие 1. Для поддержания необходимого уровня топлива в поплавковой камере карбюратора 11 входное отверстие оборудовано игольчатым клапаном 2. По достижении определённого уровня поплавок поднимается и через небольшой рычажок надавливает на клапан, перекрывая его. Топливо и воздух под действием разрежения, создаваемого поршнем при его движении вниз (при открытом впускном клапане цилиндра) устремляются через впускной коллектор в цилиндр двигателя. Для улучшения смешивания топлива с воздухом и для придания большей плотности смеси сечение камеры в нижней части карбюратора имеет вид конуса – это простейший диффузор. Подача топливной смеси регулируется дроссельной заслонкой 7, ось которой связана (при помощи тяг или тросика) с педалью «газа», а количество воздуха в горючей смеси регулируется датчиком дроссельной заслонки. Количество бензина, поступающего из поплавковой камеры, определяется диаметром топливного жиклёра 9. Для запуска холодного мотора требуется более богатая смесь, то есть соотношение смеси воздух/бензин должно иметь меньшее значение. Для этого в верхней части карбюратора установлена воздушная заслонка 5. При её закрытии (с небольшим зазором) количество воздуха, участвующего в образовании горючей смеси, значительно ограничивается, и она становится обогащённой, что облегчает пуск двигателя. После того, как двигатель прогреется, воздушная заслонка открывается. Манипулирование производится вручную – специальным тросиком, рукоятка которого установлена в салоне авто.

Рекомендуем: Замена ролика натяжителя ремня генератора — это надо знать

Карбюраторы «Солекс»

Схема работы карбюратора «Солекс»

В отличие от простейшего, карбюраторы, устанавливаемые на автомобили, имеют более сложную конструкцию. Рассмотрим, опять же, лишь в общих чертах, устройство карбюраторов семейства «Солекс», которыми оснащались ВАЗ 2108 – 99, ВАЗ 21213 «Тайга»(представляющая собой обновленную «Ниву» ВАЗ 2121), первые модели ВАЗ 2110. Фотографии сверху демонстрируют внешний вид, ниже расположено изображение, которое не является рисунком узла в разрезе, а представляет схематический рисунок, то есть некоторым образом развёртку. Карбюратор, в отличие от простейшего, имеет ряд деталей, способствующих подаче топливной смеси для реального двигателя в различных режимах работы. Устройство имеет уже две камеры (l и ll), каждая с дроссельной заслонкой, причём воздушной заслонкой оснащена лишь первая камера. Вторая камера начинает работать после того, как первая откроется наполовину, то есть при движении на высоких оборотах. Кроме того, устройство оборудовано системой холостого хода, штуцером для шланга, по которому излишки топлива стекают в бак. В отличие от схематичного, карбюратор имеет также:

• не только топливные (39 и 29), но и воздушные жиклёры (14 и 7);
• регулируемую систему холостого хода;
• систему управления воздушной заслонкой. То есть заслонка закрывается и открывается вручную, посредством тросика, но её положение подстраивается диафрагмой 3 пускового устройства;
• ускорительный насос – для обогащения смеси при разгоне путём впрыскивания дополнительной порции в камеры. Его диафрагму 42 приводит в движение рычаг 42. Бензин по каналам подаётся к распылителю 11.

Впрочем, подробное описание сейчас совершенно излишне. Цель материала – показать различия между инжектором и карбюратором. Из того, что сказано выше, можно сделать следующие заключения:

1. Для подачи смеси используется разрежение, создаваемое поршнями двигателя, состав её определяется диаметром отверстий жиклёров.
2. Все исполнительные механизмы, включая топливный насос, имеют механический привод, за исключением электромагнитного клапана принудительного холостого хода 5.

Принцип работы инжектора и его конструкция

Думаю что будет лучше всего, если мы рассмотрим принцип работы инжектора на распределенной системе впрыска, так как именно она установлена на большинстве автомобилей и считается одной из самых удачных и распространенных.

Для удобства предлагаю разделить систему подачи топлива на две основные составляющие – электронную и механическую. Роль механической системы достаточно простая – обеспечение непрерывной и дозированной подачи топлива в цилиндры. А вот управление и контроль системы производится электроникой.

Механическая часть

Механическая составляющая инжекторной системы включает в себя следующие компоненты:

• бензонасос (электрический);
• топливный бак;
• фильтр очистки бензина;
• топливную рампу;
• топливопроводы высокого давления;
• форсунки;
• дроссельный узел;
• воздушный фильтр.

Этот список составляющих не исчерпывающий. В зависимости от конструктивных особенностей двигателя и системы управления в механическую часть могут включатся и другие элементы. Приведенный выше список является списком обязательных элементов для любого двигателя.

https://www.youtube.com/watch?v=XhSyHJkh4xg

Принцип работы

Теперь давайте рассмотрим зачем все эти составляющие нужны и какую работу выполняет каждая из них. Думаю все и так знают, что топливный бак это емкость для бензина. Электрический бензонасос, который расположен в баке, обеспечивает непрерывную подачу топлива под давлением.

После чего топливо попадает в фильтр, где очищается от примесей и прочего мусора. Топлипроводы высокого давления позволяют бензину беспрепятственно двигаться по системе подачи топлива.

Регулятор давления не позволяет достигать критической отметки давления во всей системе. Через регулятор топливо попадает в топливную рамку, которая подводит его к форсункам. Форсунки расположены во впускном коллекторе.

Несколько лет назад форсунки срабатывали под давлением топлива и их конструкция была полностью механической. Тут принцип работы достаточно прост – бензин оказывает давление на пружину форсунки и открывает её, а уже через неё и впрыскивается в цилиндры.

Сейчас на большинстве автомобилей устанавливают электромагнитные форсунки. Основной составляющей, которой являются обычный якорь и обмотка. Канал подачи топлива открывается благодаря получению сигнала от электронной системы управления.

С обратной стороны в систему принудительно подается воздух, через воздушный фильтр. Дроссельный узел с заслонкой располагается в патрубке по которому идет воздух. Когда водитель нажимает на педаль газа, он воздействует на заслонку. Но водитель осуществляет контроль только над воздухом, который подается в цилиндр, топливо регулирует электронная система управления.

Электронная часть

Блок памяти и контролер являются основными составляющими в электронной системе управления, которая в свою очередь выполняет роль основы электронной части инжекторной системы. Блок управления осуществляет контроль над системой подачи топлива благодаря целому ряду датчиков, которые входят в конструкцию инжектора.

Основные датчики, которые дают электронному блоку управления информацию о работе топливной системы являются:

1. Лямбда-зонд. Задача этого датчика определение остатков воздуха в выхлопных газах. На основе получаемых данных блок управления регулирует подачу воздуха в топливную смесь.
2. Датчик массового расхода воздуха. Задачей этого датчика является определение объема воздуха, который проходит через дроссельную заслонку. Обычно этот датчик устанавливается внутри корпуса воздушного фильтра.
3. Датчик положения дроссельной заслонки. Подача сигнала о положении педали газа – вот основное предназначение данного датчика.
4. Датчик температуры силовой установки. В зависимости от температуры мотора, о которой сообщает этот датчик, блок управления регулирует топливную смесь.
5. Датчик положения коленчатого вала. Этот датчик ответственный за выбор цилиндра в который нужно подать топливо и время подачи искры.
6. Датчик детонации. Располагается в блоке цилиндров и предназначен для выявления и устранения детонаций.
7. Датчик скорости. Создает импульсы, благодаря которым рассчитывается скорость движения автомобиля. Корректируется топливная смесь, опираясь на показания от него.
8. Датчик фаз. Он определяет угловое расположение распредвала.

Нейтрализатор/катализатор

Для сокращения выброса окисей углерода и азота, в инжектор был добавлен каталитический нейтрализатор. Он преобразует выделенные из газов углеводороды. Применяется на инжекторах лишь с обратной связью. Перед катализатором имеется датчик содержания кислорода в выхлопных газах, по-другому его называют как лямбда-зонд. Контроллер, получая информацию от датчика, вытягивает подачу топливной смеси до нормы. В нейтрализаторе есть керамические составляющие с микроканалами, где содержатся катализаторы:

• два окислительных из платины и палладия;

• один восстановительный из родия.

  Инжекторная топливная система

Так как простых каталитических нейтрализаторов недостаточно, то используется рециркуляция отработавших газов. Она существенно убирает образовавшиеся оксиды азота. Помимо этого, для этих целей устанавливается дополнительный NO-катализатор, так как система EGR не способна создать полное удаление NOx. Есть два типа катализаторов для понижения выбросов NOx:

1. Селективные. Не привередливы к качеству топлива.
2. Накопительного типа. Гораздо эффективнее, но очень чувствительны к высокосернистым горючим, что нельзя сказать о селективных. Поэтому они обширно применяются на авто для стран с малым количеством серы в топливе.

Как работает

Если опустить незначительные детали, то работа инжектора будет состоять из этапов, которые тесно взаимосвязаны между собой :

1. Измерения массы поступающего воздуха с помощью специального датчика.
2. Передачи полученных сведений в ЭБУ инжектора (к нему же поступают данные и от других датчиков: температурного, дроссельного, измеряющего скорость вращения коленного вала).
3. Расчёта компьютером необходимого количества топливной жидкости после анализа сведений от датчиков.
4. Воздействия электрического разряда установленной продолжительности на форсунки, что способствует их открытию и передаче топлива из магистрали в коллектор.

Рекомендуем: Как заменить масло в АКПП самостоятельно: рекомендации специалистов

Видео: как работает инжекторСамая сложная составляющая всей системы — её «мозг» (ЭБУ), представлен он в виде мини-компьютера. Содержит программу, предназначенную для быстрого анализа всех параметров функционирования мотора и соответствующей реакции на имеющиеся изменения.

Поэтому, чтобы обеспечить адекватную работу инжектора, незаменимыми будут каталитический нейтрализатор (дожигает несгоревшие топливные частицы) и кислородный датчик (отправляет блоку управления данные о состоянии топливной смеси и токсичности выхлопа). Без этой информации работа всего устройства будет некорректной.

Ознакомьтесь с признаками и причинами неисправности датчика массового расхода воздуха.