Что такое инжекторный двигатель принцип работы и устройство

ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ИНЖЕКТОРА: ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, УСТРОЙСТВО, ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ

Добрый день, сегодня мы узнаем, что представляет из себя инжекторная топливная система двигателя автомобиля, каково ее строение, устройство и принцип работы, а также чем отличается механизм от карбюраторных установок. Кроме того, расскажем про то, из каких компонентов и узлов состоит топливная система инжекторного типа, насколько она эффективна в работе, а также каков уровень ремонтопригодности установка. В заключении поговорим о том, какие детали топливной системы играют ключевую роль в ее оптимальном функционировании и на что стоит обращать внимание при эксплуатации бензинового двигателя оснащенного инжекторным механизмом, чтобы устройства отработали весь свой срок службы без поломок.

Сама по себе топливная система автомобиля – это своего рода его “кровеносная“ система машины, срок службы которой зависит от большого количества факторов и условий эксплуатации. Эффективность работы инжекторной системы бензинового двигателя напрямую зависит от производственных свойств узлов, их конструкторских особенностей, строения компонентов, надежности деталей, которыми оснащен механизм, а также от своевременной замены расходных элементов (на примере топливного фильтра, свечей зажигания), качества заправляемого топлива и в положенный ли регламентом срок проводится техническое обслуживание транспортного средства.

Современные автомобильные топливные системы оснащенные инжектором зачастую идут с электронным впрыском топлива. Такие системы имеют ряд особенностей по сравнению с карбюраторным мотором. Как мы знаем каждое новое поколение той или иной автомобильной системы становится сложнее, более технологичней, проще в эксплуатации, но к сожалению дороже в обслуживании, да и срок службы таких механизмов порой значительно сокращается. Чтобы знать, как работает инжекторный топливный механизм своего автомобиля, необходимо в первую очередь понимать основные задачи, функции и устройство системы. Эти вопросы мы и рассмотрим в нашей статье, чтобы у нас появилось четкое понятие всей совокупности деталей и узлов, которые обеспечивают функционирование топливной системы двигателя машины.

1. Строение, устройство и задачи топливной системы инжектора

Главной задачей любой инжекторной топливной системы автомобиля является обеспечение подачи нужного количества горючего в силовую установку на всех рабочих режимах. Подача топлива в системе осуществляется при помощи специальных форсунок, которые устанавливаются во впускной трубе. Сама по себе топливная система автомобиля является довольно сложным механизмом, без которой не сможет функционировать не один двигатель.

Строение топливной системы инжектора основывается на следующих компонентов :

Бензонасос электрического типа ( электробензонасос ): конструктивно входит в специальный модуль предназначенный для насоса и зачастую устанавливается на машинах оборудованных системой инжектора внутри топливного бака. Данный модуль бензонасоса включает в свой состав не только насос, но также датчик контроля уровня топлива, топливный фильтр и завихритель, который удаляет пузырьки пара из горючего.

Главной задачей бензонасоса электрического типа является нагнетание горючего из топливного бака машины в подающий топливопровод. Что касается инжекторных двигателей, то в таких системах применяется модуль погружного вида, который располагается в самом бензобаке и охлаждается он за счет топлива. Справочно заметим, что создаваемое бензонасосом давление топлива намного больше необходимого для оптимальной работы силовой установки, причем независимо от того или иного режима работы мотора.

Стоит отметить, что бензонасос электрического типа на инжекторных двигателях управляется при помощи контроллера системы через специальное реле, которое предназначено сугубо для этих целей. Что касается реле, то оно останавливает подачу топлива, как при работающем моторе, так и при неработающей силовой установке.

Читайте также:  Двигатель колбасит на любых оборотах

Топливный фильтр : системы топливной подачи необходим для четкой и точной регулировки объема поступающего топлива в силовую установку. Дело в том, что зачастую топливо на заправках идет с различными примесями в виде отложений и грязи, которая приводит к тому, что работа форсунок, а также регулятора давления становится неустойчивой. В свою очередь загрязненность топлива приводит к ускоренному износу форсунок и регулятора давления, а затем как следствие к их ремонту или замене. Таким образом, к чистоте топлива, независимо бензин это или солярка должны предъявляться особые требования.

Заметим, что в системе топливоподачи предусматривается специальный фильтр, основу или сердцевину которого составляет компонент на бумажной основе с особой пористостью, составляющей около 10 милимикрон. Стоит также помнить, что интервал обслуживания, то есть замены топливного фильтра напрямую зависит от объема фильтрующего элемента, а также степени его загрязнения.

Подающий и сливной трубопроводы системы : необходимы для транспортировки топлива по инжекторной системе. Трубопроводы подразделяются на прямой и обратный. Что касается прямого, то он необходим для топлива, которое поступает из модуля электрического бензонасоса в топливную рампу. В свою очередь обратный трубопровод системы осуществляет доставку избытка топлива после регулятора давления назад в бензобак.

Топливная рампа с форсунками : представляет из себя металлическую трубку с отверстиями, по которой топливо равномерно курсирует, а затем распределяется на все форсунки. Кроме форсунок на топливной рампе зачастую располагаются штуцер контроля давления в системе и регулятор давления горючего. Благодаря определенным размерам и конструкции, топливная рампа позволяет устранить локальные колебания давления горючего из-за возникающих в нем резонансов при функционировании форсунок.

Регулятор давления топлива : отвечает за количество впрыскиваемого топлива в камеры сгорания цилиндров. Заметим, что количество подаваемого горючего регулятором давления зависит от длительности впрыска, то есть от периода времени открытого состояния инжекторной форсунки. Исходя из этого давление топлива в рампе и показатель давления во впускной трубе, то есть перепад на форсунках, должен всегда быть постоянным. Вот именно для этого и нужен специальный регулятор, который поддерживает необходимое давление в системе. Кроме того, образующиеся излишки топлива, регулятор направляет снова в бензобак.

Штуцер для контроля давления топлива : является очень важным компонентом, который отвечает за нужную дозировку топлива. Форсунка электромагнитного типа оснащается клапанной иглой, которая снабжена магнитным сердечником. В обычном режиме работы, спиральная пружина форсунки, как бы прижимает клапанную иглу к уплотнительному седлу распылителя и тем самым закрывает выходное отверстие предназначенное для топлива. В тот момент, когда поступает электрический ток на сердечник с клапанной иглой, то он приподнимается примерно на 50-100 милимикрон и в этот момент происходит впрыскивание горючего через четко откалиброванное выходное отверстие.

Заметим, что в зависимости от способа впрыска топлива с частотой вращения, а также от текущей нагрузки силовой установки, время включения подачи горючего равняется в среднем 10 милисекундам. Кроме того, стоит учитывать, что важнейшим показателем функционирования той или иной форсунки является зависимость количества прошедшего через данный элемент топливной системы горючего от времени открытия отверстия при постоянной разности давлений.

Справочно стоит сказать, что не стоит менять форсунки на отечественном автомобиле на дорогие по цене от иномарки, так как уже неоднократно установлено многими автовладельцами, что никакого положительного эффекта этот процесс не дает. Наиболее эффективным вариантом обновления форсунок является их очистка методом промывки. Таким образом, как можем видеть такой элемент топливной системы инжектора, как форсунка является особенно важной и ценной деталью всего механизма впрыска. Вот поэтому данная деталь требует к себе особого отношения и систематического обслуживания.

Читайте также:  Неисправности турбины дизельного двигателя фольксваген

2. Принцип работы инжекторной топливной системы двигателя

Чтобы силовая установка функционировала в штатном режиме, необходимо обеспечить нужный объем поступления в камеру сгорания мотора топливно-воздушной смеси, причем оптимального состава. Как мы знаем топливная смесь создается во впускной трубе, когда происходит смешивание горючего с воздухом, причем в определенной пропорции компонентов. Далее после приготовления смеси, контролер системы подает на форсунку специальный управляющий импульс электрического типа, который производит открытие закрытого клапана форсунки. После этих действий, топливо под нужным давлением устремляется во впускную трубу, которая располагается перед клапаном.

В связи с тем, что перепад давления горючего поддерживается на постоянной основе, то количество направляемого топлива пропорционально периоду времени, в течение которого такие элементы системы, как форсунки находятся в режиме открытого состояния. Что касается оптимального соотношения топливно-воздушной смеси, то за это отвечает специальный контроллер, который при помощи изменения длительности импульсов меняет параметры впрыска топлива.

Чтобы смесь была больше обогащена воздухом, контроллер увеличивает длительность электрического импульса на форсунки. А для того, чтобы смесь наоборот была обедненная, то контроллер уменьшает длительность электрического импульса на форсунки, тем самым происходит, как бы замедление процесса впрыска топлива в камеру сгорания цилиндра двигателя.

В заключении отметим, что кроме точной и необходимой дозировки впрыскиваемого объема горючего, довольно важное значение в процессе работы топливной системы инжектора двигателя играет такой показатель, как момент подачи. Вот поэтому количество форсунок инжектора всегда соответствует количеству цилиндров силовой установки и никак иначе.

Источник

Инжектор: что это такое, виды, устройство и принцип работы

Для обеспечения максимально полного сгорания бензина в цилиндрах автомобильного двигателя надо очень точно дозировать воздух и топливо, а также тщательно перемешать их между собой.

Простейшими способами добиться этого достаточно сложно, поэтому на смену карбюраторам распылительного типа пришли системы впрыска топлива под давлением или инжекторы.

Что такое инжектор

Подать топливо в цилиндр можно двумя способами:

  • Втянуть его при помощи разрежения, возникающего во время такта всасывания четырёхтактного двигателя, одновременно распыляя в проносящемся мимо сопла диффузора потоке воздуха;
  • Впрыснуть под внешним давлением, создаваемым отдельным насосом, через распылитель топливной форсунки.

По первому принципу действуют все карбюраторы, а второй является основой инжекторных систем впрыска.

История появления

Первые системы впрыска появились ещё в позапрошлом веке примерно одновременно с карбюраторами. Тогда же они были и запатентованы. Инженеры сразу сообразили, что если измерить массу поступающего воздуха, то можно с высокой точностью дозировать количество бензина, впрыскивая его под давлением. Но развитие техники тогда не позволило широко внедрять узлы этого направления в серийные автомобили.

Карбюраторы были несравненно проще и надёжней, а главное – дешевле. Прочие же их недостатки были не очень важны, поэтому все двигатели комплектовались исключительно карбюраторами.

Первыми с принципиальными недостатками карбюраторов столкнулись конструкторы авиационной техники. Самолёты испытывали перегрузки во всех направлениях, топливо поступало нерегулярно, моторы работали с перебоями. Поэтому на истребителях уже к началу второй мировой войны системы впрыска начали постепенно вытеснять карбюраторы.

Топливные инжекторы одинаково стабильно работали при любой пространственной ориентации самолёта и при любых перегрузках. Развитие это прекратилось только с окончанием применения поршневых двигателей в авиации и переходом на реактивную тягу.

Примерно тогда же на достоинства впрыска обратили внимание и конструкторы гоночных автомобилей. Здесь задачей было максимальное увеличение мощности моторов, с чем инжекторы справлялись куда лучше.

Как часто бывает в развитии автомобильной техники, новые топливные системы стали постепенно переходить и на гражданские серийные автомобили.

Читайте также:  Как можно поставить подогрев двигателя на тойоту

Сразу после войны разработкой инжекторов занялись многие специализированные фирмы, их труды были выкуплены и развиты крупными предприятиями, в результате чего сформировались основные типы и принципы работы приборов впрыска.

Лучшими изделиями стали узлы и агрегаты фирмы Bosch. Сначала чисто механические K-Jetronic, а потом и с внедрением электронных компонентов KE-Jetronic. Именно электроника позволила полностью решить все задачи и сформировать облик современной системы впрыска бензина.

Некоторая путаница в терминологии привела к тому, что понятие инжектора может применяться, как к системе впрыска в целом, так и к одиночной форсунке, в английском языке называемой injector .

В отечественной терминологии почти повсеместно слово «инжектор» означает всю систему впрыска, отличая её по принципу работы от карбюратора.

Различается несколько типов систем впрыска, как по расположению форсунок во впускном тракте, так и по способу организации:

  • Одноточечный впрыск в ресивер впуска, внешне очень похоже на карбюратор, но топливо поступает под давлением через управляемую форсунку;
  • Многоточечный впрыск во впускной коллектор максимально близко к впускному клапану каждого из цилиндров;
  • Непосредственный впрыск в камеру сгорания;
  • Механическое управление дозированием, когда количество топлива определяется положением расположенной в воздушном потоке пластины регулятора;
  • Электромеханический, часть функций регулирования передано от гидравлики к электронике;
  • Электронный впрыск, дозирование определяется вычисленным микрокомпьютером временем открытия клапанов форсунок.

На завершающем этапе развития устройство управления впрыском было интегрировано с системой зажигания, образовав функционально законченный модуль управления двигателем на основе зашитой в памяти устройства математической модели.

Устройство

Современный инжектор содержит несколько подсистем:

  • Топливный насос, забирающий бензин из бака и подающий его на вход рампы форсунок под строго определённым давлением;
  • Бензиновые форсунки, состоящие из электромагнитных клапанов и распылителей;
  • Электронный блок (система) управления двигателем ЭСУД;
  • Набор датчиков, подающих в ЭСУД информацию о режиме работы двигателя, давлении, температуре и расходе воздуха, фазе, в которой в каждый момент находятся детали мотора, положении педали акселератора и многих других параметрах;
  • Системы снижения токсичности, включающей каталитический нейтрализатор отработанных газов, кислородные датчики, клапан подачи части выхлопа снова в цилиндры (рециркуляция или EGR);
  • Управление моментом подачи искры зажигания с датчиком детонации.

Все узлы расположены на двигателе и вокруг него, за исключением топливного насоса, который обычно погружён в бензин внутри бака.

Принцип работы инжектора

Топливо из бака подаётся насосом к форсункам под давлением, которое обеспечивает регулятор. Различаются два случая, когда регулятор стоит на рампе форсунок, сливая излишки бензина в обратную магистраль или более современное устройство, объединяющее насос с регулятором в единый модуль, тогда надобность в обратке отпадает.

Рампа объединяет между собой входы всех форсунок, выходы которых направлены сквозь стенки впускного коллектора прямо на впускной клапан.

При подаче электрического сигнала на форсунку она открывается, и топливо распыляется под давлением в коллектор в течение дозированного промежутка времени открытия.

Именно это время определяет цикловой расход цилиндра, то есть количества бензина, расходуемого за четыре такта. Моменты впрыска могут быть разными по цилиндрам, тогда говорят о фазированном впрыске.

Цикловой расход вычисляется ЭСУД на основании данных о массе поступившего воздуха, степени открытия дроссельной заслонки и скорости вращения вала двигателя.

Вносятся также дополнительные корректировки этого времени по анализу данных обратной связи с датчиков кислорода в выхлопной трубе и ряда других обстоятельств. Алгоритм вычисления достаточно сложен и непрерывно совершенствуется.

В основном в целях экологичности выхлопа, что в настоящий момент стало более важным, чем мощность и даже экономичность.

Источник

Adblock
detector