Некоторые автовладельцы порой сталкиваются с рядом проблем, связанных с топливной системой транспортного средства. Автомобиль работает некорректно, тяга пропадает. Возможно, все не так плохо и вам не придется производить замену деталей. Зачастую чистка форсунок поможет решить проблему.
Что такое форсунки и почему они загрязняются Форсунки – особая конструкция, распыляющая горючее в двигатель. Выглядят они как маленькие отверстия, через которые происходит впрыскивание топлива. Навершием конструкции является тоненький игольчатый клапан.
Чистка форсунок В связи с тем, что форсунки постоянно находятся под термическим воздействием, проводят через себя топливо, порой, сомнительного качества, содержащее в себе даже смолы, они в скором времени засоряются. Происходит образование налета…
Карбюратор был гениальным изобретением сам по себе. Двигатель автомобиля имеет 4 цикла, и один из них называется циклом всасывания. Если Вы читали нашу статью о том, как работает двигатель внутреннего сгорания, то Вы понимаете, о чём идёт речь. Проще говоря, двигатель засасывает (создавая существенный вакуум внутри цилиндра), и когда это происходит, карбюратор приходил на помощь, чтобы подать нужное количество бензина и воздуха в двигатель. Несмотря на всю легендарность системы, она не была лишена недостатков, ей не хватало точности количества подаваемого бензина, его необходимо было постоянно регулировать, чего не требуется современной системе впрыска топлива под давлением. Вы можете более подробно ознакомиться с принципом работы карбюратора.
В случае с системой впрыска топлива Ваш двигатель все ещё сосёт, но вместо того, чтобы полагаться только на всасываемое количество топлива, система впрыска топлива стреляет точно правильное количество топлива в камеру сгорания. Системы впрыска топлива прошли уже несколько ступеней эволюции, в них была добавлена электроника — это, пожалуй, было самым большим шагом в развитии этой системы. Но идея таких систем осталась та же: электрически активируемый клапан (инжектор) распыляет отмеренное количество топлива в двигатель. На самом деле основное различие между карбюратором и инжектором именно в электронном управлении ЭБУ — именно бортовой компьютер подаёт точно нужное количество топлива в камеру сгорания двигателя.
Давайте посмотрим, как работает система впрыска топлива и инжектор в частности.
Содержание
Так выглядит система впрыска топлива
Если сердце автомобиля — это его двигатель, то его мозг — это блок управления двигателем (ЭБУ). Он оптимизирует работу двигателя с помощью датчиков, чтобы решить, как управлять некоторыми приводами в двигателе. Прежде всего, компьютер отвечает за 4 основные задачи:
- управляет топливной смесью,
- контролирует обороты холостого хода,
- несёт ответственность за угол опережения зажигания,
- управляет фазами газораспределения.
Прежде чем мы поговорим о том, как ЭБУ осуществляет свои задачи, давайте о самом главном — проследим путь бензина от бензобака до двигателя — это и есть работа системы впрыска топлива. Первоначально после того, как капля бензина покидает стенки бензобака, она всасывается с помощью электрического топливного насоса в двигатель. Электрический топливный насос, как правило, состоит из непосредственно насоса, а также фильтра и передающего устройства.
Регулятор давления топлива в конце топливной направляющей с вакуумным питанием гарантирует, что давление топлива будет постоянным по отношению к давлению всасывания. Для бензинового двигателя давление топлива, как правило, составляет порядка 2-3,5 атмосферы (200-350 кПа, 35-50 PSI (фунтов на квадратный дюйм)). Топливные форсунки инжектора подключены к двигателю, но их клапаны остаются закрытыми до тех пор, пока ЭБУ не разрешит отправить топливо в цилиндры.
Но что же происходит, когда двигателю требуется топливо? Здесь в работу вступает инжектор. Обычно инжекторы имеют два контакта: один вывод подключен к аккумулятору через реле зажигания, а другой контакт проходит в ЭБУ. ЭБУ посылает пульсирующие сигналы в инжектор. За счёт магнита, на который и подаются такие пульсирующие сигналы, открывается клапан инжектора, и в его сопло подаётся некоторое количество топлива. Поскольку в инжекторе очень высокое давление (значение приведено выше), открывшийся клапан направляет топливо с высокой скоростью в сопло распылителя инжектора. Продолжительность, с которой открыт клапан инжектора, влияет на то, какое количество топлива подаётся в цилиндр, а продолжительность эта, соответственно зависит от ширины импульса (т.е. от того, сколько времени ЭБУ посылает сигнал к инжектору).
Когда клапан открывается, топливная форсунка передаёт топливо через распылительный наконечник, который, распыляя, превращает жидкое топливо в туман, непосредственно в цилиндр. Такая система называется системой с непосредственным впрыском. Но распылённое топливо может подаваться не сразу в цилиндры, а сначала в впускные коллекторы.
Как работает инжектор
Но как ЭБУ определяет, сколько на данный момент топлива нужно подать в двигатель? Когда водитель нажимает педаль акселератора, то на самом деле он открывает дроссельную заслонку на величину нажима педали, через которую в двигатель подаётся воздух. Таким образом, мы с уверенностью можем назвать педаль газа «регулятором подачи воздуха» в двигатель. Так вот, компьютер автомобиля руководствуется в том числе величиной открытия дроссельной заслонки, но не ограничивается этим показателем — он считывает информацию с множества датчиков, и давайте узнаем о них всех!
Датчик массового расхода воздуха
Перво-наперво датчик массового расхода воздуха (MAF) определяет, сколько воздуха входит в корпус дроссельной заслонки и посылает эту информацию в ЭБУ. ЭБУ использует эту информацию, чтобы решить, сколько топлива впрыснуть в цилиндры, чтобы держать смесь в идеальных пропорциях.
Датчик положения дроссельной заслонки
Компьютер постоянно использует этот датчик, чтобы проверить положение дроссельной заслонки и узнать таким образом, сколько воздуха проходит через воздухозаборник для того, чтобы регулировать импульс, отправленный к форсункам, гарантируя, что соответствующее воздуху количество топлива входит в систему.
Кислородный датчик
Кроме того, ЭБУ использует датчик O2, чтобы выяснить, сколько кислорода содержится в выхлопных газах автомобиля. Содержание кислорода в выхлопных газах обеспечивает индикацию того, насколько хорошо топливо сгорает. Используя связанные данные от двух датчиков: кислородного и массового расхода воздуха, ЭБУ также контролирует насыщенность топливо-воздушной смеси, подаваемой в камеру сгорания цилиндров двигателя.
Датчик положения коленвала
Это, пожалуй, главный датчик системы впрыска топлива — именно от него ЭБУ узнаёт о количестве оборотов двигателя в данный момент времени и корректирует количество подаваемого топлива в зависимости от числа оборотов и, конечно же, положения педали газа.
Это три основных датчика, которые прямо и динамически влияют на количество подаваемого в инжектор и в последующем в двигатель топлива. Но есть ещё ряд датчиков:
- Датчик напряжения в электрической сети машины — нужен для того, чтобы ЭБУ понимал, насколько разряжен аккумулятор и требуется ли повысить обороты, чтобы зарядить его.
- Датчик температуры охлаждающей жидкости — ЭБУ повышает количество оборотов, если двигатель холодный и наоборот, если двигатель прогрелся.
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.
Краткая история появления
Инжекторная система подачи топлива начала активно внедряться в 70-х годах, явившись реакцией на возросший уровень выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Она была заимствована в авиастроении и являлась экологически более безопасной альтернативой карбюраторному двигателю. Последний был оснащен механической системой подачи топлива, при которой топливо поступало в камеру сгорания за счет разницы давлений.
Первая система впрыска была практически полностью механической и отличалась малой эффективностью. Причиной этого был недостаточный уровень технического прогресса, который не мог полностью раскрыть ее потенциал. Ситуация изменилась в конце 90-х годов с развитием электронных систем управления работой двигателя. Электронный блок управления стал контролировать количество впрыскиваемого топлива в цилиндры и процентное соотношение компонентов топливовоздушной смеси.
Система впрыска топлива бензиновых двигателей: слаженный симбиоз технологий
Итак, как мы уже сказали комбинированная система впрыска топлива бензиновых двигателей – это симбиоз распределённого и непосредственного впрыска, поэтому в её составе можно найти элементы от обеих технологий, а именно:
- топливную рампу высокого давления со своими форсунками;
- топливную рампу низкого давления с форсунками;
- топливный насос высокого давления (ТНВД);
- электронный блок управления (ЭБУ).
В общих чертах работает всё следующим образом. Как и всегда, руководит процессом подачи топлива и активации той или иной подсистемы форсунок электронный блок управления двигателем.
В его функции входит не только правильно определить момент смены режима работы силового агрегата, но и рассчитать дозировку топлива, подходящий состав смеси и время инжекции.
Делает выводы о происходящем ЭБУ на основе алгоритмов, заложенных в его память, а также анализируя информацию, поступающую от многочисленных датчиков.
Также стоит отметить, что ТНВД запитывает одновременно и контур форсунок непосредственного впрыска, которому требуется высокое давление вплоть до 20 МПа, и контур распределённого впрыска, где напор бензина в разы меньше.
Теперь о том, в каких случая включаются те или иные форсунки. Инженеры концерна Volkswagen решили, что оптимальные показатели экологичности и эффективности у элементов, работающих по технологии непосредственной инжекции, будут при запуске и прогреве мотора, а также в моменты максимальной нагрузки на двигатель — когда Вы нажали педаль «газа» в пол.
Причём и тут возможны различные варианты работы системы. Так, к примеру, при холодном агрегате обеспечивается один впрыск за цикл (два оборота коленвала) в каждый цилиндр и происходит это на такте впуска, а при полной мощности система делает уже два впрыска — один на впуске, второй на сжатии.
Когда мотор не сильно нагружен, а это, как правило, относится к неспешной езде в городе, лучше использовать распределённую систему.
В этом режиме форсунки в цилиндрах также периодически включаются, но исключительно в профилактических целях – чтобы их сопла не засорялись продуктами горения.
Система впрыска, назначение, чем отличается система впрыска бензинового двигателя от системы впрыска дизеля
Основное назначение системы впрыска (другое название — инжекторная система) — обеспечение своевременной подачи горючего в рабочие цилиндры мотора.
В бензиновых моторах процесс впрыска поддерживает образование воздушнотопливной смеси, после чего осуществляется ее воспламенение с помощью искры. В дизельных моторах подача горючего производится под высоким давлением — одна часть горючей смеси соединяется со сжатым воздухом и практически мгновенно самовоспламеняется.
Система впрыска топлива
Система впрыска достаточно разнообразна по своей конструкции. Наиболее часто в современных автомобилях она состоит из:
- датчиков;
- электронной системы управления;
- компьютера (чипа);
- камеры смешивания;
- устройства, обеспечивающего впрыскк топлива.
Чип фигурирует как главный элемент электронной системы управления.
В камере смешивания воздух и бензин образуют особую горючую смесь, которая подается на устройство впрыска.
Датчики
Если компьютер и подбирает выбранный режим и является мозгом, то датчики это его руки, глаза, уши и нос. Они собирают необходимую информацию. Список датчиков, которые содержит система впрыска:
- ДК – кислородный датчик или лямбда-зонд. Считывает показания выброса кислорода и других элементов в выпускных газах. В современном автомобиле их два.
- ДПКВ – датчик коленвала. Считывает скорость вращения и положения. Рассчитывает обороты двигателя. Неисправность или неправильное подключение исключают работу автомобиля.
- ДМРВ – датчик массового расхода воздуха. Определяет объемы пропущенного воздуха. Нужен для создания горючей смеси.
- ДФ – датчик фазы или датчик распредвала. Определяет положение. Нужен для корректной работы системы и правильного впрыска.
- ДС – датчик скорости. Определяет скорость движения. Влияет на подачу топлива и измеряет расстояние.
- ДД – датчик детонации. Передает значение в компьютер. При необходимости применяется подавление детонации.
- ДПЗД – датчик дросселя или педали газа. Определяет нажатие на педаль газа. При больших нагрузках увеличивается мощность и оборотистость.
- ДТОЖ – датчик температуры охлаждающей жидкости. Влияет на управление вентилятором.
ДНР – датчик неровной дороги. Считывает вибрации двигателя для максимально эффективной работы. На отечественных автомобилях ранее практически не использовался.
Системы питания дизельных двигателей
И дизельные системы модернизируются. Если раннее она была механической, то сейчас и дизеля оснащаются электронным управлением. В ней используются те же датчики и блок управления, что и в бензиновом моторе.
Сейчас на автомобилях применяется три типа дизельных впрысков:
- С распределительным ТНВД.
- Common Rail.
- Насос-форсунки.
Как и в бензиновых моторах, конструкция дизельного впрыска состоит из исполнительной и управляющей частей.
Многие элементы исполнительной части те же, что и у инжекторов – бак, топливопроводы, фильтрующие элементы. Но есть и узлы, которые не встречаются на бензиновых моторах – топливоподкачивающий насос, ТНВД, магистрали для транспортировки топлива под высоким давлением.
В механических системах дизелей применялись рядные ТНВД, у которых давление топлива для каждой форсунки создавала своя отдельная плунжерная пара. Такие насосы отличались высокой надежностью, но были громоздкими. Момент впрыска и количество впрыскиваемого дизтоплива регулировалось насосом.
В двигателях, оснащаемых распределительным ТНВД, в конструкции насоса используется только одна плунжерная пара, которая качает топливо для форсунок. Этот узел отличается компактными размерами, но ресурс его ниже, чем рядных. Применяется такая система только на легковом автотранспорте.
Common Rail считается одной из самых эффективных дизельных систем впрыска двигателя. Общая концепция ее во многом позаимствована у инжектора с раздельной подачей.
В таком дизеле моментом начала подачи и количеством топлива «заведует» электронная составляющая. Задача насоса высокого давления — только нагнетание дизтоплива и создание высокого давления. Причем дизтопливо подается не сразу на форсунки, а в рампу, соединяющую форсунки.
Насос-форсунки – еще один тип дизельного впрыска. В этой конструкции ТНВД отсутствует, а плунжерные пары, создающие давление дизтоплива, входят в устройство форсунок. Такое конструктивное решение позволяет создавать самые высокие значения давления топлива среди существующих разновидностей впрыска на дизельных агрегатах.
Напоследок отметим, что здесь приводится информация по видам впрыска двигателей обобщенно. Чтобы разобраться с конструкцией и особенностями указанных типов, их рассматривают по отдельности.
Видео: Управление системой впрыска топлива
Виды систем впрыска бензиновых двигателей
Существует несколько основных видов систем впрыска топлива, которые отличаются способом образования топливовоздушной смеси.
Моновпрыск, или центральный впрыск
Схема работы системы моновпрыска
Схема с центральным впрыском предусматривает наличие одной форсунки, которая расположена во впускном коллекторе. Такие системы впрыска можно найти только на старых легковых автомобилях. Она состоит из следующих элементов:
- Регулятор давления — обеспечивает постоянную величину рабочего давления 0,1 МПа и предотвращает появление воздушных пробок в топливной системе.
- Форсунка впрыска — осуществляет импульсную подачу бензина во впускной коллектор двигателя.
- Дроссельная заслонка — выполняет регулирование объема подаваемого воздуха. Может иметь механический или электрический привод.
- Блок управления — состоит из микропроцессора и блока памяти, который содержит эталонные данные характеристики впрыска топлива.
- Датчики положения коленчатого вала двигателя, положения дроссельной заслонки, температуры и т.д.
Системы впрыска бензина с одной форсункой работают по следующей схеме:
- Двигатель запущен.
- Датчики считывают и передают информацию о состоянии системы в блок управления.
- Полученные данные сравниваются с эталонной характеристикой, и, на основе этой информации, блок управления рассчитывает момент и длительность открытия форсунки.
- На электромагнитную катушку направляется сигнал об открытии форсунки, что приводит к подаче топлива во впускной коллектор, где он смешивается с воздухом.
- Смесь топлива и воздуха подается в цилиндры.
Читайте также: Конструктивные особенности топливного бака автомобиля
Распределенный впрыск (MPI)
Система с распределенным впрыском состоит из аналогичных элементов, но в такой конструкции предусмотрены отдельные форсунки для каждого цилиндра, которые могут открываться одновременно, попарно или по одной. Смешение воздуха и бензина происходит также во впускном коллекторе, но, в отличие от моновпрыска, подача топлива осуществляется только во впускные тракты соответствующих цилиндров.
Схема работы системы с распределенным впрыском
Управление осуществляется электроникой (KE-Jetronic, L-Jetronic). Это универсальные системы впрыска топлива Bosch, получившие широкое распространение.
Принцип действия распределенного впрыска:
- В двигатель подается воздух.
- При помощи ряда датчиков определяется объем воздуха, его температура, скорость вращения коленчатого вала, а также параметры положения дроссельной заслонки.
- На основе полученных данных электронный блок управления определяет объем топлива, оптимальный для поступившего количества воздуха.
- Подается сигнал, и соответствующие форсунки открываются на требуемый промежуток времени.
Непосредственный впрыск топлива (GDI)
Система предусматривает подачу бензина отдельными форсунками напрямую в камеры сгорания каждого цилиндра под высоким давлением, куда одновременно подается воздух. Эта система впрыска обеспечивает наиболее точную концентрацию топливовоздушной смеси, независимо от режима работы мотора. При этом смесь сгорает практически полностью, благодаря чему уменьшается объем вредных выбросов в атмосферу.
Схема работы системы непосредственного впрыска
Такая система впрыска имеет сложную конструкцию и восприимчива к качеству топлива, что делает ее дорогостоящей в производстве и эксплуатации. Поскольку форсунки работают в более агрессивных условиях, для корректной работы такой системы необходимо обеспечение высокого давления топлива, которое должно быть не менее 5 МПа.
Конструктивно система непосредственного впрыска включает в себя:
- Топливный насос высокого давления.
- Регулятор давления топлива.
- Топливная рампа.
- Предохранительный клапан (установлен на топливной рампе для защиты элементов системы от повышения давления больше допустимого уровня).
- Датчик высокого давления.
- Форсунки.
Электронная система впрыска такого типа от компании Bosch получила наименование MED-Motronic. Принцип ее действия зависит от вида смесеобразования:
- Послойное — реализуется на малых и средних оборотах двигателя. Воздух подается в камеру сгорания на большой скорости. Топливо впрыскивается по направлению к свече зажигания и, смешиваясь на этом пути с воздухом, воспламеняется.
- Стехиометрическое. При нажатии на педаль газа происходит открытие дроссельной заслонки и осуществляется впрыск топлива одновременно с подачей воздуха, после чего смесь воспламеняется и полностью сгорает.
- Гомогенное. В цилиндрах провоцируется интенсивное движение воздуха, при этом на такте впуска происходит впрыск бензина.
Читайте также: Как работает система непосредственного впрыска топлива GDI
Непосредственный впрыск топлива в бензиновом двигателе — наиболее перспективное направление в эволюции систем впрыска. Впервые он был реализован в 1996 году на легковых автомобилях Mitsubishi Galant, и сегодня его устанавливают на свои автомобили большинство крупнейших автопроизводителей.
(10 оценок, среднее: 4,10 из 5) Загрузка…
На поводу у экологов
Авторами данной разработки стали инженеры концерна Volkswagen. По сути, они не изобрели ничего нового, а просто объединили в одном двигателе распределённый и непосредственный впрыск.
Получился этакий Франкенштейн, имеющий форсунки и во впускном коллекторе, и в самих цилиндрах, попеременно использующий то одни, то другие.
Что это нам дало? Во-первых, экологичность — моторы с комбинированной системой инжекции полностью соответствуют нормам Евро-6. Во-вторых, ещё немного понизилась прожорливость силовых агрегатов, так как топливо сгорает более рационально.
На первый взгляд, всё довольно просто, но за незатейливым названием скрывается довольно сложная система, поэтому давайте немного детальнее изучим её составляющие и принцип работы.
На бензиновых моторах применяются такие системы подачи горючего — непосредственный впрыск, комбинированный впрыск, распределенный впрыск (многоточечный), центральный впрыск (моновпрыск).
Центральный впрыск. Подача горючего в данной системе производится посредством топливной форсунки, расположенной во впускном коллекторе. А так как форсунка всего одна, эту систему называют еще моновпрыском.
На сегодняшний день системы центрального впрыска утратили свою актуальность, поэтому они и не предусмотрены в новых моделях авто, однако в некоторых старых ТС их все же можно встретить.
Преимущества моновпрыска — надежность и простота применения. К минусам данной системы можно отнести высокий расход горючего и низкий уровень экологичности мотора. Распределенный впрыск. В системе многоточечного впрыска предусмотрена отдельная подача топлива на каждый цилиндр, который оборудован индивидуальной топливной форсункой. ТВС, при этом, возникает лишь во впускном коллекторе.
На сегодняшний день большинство бензиновых моторов оборудовано системой распределенной подачи горючего. Преимущества подобной системы — оптимальный расход горючего, высокая экологичность, оптимальные потребности к качеству потребляемого горючего.
Непосредственный впрыск. Одна из самых прогрессивных и совершенных систем впрыска. Принцип действия данной системы основывается на прямой (непосредственной) подаче горючего в камеру сгорания.
Система непосредственной подачи горючего дает возможность получать качественный состав топлива на всех этапах эксплуатации мотора, чтобы улучшить процесс сгорания ТВС, увеличить рабочую мощность мотора и снизить уровень отработанных газов.
Недостатки данной системы впрыска — довольно сложная конструкция и большие требования к качеству горючего.
Комбинированный впрыск. В системе данного типа объединяются две системы — распределенный и непосредственный впрыск. Как правило, она применяется, чтобы уменьшить выбросы токсичных компонентов и отработанных газов, с помощью чего можно достигнуть высоких показателей экологичности мотора.
Как работает?
Работа системы впрыска топлива автомобиля
Система впрыска осуществляет анализ текущего состояния и подбирает такой вариант, при котором сгорание бензина будет наиболее полным. Количество и качество подаваемой смеси определяется все тем же чипом.От функционирования датчиков зависит многое.
Неточные показания или неправильно настроенная электронная система управления могут полностью вывести автомобиль из строя.
Заданные значения хранятся в компьютере. Память не зависит от питания и не сбрасывается после остановки или отключения устройства от цепи. Потому сбросить ее на базовые значения невозможно. А вот калибровать компьютер вполне реально. Это делается для достижения определенных целей. Например, увеличение скорости набора, мощности или экономии топлива. Конечно, применение вне оптимальных условий может быть сильно невыгодным.
Автомобилисты, использующих инжектор, утверждают, что неправильная настройка способна увеличить потребление бензина в 2-3 раза. Так что после приобретения данного чуда техники, нужно провести его настройку.
